轎廂意外移動保護裝置檢驗要點的研究*

姚國龍 石 樂 尹 鵬 吳尚兵

寧夏特種設(shè)備檢驗檢測院 銀川 750000

0 引言

GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（以下簡稱規(guī)范）第一號修改單于2016年7月1日實施，其中增加了轎廂意外移動保護裝置的要求，修改單實施的5年來，除已備案電梯，新安裝的電梯基本上都具有這一保護功能。轎廂意外移動保護裝置的結(jié)構(gòu)和功能已經(jīng)很完善，且制造廠家有詳細(xì)的試驗方法和流程，檢驗員只要依照方法現(xiàn)場觀察確認(rèn)即可。但是實際檢驗中，仍會存在概念模糊，對具體意外移動保護裝置甄別不清、過度依賴試驗方法、出現(xiàn)問題無從下手等影響檢驗效率的問題。本文針對此問題，在闡述轎廂意外移動保護裝置的理論知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究并總結(jié)其檢驗要點。

1 轎廂意外移動保護的概述

轎廂意外移動是指轎廂位置處于開鎖區(qū)域且在層轎門打開的情況下，其不受控離開相應(yīng)層站的移動，由于裝卸載所引起的移動不包括在內(nèi)。

轎廂意外移動具體要求包括在層門未被鎖住且轎門未關(guān)閉的情況下，電梯驅(qū)動主機或驅(qū)動控制系統(tǒng)兩者任意一個失去作用所引發(fā)的轎廂非指令性移動，電梯應(yīng)具有相應(yīng)防止該情況發(fā)生的保護裝置。其中不包括掛繩、滾筒、鏈輪等部件[1]。并且如果電梯不具有規(guī)范提到的開門情況下的平層、再平層和預(yù)備功能，同時其制停部件是滿足規(guī)范9.11.3和9.11.4的驅(qū)動主機制動器，則不需要檢測轎廂的意外移動[1]。

2 電梯轎廂意外移動的原因

2.1 制動器失效

2.1.1 電氣裝置原因

電氣裝置方面首先應(yīng)考慮門系統(tǒng)電氣故障，具體包括線路短接和接觸器失效。

門系統(tǒng)所對應(yīng)電氣回路出現(xiàn)故障，具體可分為門鎖接觸器出現(xiàn)故障和人為短接故障2種。出現(xiàn)此類問題有多方面原因：1）門鎖電氣回路負(fù)極接地失效；2）門鎖電氣回路搭鐵造成短路；3）空氣潮濕凝結(jié)水珠或是底坑進(jìn)水所導(dǎo)致的短路現(xiàn)象。

其次是制動裝置的控制回路出現(xiàn)故障，可能導(dǎo)致制動器在該抱閘時出現(xiàn)延遲或抱閘不充分。通常有3種故障類型：1）制動器控制電路的設(shè)計本身存在漏洞，非本質(zhì)安全，引發(fā)制動器動作不可靠，導(dǎo)致事故的發(fā)生。2）控制制動器的接觸器質(zhì)量差，長時間工作后容易粘連或難以釋放，特別是轎廂門在平層時開啟，容易溜車，造成安全事故[2]。3）制動器自身安全監(jiān)測裝置（如監(jiān)測開關(guān)）失效，不能有效監(jiān)測制動器開閉閘。

2.1.2 機械裝置原因

機械裝置失效問題主要表現(xiàn)形式是相關(guān)機械部件的老化、設(shè)計不合理等。從制動摩擦的角度來看，由于長時間的機械磨損，制動閘瓦和制動輪表面存在炭化現(xiàn)象，物理性質(zhì)發(fā)生變化，導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低，可能會引發(fā)安全事故[3]。從制動預(yù)緊力的角度來看，如果制動彈簧本身設(shè)計不合理或老化，導(dǎo)致制動器摩擦面制動壓力不足，也會導(dǎo)致摩擦力減小，帶來安全隱患。

3 轎廂意外移動保護裝置原理與結(jié)構(gòu)

3.1 工作原理

發(fā)生轎廂意外移動時，轎廂意外移動保護裝置能確保及時檢測到電梯平層開門區(qū)域的非指令移動，且制停部件能有效動作將轎廂制停在安全距離范圍內(nèi)。其主要包括3個動作流程，如圖1所示，過程②表示檢測子系統(tǒng)開始工作并觸發(fā)制停部件，過程③表示制停部件被觸發(fā)并開始制停轎廂，過程①點表示轎廂意外移動達(dá)到最高速度點并在意外移動保護裝置的作用下開始減速，直至停止。

圖1 轎廂意外移動制停過程

3.2 轎廂意外移動保護裝置結(jié)構(gòu)組成

3.2.1 檢測子系統(tǒng)

轎廂意外移動保護裝置(以下簡稱UCMP)的檢測子系統(tǒng)主要作用是在轎廂意外移動時能檢測到該動作，并通過信號傳輸將該動作情況發(fā)送至控制系統(tǒng)，確?？刂葡到y(tǒng)能及時獲知并作出反應(yīng)。主要由相關(guān)檢測傳感器、電子電路和接觸器等組成。檢測子系統(tǒng)是由光電傳感器和控制柜內(nèi)的電子電路組成；或是由電子安全電路和平層感應(yīng)器組成[4]。

常見檢測裝置有3類，1）轎廂位置檢測開關(guān)；2）用于檢測轎廂平層區(qū)域內(nèi)位置和速度信息的井道位置傳感器或絕對編碼器；3）檢測上述類似參數(shù)的電子限速器裝置，該種類型很少見。

3.2.2 制停子系統(tǒng)

意外移動保護裝置的制停子系統(tǒng)主要功能是響應(yīng)相關(guān)制停命令，制動裝置動作制停轎廂，確保意外移動不繼續(xù)進(jìn)行。

常見的制停部件也有3類，1）最常見的作用在驅(qū)動主機上的制動器，作用位置有曳引輪、曳引輪軸，如永磁同步曳引機制動器；2）作用在轎廂或?qū)χ厣系闹仆２考?，包括（雙向）安全鉗等；3）作用在曳引繩上的制動器，如蝸輪蝸桿電梯意外移動所采用的夾繩器作為意外移動保護裝置的制停部件。需要注意的是，由于蝸輪蝸桿驅(qū)動主機的抱閘裝置是作用在高速軸上，而不是曳引輪，故蝸輪蝸桿驅(qū)動主機制動器不能被用于轎廂意外移動保護。

3.2.3 自監(jiān)測子系統(tǒng)

意外移動保護裝置的自監(jiān)測子系統(tǒng)主要作用是在電梯正常運行時，每隔一段時間監(jiān)測其相關(guān)制停部件是否處于正常的工作狀態(tài)。其主要監(jiān)測2方面的安全狀況，對制動器機械部件是否能正確提起以及釋放和對相關(guān)制動能力的驗證。根據(jù)不同電梯所采用的驗證形式的不同，可以分為3種類型。1）只驗證制動力，其監(jiān)測周期要不大于24 h；2）兩方面都驗證，監(jiān)測周期要不大于15 d；3）僅驗證機械部件提起和釋放的，則在每次維護保養(yǎng)時進(jìn)行[5]。

圖2列舉了一種自監(jiān)測類型，其由安裝在驅(qū)動主機上的微動開關(guān)和控制電路組成。

圖2 制動器開關(guān)

4 UCMP的檢驗及注意事項

4.1 檢驗方法

4.1.1 檢規(guī)要求

TSG T7001—2009 《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則—曳引與強制驅(qū)動電梯》明確規(guī)定了轎廂意外移動保護裝置的檢驗方法。具體包括要檢查相關(guān)型式試驗證書、合格證、意外移動銘牌及廠家提供試驗方法是否匹配，試驗時轎廂所處的位置及制停距離的要求。

其中，銘牌上的技術(shù)參數(shù)應(yīng)該完整，適應(yīng)相應(yīng)電梯相關(guān)性能參數(shù)，包括系統(tǒng)質(zhì)量、額定載重量、轎廂減速度等。完整意外移動裝置的銘牌應(yīng)標(biāo)明；3個子系統(tǒng)的銘牌，則不作具體要求。

4.1.2 通用檢驗方法

通用檢驗方法包括以下幾個步驟：

1）測試檢測子系統(tǒng)的功能 對于不同廠家的電梯，應(yīng)根據(jù)具體的型式與測試人員溝通，設(shè)計不同的測試方案。

2）測試制停子系統(tǒng)的功能 應(yīng)查閱意外移動型式試驗證書，根據(jù)其規(guī)定的試驗速度，使轎廂空載，通過廠家提供的方法進(jìn)行試驗，試驗應(yīng)滿足在轎廂達(dá)到最大允許速度時有效制停。

3）完成制停子系統(tǒng)測試功能后，測量并計算制停距離。

4）測試自監(jiān)測系統(tǒng)的功能 應(yīng)根據(jù)廠家提供的試驗方法，動作制動器動作開關(guān)。試驗后，應(yīng)有相應(yīng)的故障代碼，查閱故障代碼表確認(rèn)。

如廠家沒有提供意外移動保護裝置的試驗方法，且意外移動是由驅(qū)動主機上的制動器保護的，可按下述方案試驗：

1）正常狀態(tài)下，將轎廂呼到次頂層平層位置，保持層轎門處于打開狀態(tài)。

2）檢驗人員現(xiàn)場觀察，由維保單位測試人員手動松閘并保持，觀察轎廂是否會向上移動，若移動，當(dāng)超過一定距離時，控制體統(tǒng)是否能夠自動斷開制動器的供電，此項可根據(jù)不同電梯的配置型式，查閱相關(guān)故障代碼來確定。

4.1.3 蝸輪蝸桿驅(qū)動主機

對于蝸輪蝸桿驅(qū)動主機，其大多是通過夾繩器來進(jìn)行意外移動保護的，由于此時上行超速保護通常也是采用夾繩器作為制停部件，因此，如采用夾繩器，應(yīng)注意觀察夾繩器銘牌上是否同時包含上行超速保護和轎廂意外移動相關(guān)信息，或是有2個相關(guān)銘牌。動作試驗步驟為：將轎廂?？吭谥虚g層平層區(qū)域，保持廳轎門開啟，由操作人員手動松閘，此時轎廂會產(chǎn)生非指令位移，意外移動檢測子系統(tǒng)就會檢測到該狀態(tài)，從而觸發(fā)夾繩器進(jìn)行制動，使得轎廂停止。當(dāng)然，有少數(shù)蝸輪蝸桿是通過夾輪器作為制停部件的，試驗原理是類似的。

4.1.4 永磁同步驅(qū)動主機

永磁同步驅(qū)動主機制動器通常是主制動、上行超速保護制動、意外移動保護裝置制動功能于一體，其試驗方法不同廠家各有不同。有通過操作器設(shè)定參數(shù)，電梯控制系統(tǒng)自動運行內(nèi)部程序，模擬意外移動，報故障代碼，并顯示意外移動的距離。有在廳轎門關(guān)閉時，通過控制柜處的插件模擬廳轎門鎖觸點斷開，以型式試驗證書規(guī)定的試驗速度運行電梯，觸發(fā)保護裝置，同樣也會顯示相應(yīng)故障碼。檢驗員只需測量或查閱意外移動距離，比對故障碼是否和操作手冊中的一致，即可判定是否符合檢驗標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.5 對機械裝置正確提起（或釋放）的驗證

電梯正常運行，在停止前，人為使一邊制動器制動臂保持打開狀態(tài)，待電梯停止后觀察系統(tǒng)是否檢測到故障，并驗證故障碼。每一組制動臂單獨試驗驗證。

4.1.6 對制動力的驗證

自監(jiān)測子系統(tǒng)是永磁同步驅(qū)動主機特有的功能，因其意外移動的制動是由驅(qū)動主機、主制動實現(xiàn)，因此其對制動器的要求也會更高，需要設(shè)置自監(jiān)測來確保制動器的狀態(tài)良好。自監(jiān)測是對電梯制動能力的常態(tài)化驗證，且不同型號的電梯試驗方法各有不同。有些是通過設(shè)定參數(shù)改變曳引機輸出力矩，觀察轎廂移動狀況來判定，通常是施加一較大力矩，有些是測量制停距離判定制動力矩。

如采用增大力矩的方式，通常是由控制系統(tǒng)和速度測量控制裝置共同實現(xiàn)。電梯正常平層狀態(tài)下，封閉內(nèi)外呼信號，通過修改控制系統(tǒng)參數(shù)，加大曳引機力矩，通過速度檢測裝置查看電梯是否產(chǎn)生位移，如果有則表明制動力不符，電梯會停止運行，并輸出故障代碼。模擬自監(jiān)測失效時，電梯狀態(tài)應(yīng)能防止再次啟動，并關(guān)閉廳轎門，故障鎖定。

4.1.7 試驗速度下的允許移動距離驗證試驗

如圖3所示，轎廂意外移動保護裝置的動作過程由以下幾個方面組成：1）檢測子系統(tǒng)的反應(yīng)過程；2）控制系統(tǒng)的反應(yīng)過程；3）制停子系統(tǒng)的反應(yīng)過程；4）制停過程。

圖3 轎廂意外移動制停過程

OA為意外移動后，檢測子系統(tǒng)被觸發(fā)前；A為檢測子系統(tǒng)觸發(fā)；AB為檢測子系統(tǒng)的反應(yīng)時間；B為控制系統(tǒng)收到信號，開始處理；BC為控制系統(tǒng)的反應(yīng)時間；C為制停子系統(tǒng)被觸發(fā)；CD為制停子系統(tǒng)的反應(yīng)時間；D為制停子系統(tǒng)開始工作；DE為制停子系統(tǒng)作用后的制停距離；E為轎廂完全停止。其中AE段即是所要測量的制停距離。

測量方法主要有2種，1）專用儀器法 轎廂空載以規(guī)定速度上行，切斷制動器回路，觸發(fā)保護裝置，從而制停轎廂，過程中通過儀器采集信號和速度數(shù)據(jù)信息，計算制停距離；2）標(biāo)記法 轎廂空載?？吭谛谐躺喜?，選1個部件做標(biāo)記確定為參考點，轎廂駛離標(biāo)記點，以規(guī)定速度上行，在參考點處制停，測量標(biāo)記距離參考點距離即為移動距離。

4.2 廠家實例檢驗流程

常見的莫拉克系統(tǒng)意外移動試驗方法：

1）轎廂空載停在次頂層平層位置，關(guān)閉廳轎門，將電梯處于檢修狀態(tài)。

2）操作器先設(shè)置F3-11為0.25 m/s，再設(shè)置F-8為17，此時功能界面應(yīng)顯示E88。

3）拆除門鎖回路插件，電動檢修上行。

4）電梯離開門區(qū)，觸發(fā)制停，報故障碼E65。

5）測量廳轎門地坎距離是否滿足要求。

6）故障復(fù)位。

4.3 注意事項

4.3.1 資料審查

根據(jù)GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》，檢驗時應(yīng)該注意轎廂意外移動質(zhì)量證明書的型號應(yīng)該與型式試驗證書中的一致，實際檢驗中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)廠家提供的型式試驗證書只是制停部件的型號，容易錯把制停部件證書當(dāng)作整個意外移動的證書。

4.3.2 銘牌驗證

由于各個電梯的生產(chǎn)配置和安裝要求不同，導(dǎo)致轎廂意外移動銘牌標(biāo)識的張貼位置有所不同，控制柜上、主機制動器上、夾繩器上。檢驗時要注意區(qū)分。如果整個保護裝置是作為一個整體的系統(tǒng)進(jìn)行型式試驗，應(yīng)檢查完整的轎廂意外移動保護銘牌，如分別對各個子系統(tǒng)單獨進(jìn)行型式試驗，則要根據(jù)其適用范圍確定是否匹配，并分別查看子系統(tǒng)和完整系統(tǒng)的型式試驗報告。檢驗時還應(yīng)注意機房張貼的試驗方法是否與電梯相適應(yīng)。

4.3.3 關(guān)于檢測子系統(tǒng)

檢測子系統(tǒng)要單獨驗證，模擬試驗轎廂意外移動時，檢測其電氣裝置是否動作，能否切斷安全回路。

4.3.4 關(guān)于冗余制動器

仔細(xì)核對冗余制動器型式試驗報告是否與電梯相適應(yīng)，TSG T7001—2009《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則—曳引與強制驅(qū)動電梯》第8.3（2）分項的要求也是僅僅針對冗余制動器的電梯，即永磁同步驅(qū)動主機、蝸輪蝸桿驅(qū)動主機意外移動保護制停部件不屬于驅(qū)動主機制動器，檢驗時應(yīng)注意區(qū)分。

5 總結(jié)

轎廂意外移動保護裝置是保障電梯安全的重要組件，本文從原理、事故分析、檢驗及注意事項分別對其進(jìn)行了較為詳細(xì)的探討，特別是著重論述了各個組成部分的檢驗方法。