一種簡便的電梯限速器在線校驗儀研發(fā)*

鄭信勇

（福建省特種設(shè)備檢驗研究院龍巖分院，福建龍巖 364000）

0 引言

電梯限速器是電梯的重要安全部件之一。限速器從最初的下行超速安全鉗的聯(lián)動裝置，到現(xiàn)在的上行超速保護、轎廂意外移動保護，電梯在運行中發(fā)生超速，或者發(fā)生墜落的情況下，限速器動作觸發(fā)安全鉗或制動器動作，及時將轎廂制停。作為電梯超速和失控保護的重要組成部分，限速器動作的有效性和可靠性在電梯運行中所起的作用至關(guān)重要。但是隨著使用年限的增長、使用磨損加劇或者金屬疲勞、維護保養(yǎng)不到位等原因，使原有限速器調(diào)定速度產(chǎn)生偏差，限速器校驗的重要性不言而喻。

TSG T7001—2023《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則》作出了相關(guān)規(guī)定［1］：檢驗時，可以通過查看限速器調(diào)試證書、校驗記錄，結(jié)合限速器的狀態(tài)確認其動作速度是否符合要求；發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)部位封記缺損等可能影響限速器動作速度的情況，檢驗人員應(yīng)當通過現(xiàn)場見證施工單位或者維護保養(yǎng)單位測試的方式予以確認。

當前，電梯限速器動作速度校驗方法均采用脫開限速器鋼絲繩，使限速器裝置與原電梯運轉(zhuǎn)系統(tǒng)分離，然后通過外加的驅(qū)動裝置帶動限速器轉(zhuǎn)動，限速器帶動傳感器測定其轉(zhuǎn)速，測量出電氣關(guān)動作速度和機械動作速度，存在操作較為復雜、準備時間長、對操作場地和操作空間要求比較高等問題。根據(jù)現(xiàn)有的限速器校驗檢測方法，假設(shè)以熟練操作限速器校驗且檢驗過程無卡阻為前提下，兩名維保人員和檢驗人員基本上需要30 min 來完成整個校驗過程［2-4］。

在目前電梯數(shù)量爆炸式增長、電梯維護保養(yǎng)人員和電梯檢驗人員都相對嚴重不足的前提下，要全面進行限速器校驗且保質(zhì)保量的完成是不現(xiàn)實的。此外，傳動的限速器校驗價格一般都在三四千元，大部分的電梯維保單位只配備一臺限速器校驗儀應(yīng)付維保資質(zhì)核準。在電梯實施“限速器動作速度校驗”的相關(guān)規(guī)定及要求下［5］，維保人員為了能夠通過電梯定期檢驗，只能弄虛作假，出具虛假報告，加大了電梯的安全風險。

為了解決這個問題，本文研制一款經(jīng)濟、簡便、安全、準確、適用性較好的電梯限速器在線校驗儀，旨在解決限速器校驗覆蓋率不高、校驗效率低下的困境，對提高電梯安全運行具有極大的意義。

1 傳統(tǒng)限速器校驗方法及其優(yōu)缺點

1.1 校驗方法

傳統(tǒng)校驗方法所需的儀器及工具包括限速器動作測試儀1套、大力鉗兩把、支撐架及日常維修工具等，如圖1 所示。校驗方法如下。

（1）電梯轎廂停在頂樓以下一層，然后機房轉(zhuǎn)檢修，測量限速器節(jié)圓直徑、鋼絲繩的直徑，將這些數(shù)據(jù)輸入限速器校驗儀中。

（2）維修人員下底坑用支撐架支起漲緊輪墜坨，使限速器鋼絲繩不受力。

（3）進入機房拆下限速器防護罩，用大力鉗夾住限速器鋼絲繩（夾上行一側(cè)鋼絲繩），此時檢修點動轎廂上行，使限速器鋼絲繩懸空在限速器上方，如圖2 所示。

圖1 傳統(tǒng)限速器校驗所需儀器及工具

圖2 傳統(tǒng)限速器校驗卸鋼絲繩現(xiàn)場

圖3 傳統(tǒng)限速器校驗實操現(xiàn)場

（4）用大力鉗夾住另外一側(cè)的鋼絲繩避免其偏向，觀察鋼絲繩是否與限速器輪有摩擦，避免影響測試結(jié)果。

（5）切斷控制柜電源后拆開限速器電氣開關(guān)，利用測試儀的檢測線夾在電氣開關(guān)兩條線上，然后測試儀通電，調(diào)整測試儀上調(diào)整相關(guān)參數(shù)（參數(shù)中有個節(jié)徑是兩邊鋼絲繩的中到中的距離），參數(shù)設(shè)置好后開始測試。

（6）用電機輪子靠在限速器輪上進行測試，期間會自動加速并動作限速器，實驗3 次后并將實驗結(jié)果得到的數(shù)據(jù)進行記錄，如果是雙向限速器，就要進行雙向動作實驗實驗方法相同，只是需要改正反轉(zhuǎn)而已，如圖3所示。

1.2 優(yōu)缺點

一方面，傳統(tǒng)限速器校驗方法采用限速器測試儀自帶的電鉆對限速器直接加速，在加速的同時直接測速，限速器電氣和機械動作后，直接讀取動作瞬間的實時速度，測量數(shù)據(jù)準確性較高，能夠很好地反映限速器的動作速度。另一方面，由于傳統(tǒng)限速器校驗方法需要安裝維護人員熟練的拆卸限速器鋼絲繩，且在校驗過程中，為了數(shù)據(jù)的準確性，需要直接或者間接測量出限速器節(jié)圓直徑，才能獲得限速器節(jié)圓處的速度，而限速器節(jié)圓的半徑會隨著限速器繩槽和限速器鋼絲繩的磨損而改變，是一個動態(tài)變化的值，因此每校驗一臺限速器都需要測量一次限速器節(jié)圓的半徑和限速器鋼絲繩的半徑。然而在實際檢驗檢測中測量限速器節(jié)圓半徑的工作并不容易開展，受限速器結(jié)構(gòu)、安裝形式和安裝位置等限制，費時費力而且較難測得準確［6］。

總結(jié)傳統(tǒng)方法有以下不可回避的缺點：（1）限速器校驗儀價格昂貴；（2）節(jié)圓直徑測量準確性直接影響到限速器動作速度測量的準確性；（3）對安裝維護人員的技術(shù)要求較高，具有一定的制約性；（4）前期拆卸鋼絲繩具有一定的危險性；（5）限速器校驗時需要較長的時間做準備和復位工作。

2 限速器在線校驗儀的設(shè)計方案

為解決現(xiàn)有測量方法中測量勞動強度大、人為誤差影響測量準確性的問題，實現(xiàn)限速器的在線校驗，在不需要拆卸鋼絲繩的前提下單人操作即可完成限速器校驗工作，同時數(shù)據(jù)準確、真實，主要解決以下問題。

（1）解決在不拆卸限速器鋼絲繩的前提下如何給限速器加速的問題。限速器校驗，本質(zhì)上就是要準確測量限速器電氣動作速度和機械動作速度，要完成這個目標，首先要讓限速器動起來［7-9］，本文運用重力加速的方法對限速器進行加速，具體實施如下：將電梯停在次頂層，拆掉限速器鋼絲繩和安全鉗提拉桿的插銷，利用固定在鋼絲繩上的提拉鋼連接板以及U 形扣的重量，實現(xiàn)限速器鋼絲繩下行方向的重力加速（松脫后讓連接板及U形扣帶著鋼絲繩自由落體）。當校驗限速器上行方向動作速度時，需要在限速器的上行方向一側(cè)安裝砝碼，需要使砝碼的重量大于限速器與安全鉗聯(lián)動裝置的重量，此時依靠砝碼的重力差使鋼絲繩向上行方向運動，實現(xiàn)限速器鋼絲繩上行方向的重力加速。

（2）解決限速器旋轉(zhuǎn)速度的測量［10-12］。這一部份的測量與傳統(tǒng)限速器校驗方法測量類似，經(jīng)過直接測量限速器鋼絲繩的線速度來測試限速器的旋轉(zhuǎn)速度。開發(fā)一組預緊壓輪，可以適用不用直徑的限速器鋼絲繩（常見限速器鋼絲繩直徑為?6 mm、?8 mm），利用壓輪將測速滾輪與鋼絲繩進行預壓緊，保證速度采集的準確性和一致性。

通過解決以上兩個問題，利用市場上常用的普通轉(zhuǎn)速表，改造后的限速器測試儀如圖4 所示，測試過程如圖5 所示。

圖4 改造后的限速器測試儀

3 限速器在線校驗儀驗證

完成校驗儀樣機制作并使用樣機進行實驗驗證。限速器校驗儀驗證包括限速器動作速度校驗準確性驗證、校驗效率的比對試驗和價格成本比對［13-16］。在實驗前，將樣機進行送檢，檢定合格進行實驗，檢定證書如圖6所示。

從檢定證書可以看出，樣機主測速器、次測速器的測量值與測速儀測量值的擴展不確定度較小，在±0.6%以內(nèi)；主次測速器同步率都在±0.2%以內(nèi)，符合技術(shù)指標預期，證明樣機的速度檢測性能是準確可靠的。

3.1 限速器動作速度校驗準確性驗證

通過與傳統(tǒng)限速器校驗方法與新研制儀器同時對40余臺限速器開展校驗比對。每臺限速器由兩種儀器各按要求進行3 次校驗，取平均值。測試比對結(jié)果分3 組進行。第1 組限速器額定速度為2.5 m／s，測試結(jié)果如表1、圖7 所示；第2 組限速器額定速度為1.6 m／s，測試結(jié)果如表2、圖8 所示；第3 組限速器額定速度為1.75 m／s，測試結(jié)果如表3、圖9 所示。

表1 額定速度2.5 m／s數(shù)據(jù)組m／s

表2 額定速度1.6 m／s數(shù)據(jù)組m／s

表3 額定速度1.75 m／s數(shù)據(jù)組m／s

由上述3 組數(shù)據(jù)經(jīng)過清洗和分析，可以看出新研制儀器和傳統(tǒng)限速器校驗方法比對的數(shù)據(jù)基本上一致，但是存在一定偏差，主要原因有：（1）研制的樣機屬于在線校驗，直接測試限速器鋼絲繩的速度，更能客觀地反映出限速器-安全期動作時的速度；（2）現(xiàn)有儀器測試需要先測量節(jié)圓直徑，經(jīng)過換算到得到線速度，由于測試限速器均屬于在用狀態(tài)，存在一定程度上的磨損，傳動限速器校驗方法存在一定的偏差。所以新研制儀器更能準確客觀反映限速器實際動作速度。

圖7 額定速度2.5 m／s數(shù)據(jù)分析

圖8 額定速度1.6 m／s數(shù)據(jù)分析

圖9 額定速度1.75 m／s數(shù)據(jù)分析

3.2 校驗效率的比對

在對上述實驗進行校驗比對時，記錄其重復3 次的時間，包含所有準備時間及復位時間，統(tǒng)計結(jié)果如表4所示。

表4 限速器校驗儀校驗耗時比對

通過實驗比對數(shù)據(jù)來看，新制儀器的校驗耗時要比現(xiàn)有限速器校驗儀的用時要少得多，基本上只需要傳動測試方法的1／3 左右，這主要得益于新制儀器不需要對限速器進行脫繩及限速器節(jié)圓直徑的測量，只需要簡單地拆卸速器鋼絲繩和安全鉗提拉桿的插銷，大幅降低了校驗工作的勞動強度，校驗效率得到了大幅提升，節(jié)約的寶貴檢測時間。

3.3 校驗儀的價格比對

調(diào)查目前市場上常見的限速器校驗儀價格，電梯限速器測試儀GD-5 價格約為5 000 元，多功能限速器測試記錄儀DTXS-D價格約為10 000 元，無機房限速器測試儀WJXS-X價格約為40 000 元，價格都相對昂貴。本文研發(fā)的限速器在線校驗儀需要兩個轉(zhuǎn)速表合成，加工一組預緊輪，以及電路的簡單改造，外加限速器在線校驗儀的檢驗費用，儀器成本可以控制在千元以內(nèi)，具有非常明顯的價格優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

本文突破離線式校驗的思維定式，創(chuàng)新地提出在線校驗方式，通過研制一款簡單的限速器在線校驗儀，測試時無需拆離鋼絲繩，無需額外的驅(qū)動裝置，測試方法由脫繩電機驅(qū)動校驗改為帶繩自驅(qū)動校驗，校驗工作僅依靠一套測速儀便可完成數(shù)據(jù)采集、處理、存儲和顯示，最大限度簡化測試過程、降低限速器校驗的技術(shù)要求、大幅減少測試時間。該儀器直接測定限速器鋼絲繩的速度，更加客觀實際地測試出限速器的實際動作速度，同時該儀器更加適應(yīng)于無機房電梯、超高速電梯，具有非常強的實用性。另外，該限速器在線校驗儀由常見的轉(zhuǎn)速表改裝而來，價格成本也大幅降低，可以達到全面推廣的要求，達到了研究設(shè)計的預期。