封星電路對(duì)上行制動(dòng)試驗(yàn)的影響

文 勇

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院常德分院 常德 415000）

封星電路對(duì)上行制動(dòng)試驗(yàn)的影響

文 勇

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院常德分院 常德 415000）

本文通過(guò)兩個(gè)上行制動(dòng)試驗(yàn)的事例，分析采用永磁同步曳引機(jī)的電梯進(jìn)行上行制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，“封星”電路對(duì)試驗(yàn)的影響。由于“封星”電路的作用，縮短了電梯上行制動(dòng)的距離，掩蓋了曳引機(jī)制動(dòng)力的下降的事實(shí)。此時(shí)進(jìn)行上行制動(dòng)試驗(yàn)，雖然曳引機(jī)能可靠制?？辙I廂，但在電梯接近滿載或略微超載時(shí)，仍存在電梯“溜梯”的風(fēng)險(xiǎn)。在電梯高速運(yùn)行時(shí)斷電，“封星”電路會(huì)對(duì)曳引機(jī)造成損害。

封星 永磁同步曳引機(jī) 上行制動(dòng)試驗(yàn) 制動(dòng)器失效 制動(dòng)力不足

電梯制動(dòng)器是關(guān)鍵的安全部件。制動(dòng)器失效或制動(dòng)力不足都會(huì)導(dǎo)致電梯失控溜梯，發(fā)生剪切、沖頂、蹲底事故，對(duì)電梯乘客的生命財(cái)產(chǎn)造成傷害。GB 7588—2003要求“當(dāng)轎廂載有125%額定載荷并以額定速度向下運(yùn)行時(shí)，操作制動(dòng)器應(yīng)能使曳引機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)?！盵1]檢規(guī)TSG T7001—2009中，通過(guò)8.10上行制動(dòng)試驗(yàn)、8.11下行制動(dòng)試驗(yàn)來(lái)對(duì)電梯的制動(dòng)能力進(jìn)行驗(yàn)證。定期檢驗(yàn)時(shí)只進(jìn)行8.10項(xiàng)試驗(yàn)。8.10項(xiàng)檢驗(yàn)要求如下：“轎廂空載以正常運(yùn)行速度上行時(shí)，切斷電動(dòng)機(jī)與制動(dòng)器供電，轎廂應(yīng)當(dāng)完全停止，并且無(wú)明顯變形和損壞。”[2]筆者在檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)8.10項(xiàng)的試驗(yàn)判定對(duì)采用齒輪減速箱的異步電機(jī)拖動(dòng)電梯有效，而對(duì)現(xiàn)在廣泛使用的無(wú)齒輪永磁同步電機(jī)拖動(dòng)電梯則有很大的局限性，存在安全隱患。

1 制動(dòng)力不足時(shí)，電梯上行制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的表現(xiàn)

例1：貨梯，曳引比2:1，載重2000kg，速度0.5m/s，交流雙速，采用異步電機(jī)曳引機(jī)（用蝸輪、蝸桿減速器）。筆者按8.10項(xiàng)的要求進(jìn)行上行制動(dòng)試驗(yàn)。切斷380V電源后，剛開始曳引機(jī)轉(zhuǎn)速似乎沒什么變化，如同未斷電一樣。電梯滑行了很長(zhǎng)一段距離，大約有兩層樓的高度，才停了下來(lái)。筆者據(jù)此判斷該電梯制動(dòng)器制動(dòng)力嚴(yán)重不足，要求立即停梯待修，并中止檢驗(yàn)。

例2：客梯，曳引比2:1，載重1000kg，速度1.75m/s，交流變頻調(diào)速，采用無(wú)齒輪永磁同步曳引機(jī)，筆者按8.10項(xiàng)的要求進(jìn)行上行制動(dòng)試驗(yàn)。切斷380V電源后，曳引輪的轉(zhuǎn)動(dòng)很快減速，電梯轎廂滑動(dòng)了約1m就停了下來(lái)。按檢規(guī)判斷，該梯制動(dòng)力應(yīng)該是符合要求的。

但是此前的限速器安全鉗聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的一個(gè)現(xiàn)象引起了筆者的警覺。操作人員看到曳引鋼絲繩在曳引輪上打滑后停梯，制動(dòng)器立刻閉合。此時(shí)轎廂側(cè)的安全鉗已制停了轎廂，轎廂側(cè)的鋼絲繩較松弛，受力變小，而對(duì)重側(cè)受力沒有變化，曳引輪兩側(cè)鋼絲繩上的重力差比安全鉗未制動(dòng)時(shí)增大。筆者發(fā)現(xiàn)閉合的制動(dòng)閘瓦和制動(dòng)輪發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，曳引輪向?qū)χ貍?cè)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)角度。這應(yīng)該是制動(dòng)力不足的表現(xiàn)。

筆者決定用盤車的方式驗(yàn)證一下。斷開380V電源，在曳引機(jī)上套上盤車輪（直徑500mm）。在制動(dòng)器完全閉合的情況下，筆者盤車使轎廂上行,發(fā)現(xiàn)只需要單手即可很輕松的推動(dòng)盤車輪帶動(dòng)轎廂上行，推動(dòng)力大約30N。據(jù)此判斷該電梯制動(dòng)器制動(dòng)力嚴(yán)重不足，應(yīng)立即停梯待修，并中止檢驗(yàn)。

2 原因分析

上兩個(gè)例子，都是嚴(yán)格按照檢規(guī)的操作方法進(jìn)行。通過(guò)制動(dòng)試驗(yàn)，例1發(fā)現(xiàn)了制動(dòng)力不足的問(wèn)題，而例2卻沒有發(fā)現(xiàn)制動(dòng)力不足的隱患。通過(guò)對(duì)比，筆者發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出在電梯曳引機(jī)上。例2的客梯采用了永磁同步曳引機(jī)，電梯斷電時(shí)自動(dòng)短接曳引電機(jī)的繞組來(lái)防止溜梯，即通過(guò)“封星”電路將電機(jī)的三相繞組短接。若停梯時(shí)制動(dòng)器失效，電梯發(fā)生“溜梯”。永磁同步電機(jī)將進(jìn)行發(fā)電能耗制動(dòng)，制動(dòng)力矩隨“溜梯”速度增大而增大，最終能耗制動(dòng)產(chǎn)生的電磁力矩與轎廂和對(duì)重重力差在曳引輪上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩達(dá)到平衡。此能耗制動(dòng)可以將溜梯速度限制為很低，一般0.05m/s～0.2m/s左右（見表1[3]）?！胺庑恰蹦芎闹苿?dòng)最大力矩會(huì)大于電機(jī)的額定力矩。所以在上行制動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中，因?yàn)椤胺庑恰彪娐返淖饔茫苿?dòng)停梯是由電機(jī)能耗制動(dòng)與制動(dòng)器的機(jī)械制動(dòng)共同完成的結(jié)果。轎廂和對(duì)重以額定速度運(yùn)行的動(dòng)能有很大一部分通過(guò)電機(jī)繞組的發(fā)熱消耗掉了，另一部分通過(guò)制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)輪的摩擦發(fā)熱來(lái)消耗掉。所以電梯制動(dòng)力減小，在制動(dòng)行程上的變化不明顯，不易發(fā)現(xiàn)。而在例1的異步電機(jī)曳引機(jī)制動(dòng)時(shí)，轎廂和對(duì)重的運(yùn)行動(dòng)能全靠制動(dòng)器摩擦轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)消耗掉。電梯制動(dòng)力變小，制動(dòng)行程就會(huì)顯著的變長(zhǎng)，可以很直觀的反映電梯制動(dòng)力的不足。

表1 不同曳引機(jī)“封星”時(shí)的特性

3 “封星”后，上行制動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)制動(dòng)力驗(yàn)證的可靠性分析

若制動(dòng)器恰好能制?？辙I廂，它能否保證轎廂滿載或超載時(shí)的安全制停呢？以曳引比2:1，額載1000kg電梯（見圖1）為例進(jìn)行分析：

圖1 電梯轎廂與對(duì)重示意圖

式中：

W——對(duì)重重量；

Q——電梯額定載荷；

P——空轎廂重量；

K——電梯平衡系數(shù)。

T1——轎廂側(cè)曳引鋼絲繩所承受重量；

T2——對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩所承受重量；

T——曳引輪兩側(cè)曳引鋼絲繩所承受重量差；

q——轎廂實(shí)際載荷。

表2 轎廂在裝載不同負(fù)載時(shí)曳引輪兩邊的重量差

由表2得知 當(dāng)電梯平衡系數(shù)較小，如0.4時(shí)。若制動(dòng)器恰好能制?？辙I廂，此時(shí)的制動(dòng)力矩等于200kg重量差在曳引輪上產(chǎn)生的力矩。但是在轎廂滿載時(shí)，曳引輪兩邊的重量差是300kg。轎廂裝125%額載時(shí)，曳引輪兩邊重量差是425kg。它們?cè)谝芬喩袭a(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩均大于制動(dòng)力矩。轎廂不能被制動(dòng)器可靠制停，將會(huì)打滑溜梯。當(dāng)電梯平衡系數(shù)較大，如0.5時(shí)，轎廂空載能制停，滿載也能制停，但是制動(dòng)器無(wú)法保證轎廂超載（不超過(guò)125%時(shí)）時(shí)的可靠制停。

4 電梯高速運(yùn)行時(shí)制動(dòng)，“封星”電路對(duì)曳引機(jī)的影響

永磁同步曳引機(jī)在較高轉(zhuǎn)速時(shí)，“封星”電路的接入會(huì)在繞組中產(chǎn)生很大的短路電流。一臺(tái)1000kg電梯、梯速1.6m/s，額定速度時(shí)接入“封星”電路，瞬時(shí)電機(jī)短路電流可達(dá)207A，是額定電流的8.6倍，瞬時(shí)短路轉(zhuǎn)矩增大近50倍[4]。電梯高速運(yùn)行時(shí)，接入“封星”電路會(huì)導(dǎo)致電機(jī)永磁體失磁或脫落、絕緣損壞、定子結(jié)構(gòu)變形。為應(yīng)對(duì)運(yùn)行時(shí)突然停電，有的電梯設(shè)計(jì)上加入延時(shí)電路，使電梯先制動(dòng)減速然后接入“封星”電路，以減輕“封星”電路接入時(shí)能耗制動(dòng)對(duì)曳引機(jī)的沖擊。在制動(dòng)力下降狀況下突然制動(dòng)，能耗制動(dòng)的負(fù)荷將加重，進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)有損壞曳引電機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論

永磁同步曳引機(jī)由于“封星”電路的使用，上行制動(dòng)是曳引機(jī)電機(jī)能耗制動(dòng)和制動(dòng)器機(jī)械制動(dòng)共同完成的結(jié)果，能耗制動(dòng)的參與干擾了上行制動(dòng)試驗(yàn)對(duì)制動(dòng)器制動(dòng)力的驗(yàn)證，不容易從制動(dòng)行程上發(fā)現(xiàn)制動(dòng)器制動(dòng)力的減小。在上行制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)能可靠制?？辙I廂的結(jié)果，并不能保證轎廂在滿載、或超載（不超過(guò)125%）情況下，轎廂制停的可靠性，更不可能保證“如果一組制動(dòng)器部件不起作用，應(yīng)仍有足夠的制動(dòng)力使載有額定載荷以額定速度下行的轎廂減速下行”[1]。所以永磁同步曳引機(jī)上行制動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)該在拆除“封星”電路后進(jìn)行，檢規(guī)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明。在檢驗(yàn)和維護(hù)時(shí)，操作員還可用不松閘盤車的方式，來(lái)對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)力進(jìn)行評(píng)估。

[1] GB 7588—2003 電梯制造與安裝安全規(guī)范[S].

[2] TSG T7001—2009 電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯[S].

[3] 李樹國(guó)．基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性分析無(wú)齒輪電梯“封星”的應(yīng)用[J]．賽爾電梯市場(chǎng)，2010，(12)：50-63.

[4] 梁昌勇．永磁同步曳引機(jī)高速封星短路暫態(tài)參數(shù)分析和計(jì)算[J]．中國(guó)電梯，2010，21(13)：49-51.

The Effect of “Star Circuit” on Ascending Brake Test

Wen Yong
(Hunan Special Equipment Inspection & Test Institute Changde Branch Changde 415000)

Through two cases of ascending brake test, this article analyzes the effect of the “star circuit”on ascending brake test of the elevator using permanent magnet synchronous motor. Because of the “star circuit”, it reduces stopping distance, and covers the insufficient of braking force in fact. At that time, although the elevator traction machine can brake empty car reliablely, but when the car is close to full loaded or slightly overloaded, the elevator might glide out. When the elevator runs at a high speed and the power shuts down, “star circuit” will damage elevator traction machine.

Star circuit Permanent magnet synchronous traction machine Ascending brake text Brake failure Insufficient braking force

X941

B

1673-257X(2016)11-0030-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.11.007

文勇(1970～)，男，本科，工程師，從事電梯、起重機(jī)、場(chǎng)（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車檢驗(yàn)工作。

2016-03-14）