曳引驅(qū)動(dòng)電梯制動(dòng)失效原因分析及檢驗(yàn)對(duì)策解析

劉躍鴻

摘? 要：確保電梯制動(dòng)的高效性，對(duì)于電梯運(yùn)行穩(wěn)定和人們的出行安全至關(guān)重要。文章在闡述電梯制動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)和基本工作原理的前提下，針對(duì)電梯出現(xiàn)制動(dòng)失效這一故障的原因進(jìn)行研究分析，并提出應(yīng)對(duì)的制動(dòng)器失效問(wèn)題的策略，以實(shí)現(xiàn)電梯在工作過(guò)程中正常、安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：電梯;制動(dòng)器;制動(dòng)失效;檢驗(yàn);控制策略

中圖分類號(hào)：TG115.28 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）09-0128-03

Abstract： It is very important to ensure the efficiency of elevator braking for the stability of elevator operation and the safety of people's travel. On the premise of expounding the main structure and basic working principle of elevator brake， this paper studies and analyzes the causes of braking failure of elevator， and puts forward the strategies to deal with the brake failure problem， in order to achieve the normal and safe operation of the elevator in the working process.

Keywords： elevator; brake; braking failure; inspection; control strategy

前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，高層建筑的建設(shè)數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng);電梯運(yùn)輸對(duì)確保人們出行的快速便捷作用顯著。電梯的制動(dòng)器是保障電梯正常、安全運(yùn)轉(zhuǎn)的核心部件之一，擁有可靠安全的制動(dòng)功能是現(xiàn)代電梯設(shè)備應(yīng)用的基本要求。然而受諸多因素影響，電梯制動(dòng)失效的事故時(shí)有發(fā)生，威脅人們出行安全。研究和分析電梯制動(dòng)器功能及失效控制的可靠性、安全性已成為電梯檢驗(yàn)人員的重要工作內(nèi)容。

1 電梯制動(dòng)器的構(gòu)成及工作原理

制動(dòng)器的制動(dòng)功能是否健全決定著電梯是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)器為機(jī)電式、常閉式結(jié)構(gòu)，制動(dòng)臂、制動(dòng)閘瓦、制動(dòng)彈簧、電磁鐵等都是其結(jié)構(gòu)的重要組成部分[1]（如圖1），當(dāng)切斷制動(dòng)線圈的電源時(shí)，在制動(dòng)彈簧的壓力作用下，制動(dòng)器和制動(dòng)瓦被牢牢的壓在制動(dòng)輪上，控制轎廂運(yùn)轉(zhuǎn)，使轎廂可靠停止在平層位置。制動(dòng)線圈得電時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)，鐵芯被吸攏，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下將彈簧的彈力克服掉，從而張開(kāi)制動(dòng)臂，這時(shí)制動(dòng)輪和制動(dòng)器分離，從而保證電梯能夠按指令到達(dá)目的層。

2 電梯制動(dòng)器失效的原因

電梯運(yùn)行過(guò)程中，制動(dòng)失效的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生;從制動(dòng)失效機(jī)理來(lái)看，主要可分為電氣和機(jī)械兩大方面原因造成的。

2.1 電氣方面引起制動(dòng)器失效

電氣方面是引起電梯制動(dòng)失效的重要原因。一般情況下，制動(dòng)器線圈在設(shè)計(jì)控制回路時(shí)不規(guī)范、接觸器在控制制動(dòng)器線圈電源時(shí)粘在一起、控制制動(dòng)器線圈回路接線不符合規(guī)范是其系統(tǒng)故障的三種基本類型。

2.1.1 制動(dòng)器線圈控制回路設(shè)計(jì)不規(guī)范

對(duì)于電梯制動(dòng)器的斷開(kāi)、閉合實(shí)現(xiàn)而言，標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)需要兩個(gè)獨(dú)立的接觸器進(jìn)行控制。然而在部分電梯系統(tǒng)控制中，其制動(dòng)器線圈控制回路設(shè)計(jì)未按照此規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致了電梯制動(dòng)器控制失控的現(xiàn)象。另外，通過(guò)電氣控制系統(tǒng)對(duì)接觸器進(jìn)行保護(hù)控制是其設(shè)計(jì)應(yīng)用的基本內(nèi)容，而在應(yīng)用過(guò)程中，部分電梯的接觸器保護(hù)控制設(shè)計(jì)不合理，其使得制動(dòng)器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、反饋不及時(shí)，從而導(dǎo)致了制動(dòng)失效現(xiàn)象的發(fā)生。

2.1.2 控制制動(dòng)器線圈得電的接觸器觸點(diǎn)粘連

接觸器是控制電梯制動(dòng)器線圈電源是否接通的核心構(gòu)件之一，其斷開(kāi)、閉合過(guò)程具有時(shí)間長(zhǎng)、頻率高的突出特征[2]。設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中，一旦接觸器的應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，且沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)檢修與更換，其就會(huì)因材料弱化，造成接觸不良，維保人員人為并一個(gè)觸點(diǎn)來(lái)增加動(dòng)作的可靠性，一旦并的觸點(diǎn)發(fā)生粘連后，制動(dòng)器運(yùn)行狀態(tài)無(wú)法監(jiān)控，從而導(dǎo)致了制動(dòng)器失效現(xiàn)象的發(fā)生。

2.1.3 控制制動(dòng)器線圈回路接線不符合規(guī)范

對(duì)于電氣控制系統(tǒng)而言，正確的接線方式是從電源正極到觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)再到制動(dòng)線圈再到電源負(fù)極，而圖2的接線方式一旦線圈末端到電源負(fù)極之間因?yàn)榫€破皮碰殼搭地時(shí)，如圖2對(duì)地短接點(diǎn)與地之間等電位，相當(dāng)于短接，將使制動(dòng)線圈一直得電，電梯制動(dòng)器意外開(kāi)閘，從而導(dǎo)致了制動(dòng)器失效現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 機(jī)械方面引起制動(dòng)器失效

電梯機(jī)械系統(tǒng)故障是較為常見(jiàn)的制動(dòng)失效類型。一般情況下，其包含了制動(dòng)器鐵芯卡阻、制動(dòng)輪有油、制動(dòng)閘瓦嚴(yán)重磨損、制動(dòng)彈簧預(yù)緊力不足或（因老化）失去彈力四種基本類型。

2.2.1 制動(dòng)器卡阻

電梯制動(dòng)器卡阻是電梯制動(dòng)失效的重要原因之一。電梯在運(yùn)行過(guò)程中，由于鐵芯具有動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，頻率高的凸出特征，制動(dòng)器卡阻可由以下因素造成：（1）鐵芯材質(zhì)不符合要求;（2）鐵芯中有雜質(zhì);（3）鐵芯出現(xiàn)剩磁;（4）制動(dòng)器線圈兩端未設(shè)計(jì)二極管或電容器線路來(lái)吸收制動(dòng)器線圈釋放電路后剩余的電能，使制動(dòng)器線圈發(fā)熱嚴(yán)重，鐵芯潤(rùn)滑脂固化，起不到潤(rùn)滑，長(zhǎng)期運(yùn)行后，鐵芯出現(xiàn)臺(tái)階，制動(dòng)器卡滯，從而引起制動(dòng)功能無(wú)法正常工作。

2.2.2 制動(dòng)輪油污

當(dāng)電梯的制動(dòng)輪出現(xiàn)油污時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響電梯的制動(dòng)功能正常工作。制動(dòng)輪油污可由以下因素造成：（1）維修過(guò)程中造成制動(dòng)輪有油污未及時(shí)清理;（2）出廠設(shè)計(jì)時(shí)存在缺陷，如圖3，一旦減速器油封破裂，減速器的齒輪油將泄露在接油槽里，因接油槽無(wú)排油口，當(dāng)大量的積集齒輪油時(shí)，維保人員又未及時(shí)清理時(shí)，制動(dòng)輪將接觸到齒輪油，造成制動(dòng)失效。

2.2.3 制動(dòng)閘瓦磨損嚴(yán)重

當(dāng)電梯的制動(dòng)閘瓦出現(xiàn)很明顯的磨損時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響電梯的制動(dòng)功能正常工作。造成制動(dòng)閘瓦嚴(yán)重磨損的原因有可能是在閘瓦還沒(méi)有全部張開(kāi)的時(shí)候，電梯的制動(dòng)器就開(kāi)始工作，使制動(dòng)輪和制動(dòng)閘瓦之間形成非常大的摩擦力，從而導(dǎo)致制動(dòng)閘瓦嚴(yán)重磨損如圖4，維保人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除，造成制動(dòng)失效。

2.2.4 制動(dòng)彈簧預(yù)緊力不足或失去彈力（因老化）

電梯制動(dòng)彈簧預(yù)緊力不足或（因老化）失去彈力是影響電梯的制動(dòng)功能正常工作的主要因素之一。制動(dòng)閘瓦在日常的工作中會(huì)和制動(dòng)輪之間時(shí)不時(shí)就會(huì)有摩擦，日積月累，時(shí)間久了制動(dòng)閘瓦的磨損越來(lái)越嚴(yán)重，和制動(dòng)輪之間的間距也越來(lái)越大，使兩者之間的摩擦力也跟著發(fā)生變化，從而制動(dòng)器的制動(dòng)力也跟著越變?cè)叫?，如果這種情況下電梯的維修保養(yǎng)人員沒(méi)有重新調(diào)整制動(dòng)彈簧預(yù)緊力，造成制動(dòng)失效。另如圖5制動(dòng)彈簧老化失去彈力，維保人員未及時(shí)更換，造成制動(dòng)失效。

3 應(yīng)對(duì)電梯制動(dòng)失效的控制策略

制動(dòng)失效后果嚴(yán)重，可能造成電梯沖頂、電梯蹲底、開(kāi)門走梯等事故，必須避免。目前可以從兩個(gè)方面考慮：其一是加強(qiáng)制動(dòng)器，包括電氣部分及機(jī)械部分性能的設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、維護(hù)及保養(yǎng)，確保制動(dòng)器各個(gè)部件處于良好的性能狀態(tài)，避免制動(dòng)器失效，或者制動(dòng)器失效導(dǎo)致事故。另一方面，通過(guò)技術(shù)提升及改造，使得電梯能夠監(jiān)控制動(dòng)失效故障并作出相應(yīng)動(dòng)作避免事故發(fā)生。

3.1 制動(dòng)力矩不足控制

制動(dòng)力矩不足是電梯制動(dòng)失效的常見(jiàn)癥狀。在檢驗(yàn)過(guò)程中，檢驗(yàn)人員根據(jù)TSG T7001-2009中8.10項(xiàng)“當(dāng)轎廂在空載的狀況下按照正常速度上行時(shí)，電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的電源被切斷，轎廂應(yīng)該立馬停止運(yùn)行”和8.13項(xiàng)“當(dāng)轎廂在超載25%的狀況下按照正常速度下行時(shí)，電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的電源被切斷，驅(qū)動(dòng)主機(jī)應(yīng)該可以在制動(dòng)器的作用下停止運(yùn)行，且轎廂應(yīng)無(wú)明顯變形和損壞”[3]，對(duì)于安裝監(jiān)督檢驗(yàn)我們根據(jù)8.10和8.13項(xiàng)目判斷其制動(dòng)的可靠性，針對(duì)定期檢驗(yàn)我們根據(jù)8.10項(xiàng)判斷其制動(dòng)的可靠性，針對(duì)定期檢驗(yàn)的乘客電梯每5年我們根據(jù)8.10項(xiàng)和8.13項(xiàng)判斷其制動(dòng)的可靠性。

另外，為保證電梯制動(dòng)力矩檢驗(yàn)的規(guī)范，檢驗(yàn)過(guò)程中，檢驗(yàn)人員還應(yīng)對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行計(jì)算，來(lái)核算電梯制動(dòng)是否可靠，在進(jìn)行制動(dòng)力矩的計(jì)算時(shí)，需要綜合考慮到轎廂在超載25%的狀況下按照正常速度下行到最底層停止運(yùn)行。

3.2 電氣系統(tǒng)檢驗(yàn)控制

電氣系統(tǒng)檢驗(yàn)是電梯制動(dòng)器檢驗(yàn)的重要內(nèi)容。檢驗(yàn)過(guò)程中分二步進(jìn)行。第一，查看電氣原理圖，看其回路設(shè)計(jì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)。第二，分別現(xiàn)場(chǎng)模擬控制制動(dòng)器得電的接觸器粘連，人為操作電梯返向運(yùn)行，如可運(yùn)行則回路設(shè)計(jì)不符合要求。

3.3 機(jī)械系統(tǒng)檢驗(yàn)控制

制動(dòng)器機(jī)械系統(tǒng)檢驗(yàn)控制過(guò)程中，第一，針對(duì)電梯使用單位建立的維保、故障記錄檔案，分析是否有關(guān)于制動(dòng)器方面故障。第二，重點(diǎn)針對(duì)制動(dòng)器的卡阻、制動(dòng)輪油污、閘瓦磨損情況、彈簧預(yù)緊力重點(diǎn)檢驗(yàn)。第三，查看維保單，驗(yàn)證維保人員專業(yè)操作能力。

3.4 新的安全技術(shù)規(guī)范中對(duì)制動(dòng)器失效的監(jiān)控及防范

新的安全技術(shù)規(guī)范增加了對(duì)制動(dòng)器的提起（或者釋放）進(jìn)行了監(jiān)控，也就是制動(dòng)器單邊在沒(méi)有完全張開(kāi)閘瓦或抱緊制動(dòng)閘瓦時(shí)，電梯故障停梯，避免了因制動(dòng)閘瓦嚴(yán)重磨損或阻卡引起制動(dòng)器失效。另新的安全技術(shù)規(guī)范增加了轎廂意外移動(dòng)保護(hù)裝置，該保護(hù)裝置又包含了對(duì)制動(dòng)力失效的保護(hù)，對(duì)于異步機(jī)曳引電梯在層門未被鎖住且轎門未關(guān)閉的情況下，一旦制動(dòng)失效引起轎廂離開(kāi)層站的意外移動(dòng)，將通過(guò)制停子系統(tǒng)，如雙向安全鉗、安全鉗、鋼絲繩制動(dòng)器等第二套制動(dòng)裝置進(jìn)行制動(dòng)，避免因制動(dòng)失效造成的開(kāi)門走梯;對(duì)于永磁同步電機(jī)，雖沒(méi)有第二套制動(dòng)裝置來(lái)對(duì)意外移動(dòng)進(jìn)行保護(hù)，但配備了制動(dòng)力自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保了制動(dòng)器工作的可靠性。電梯運(yùn)行過(guò)程中，制動(dòng)器性能監(jiān)控使得電梯沖頂、電梯蹲底、開(kāi)門走梯的異常狀況能夠避免。

4 結(jié)論

電梯制動(dòng)器的制動(dòng)功能對(duì)電梯的安全、可靠運(yùn)行有非常大的影響。實(shí)踐過(guò)程中，只有在明確電梯制動(dòng)器原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)化的制動(dòng)失效原因分析，才能制定科學(xué)有效的檢驗(yàn)方法和制動(dòng)器失效問(wèn)題的控制策略，從而保證電梯運(yùn)行安全。

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