浅谈电梯上行超速保护的实现及其检验

摘要：电梯上行超速保护装置是电梯安全保护系统的重要组成部分，功能的有效可以避免电梯超速冲顶事故的发生。本文分析了电梯上行超速的主要原因，各种型式上行超速保护装置的工作原理和特点，并结合实际工作经验对其检验方法进行了简要的探讨。

关键词：曳引式电梯；上行超速保护；检验

引言：随着国民经济的高速发展，电梯作为垂直升降设备得到越来越广泛的应用。电梯数量的剧增，同时也带来了各类电梯事故的频繁发生。在诸多电梯事故中，由于电梯上行超速而造成的事故，后果尤为严重。电梯上行超速失控，轻则损坏设备，重则造成人员伤亡。因此，对于电梯上行超速保护的研究显得很有必要。笔者结合实践经验，对曳引式电梯的上行超速保护谈谈一些看法。

一、电梯上行超速发生的原因

曳引式电梯依靠曳引机驱动，通过曳引轮绳槽和钢丝绳之间的摩擦力带动轿厢运行。传动系统、曳引系统、制动系统和控制系统的任何一个环节失效，都可能造成电梯超速失控事故的发生。因此，造成电梯超速失控的原因有多个方面。总的来说，造成电梯上行超速的原因可以概括为以下几种情况：

（1）对重侧重于轿厢侧，电动机和曳引轮之间的中间环节脱节或失效，引起传动系统功能丧失；

（2）对重侧重于轿厢侧，电梯制动器故障，不能正常落闸或不能有效制动；

（3）对重侧过重，导致曳引条件被破坏，曳引轮和钢丝绳之间打滑；

（4）电气系统故障、电机过热烧坏等原因引起的上行超速。

其中，制动器故障是引起的上行超速的主要原因。

二、上行超速保护装置的常见型式和特点

上行超速保护装置是电梯超速到一定程度时用来使轿厢制停或有效减速的一种安全保护装置。上行超速保护有多种型式，它一般由速度监控元件和减速元件两部分组成。上行超速保护装置的设置，并不像下行超速保护装置那样明确的要求在轿厢上装设安全钳。通常采用双向限速器作为速度监控元件监控轿厢速度。减速元件则包括安全钳、夹绳器和安全制动器，分别作用于轿厢或对重、钢丝绳系统（悬挂绳或补偿绳）和曳引轮。根据电梯所采用的曳引机型式不同，电梯可以分为两类，有齿轮曳引机电梯和永磁同步曳引机电梯。

对于有齿轮曳引机电梯，一般采用以下四种型式：（1）轿厢采用双向安全钳系统；（2）对重侧加设限速器-安全钳系统；（3）采用夹绳器系统；（4）装设安全制动器。

1.轿厢双向安全钳

此型式以双向限速器作为速度监控元件，以轿厢上行安全钳作为减速元件。当电梯发生上行超速时，双向限速器首先动作，限速器绳向下拉轿厢使得上行安全钳动作，轿厢减速或制停。

此型式严重受制于轿厢结构，且动作时对导轨磨损较大。

2.对重安全钳

此型式以对重限速器作为速度监控元件，以对重安全钳作为减速元件。电梯超速时，对重限速器动作，对重限速器绳向上提拉对重使得对重安全钳动作，轿厢减速或制停。

此型式需加设一套限速器-安全钳系统，会使整个电梯系统的结构复杂化，并使井道内的布置更为困难。此外，在对重侧加设安全钳必须要求配设实心导轨，而对重侧导轨大多使用T型空心导轨，这无疑大大增加了成本。

3.夹绳器系统

此型式以双向限速器作为监控元件，以加装在钢丝绳系统上的夹绳器作为减速元件。夹绳器有三种型式，机械式、电磁式、混合式，其工作原理与限速器-安全钳系统相似。电梯发生超速时，轿厢限速器上行电气开关或机械开关动作，同时触发夹绳器动作，通过增加曳引轮和钢丝绳之间的正压力，瞬间改变轿厢与对重之间的平衡系数，使得钢丝绳在曳引轮上打滑，从而制停轿厢。

此型式的弊端是不能在较短时间内有效制停电梯，并且会对钢丝绳系统造成较为严重的磨损。但是，这种上行超速保护装置也是使用得最为广泛的结构型式。

4.安全制动器

其上行超速保护功能的实现是以电梯限速器上行超速电气开关作为监控元件，曳引机制动器作为减速元件。安全制动器作为上行超速保护装置必须直接作用在曳引轮或作用于最靠近曳引轮的曳引轮轴上。这种制动器采用冗余设计，不必考虑其失效。同时由于它直接作用在曳引轮上，曳引机主轴、轴承等机械部件损坏不会影响其有效抱闸制停。但是，对于由于曳引条件的破坏，曳引轮和钢丝绳之间打滑等其它原因引起的上行超速，此装置不能起到有效保护作用。

此型式由于受到曳引机结构的影响，无法对所有上行超速起到保护作用，通用性较低，很难推广应用。

对于采用永磁同步曳引机的电梯，有以下特点：

（1）抱闸均采用两组独立线圈控制，并能够实现单臂抱闸可靠制动；（满足冗余度要求）

（2）永磁同步曳引机的抱闸的设计均直接作用于曳引轮；（满足作用位置的要求）

（3）采用永磁同步曳引机的电梯的控制系统大多会在变频器至电动机之间采用永磁同步专用封星接触器，这种接触器在电梯非正常运行状态自动短接永磁同步电机的三相绕组。这样一旦永磁同步电机发生失速，那么永磁同步电机工作在发电状态，对外输出的三相电流经接触器短接后回馈给永磁同步电机本身，通过定子绕组建立一个反向磁场，而且磁场力矩随电流增大而增大，在这种情况下，永磁同步电机的速度会越降越慢。

因此，对于采用永磁同步曳引机的电梯，可以不需采用像有齿轮曳引机电梯那样的上行超速保护装置。其上行超速保护由制动器实现。

三、上行超速保护装置的检验

对于上行超速保护的检验，目前有两种检验思路。一种是和限速器-安全钳联动试验一样，采用检修速度，模拟超速环境；另一种是人为打开抱闸，使电梯自由溜梯，处于真实超速环境。从检验效果看，后一种方法较好。前种检验方法和限速器-安全钳联动试验类似，在这里不再赘述。

对于后种检验方法，需要三人进行配合。一人用转速表测定轿厢速度，一人操纵制动器送闸把手，一人进行监护。根据运动方程，S=（v12-v22）/2a可知，电梯从上行失控到上行超速保护动作的溜梯距离与电梯失控时的初始速度有关。若采用零速向上溜车，溜梯距离较长。此外，对于有齿轮曳引机电梯，由于结构原因，采用零速溜车较难实现超速环境或需要很长的溜梯距离。如果把电梯额定速度作为失控时的初始速度，其溜梯距离就很短。所以本法是在电梯接近额定速度时，使电梯失控，从而提高电梯失控时的初始速度，以减小试验时电梯的溜梯距离。

检验时，将空载轿厢置于最底层，将电梯呼至最高层。此时曳引机抱闸松开，人为扳动松闸扳手并保持住。当电梯运行速度达到接近额定速度时，测速人员发出信号，监护人员切断电梯电源。电梯开始失控向上溜梯，当电梯达到触发值时，上行超速保护装置应当可靠制停电梯。若达到上行超速保护装置动作上限值时仍未动作，测速员应立即发出信号，松闸人员应立即松开抱闸手柄，使制动器下闸。试验结束后，相应检查轨道或钢丝绳的磨损情况并进行修复。

四、结束语

轿厢上行超速保护装置是电梯的重要安全部件。作为电梯检验检测人员，了解各种型式的上行超速保护装置及其工作原理，在日常检验中及时发现问题，可以有效预防电梯冲顶事故的发生，保障电梯的安全运行。

参考文献：

[1]GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》。

[2]王勤峰.《电梯上行超速保护的讨论》.科技创新导报.2010(28):104-104

[3]赖跃阳.《探讨永磁同步曳引机制动器用于上行超速保护装置》.中国电梯.2010,21（5）：31-34.