浅析电梯125%额定载荷下行制动试验

江西省特种设备检验检测研究院 陈 颖 胡 诚

■引言

电梯制动系统是保障电梯安全运行的重要系统，加强对电梯制动性能的检验是电梯定期检验工作的重点。然而，电梯的制动力并不是决定电梯制动性能的唯一因素。2017 年国家市场监管总局对TSG T7001-2009《曳引与强制驱动电梯检验规范》（以下简称检规）进行了修改。根据检规要求，当电梯存在曳引能力不足或使用日期超过五年（每五年）须进行125%额定载荷下行制动试验，该试验综合考察了电梯的制动能力和曳引能力。然而，通过对近几年的下行制动试验结果统计发现，不同品牌、不同型号、不同规格的电梯下行制停距离不一样，部分电梯试验过程出现限速器误动作。而现行检规未具体明确的制定制动试验的评价标准，为了更好地开展125%额定载荷下行制动试验，本文结合相关规范和现场试验案例对试验结果的评价方法、失败原因分析以及现场检验注意要点等方面进行阐述。

■试验结果评价方法

检规第8.13 条要求现场进行125%额定载荷下行制动试验时，检验人员观察驱动主机在制动器的控制下是否能停止运转和轿厢是否存在明显变形、损坏判断试验等宏观方法进行检验。本文则从电梯制动减速度、电梯状态等方面具体分析125%载荷下行制动试验的评价方法。

1.制动减速度

制动器制动力过小，相应电梯制停时减速度较小；相反，电梯制动力过大， 制停过程中减速度较大。GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》（以下简称规范）第12.4.2 条则要求“当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度向下运行时，操作制动器应能使曳引机停止运转。在上述情况下，轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减速度”，而规范第9.8.4条安全钳要求的最大减速度为0.2gn-1.0gn。同时，规范附录M 第2.1.2 条要求电梯在紧急制动工况时，对于正常情况下电梯减速度不应小于0.5m/s2，而对于使用减行程缓冲器的电梯减速度不应小于0.8m/s2。综上，规范对于轿厢在制动工况下要求电梯的减速度最大不能超过1.0gn，最小不能少于0.5m/s2（0.8m/s2）。因此，现场检验人员可根据式（1）计算现场试验设备下行制动距离的理论区间值，从而结合现场目测制停距离判断电梯的制动效果。

式中：vt为电梯制停末速度0m/s；v0为电梯的额定速度；S为制停距离；a为电梯的减速度。

式（1）是建立在电梯匀减速制停的计算模型而电梯的实际运行情况是变减速运动。因此，通过比对下行制停距离测量值和理论区间值来判断制动性能的方法仅能作为一种辅助检验手段。

2.电梯动作状态

统计现场试验案例发现，一般在电梯制停过程中存在以下试验状态：

（1）断电后制动器立即抱闸，曳引轮停止运转，钢丝绳在曳引轮槽上瞬间打滑后，电梯停止运行。

（2）断电后制动器延迟一段时间后抱闸，在此过程中电梯加速至限速器-安全钳动作，最后使得电梯停止运转。

（3）断电后制动器立即抱闸，但未能完全制停曳引轮，此时曳引轮与钢丝绳仍在向下运转，最后导致电梯加速至限速器-安全钳动作电梯停止运转。

（4）断电后制动器立即抱闸，曳引轮停止运转，但钢丝绳在曳引轮上打滑，在打滑过程中电梯加速至限速器安全钳动作，最后使得电梯停止运转。

上述状态中的第一种是现场检验最常见的试验状态，该试验反映了电梯的曳引能力和制动力等综合性能较好。第4 种状态，制动力符合要求，但曳引能力不足，后3 种状态虽能够使电梯停下来，但是由于安全钳误动作后导致，不符合检规要求。

■试验结果分析

上述电梯运行状态1 是现场检验常见情况，但同时发现同品牌同型号同规格电梯的制停距离并不一样，甚至相差很大。而后3 种描述限速器-安全钳动作的运行状态出现案例数占试验设备总数的比例较低。

1.电梯制停距离影响因素

1.1 制动力

假设轿厢125%额定载荷制停试验是一个匀减速运动过程。根据式（1）可知，影响制停距离的主要因素是轿厢的减速度，而轿厢的运行是电机通过驱动曳引轮的运转带动轿厢运行。因此，在运行过程中轿厢的减速度与曳引轮的减速度几乎一致，从而可得出式（2）：

式中：a为轿厢线加速度（曳引轮线加速度）；R为曳引轮半径；1ε为制动轮角加速度；2ε为曳引轮角加速度；1n为制动轮转速；n2为曳引轮转速。

从式（2）中知曳引轮的线加速度（简称加速度）与曳引轮半径、制动轮角加速度、曳引轮转速成正比，而与制动轮转速成反比。由于制动轮的运转受制动器制动力控制，在制停过程中制动力越小，制动轮的角加速度越小。因此，现场进行125%额定载荷下行制动试验时，若发现轿厢制停距离过大，可综合制动器闸瓦磨损等情况判断轿厢制动能力是否符合规范要求。

1.2 曳引力

根据规范附录M 曳引力计算公式的要求，轿厢装载和紧急制动工况下应满足式（3）要求。

式中：1T、T2为曳引轮两侧曳引绳拉力；f为当量摩擦系数；α为曳引绳在曳引轮上的包角。

在进行125%额定载荷试验状态时，1T为轿厢侧拉力，2T为对重侧拉力。在制停过程中，轿厢侧加速度和对重侧加速度大小一致、方向相反，故得出加速度的式（4）。从式（4）可知，加速度与当量摩擦系数成一定的正比例关系。在其他条件一定时，曳引轮与钢丝绳间的当量摩擦系数越小，加速度就越小。因此，现场进行125%额定载荷下行制动试验时，若发现轿厢制停距离过大，可综合曳引轮槽、钢丝绳磨损等情况判断曳引能力是否符合规范要求。

式中：1m为轿厢侧重量；m2为对重侧质量；P为轿厢自重；K为平衡系数；Q为额定载荷。

1.3 平衡系数

根据式（4）可知，当电梯的当量摩擦系数、包角等其他条件一定时，制停过程中电梯的减速度与平衡系数有关。当平衡系数越小，轿厢的减速度越小。因此，为避免试验过程中发生蹲底事故，必须现场实测电梯的平衡系数。

2.限速器-安全钳动作原因分析

限速器的钢丝绳绳头部与轿厢紧固在一起，并通过机械连杆与安全钳连接。如果轿厢超速至限速器动作速度时，将触发夹绳装置夹紧钢丝绳。而当轿厢继续下降时，限速器钢丝绳提拉机械连杆从而拉动安全钳夹住导轨产生摩擦力，最终使得电梯制停。因此，在125%额定载荷制动试验过程中，出现限速器-安全钳动作致电梯制停的原因可能有以下两种：①限速器-安全钳动作速度不在标准范围，相对正常值偏小；②限速器动作范围合格但是电梯在试验过程中加速至限速器动作。

第①种导致电梯加速的情况是由于限速器动作速度偏小，导致电梯试验过程中限速器动作。因此，试验前要求维保单位对限速进行器校验。

第②种导致电梯加速的情况是由于电梯在断电后制动器没有及时响应抱闸，轿厢在这段滞后的短时间内继续加速，进而可能导致限速器动作至安全钳连杆动作。而产生制动器抱闸响应滞后的原因主要是当前国内大多数电梯厂家在采用外购制动器、控制系统等方式进行整机制造时没有对电气控制线路等部件进行调整，导致制动器控制电路中续流回路电阻阻值偏小，从而造成制动器响应时间过长（GB/T24478-2009《电梯曳引机》第4.2.2.3 条规定，制动器响应时间应不大于0.5s）。

■现场检验注意要点

通过上文对125%载荷制动试验的分析知，现场试验前应确认设备的平衡系数、曳引能力、制动器、限速器等性能合格的条件下方可进行125%载荷制动试验。同时，在检验过程中还应注意以下几点。

1.钢丝绳头结合处的安全确认

由于装有125%额定载荷的电梯在制动的瞬间会对钢丝绳绳头产生一个巨大的冲击力，特别是老旧电梯的绳头组合、巴氏合金浇铸等容易出现松动断裂的绳头结合处，应重点检查其连接强度。由于125%额定载荷试验过程中可能会发生限速器安全钳联动试验，因此对限速器钢丝绳接头也需要重点检察。

2.电梯导轨、主机等部件强度的安全确认

限速器安全钳联动制停电梯，主要是依靠安全钳与导轨之间的摩擦力制停。因此，在进行125%额定载荷试验前，应首先检查导轨的固定连接强度。在定期检验案例中，存在电梯驱动主机轴承断裂等主机异响情况。针对此类存在异常情况的电梯，尤其是老旧电梯，应注意检查其主机运行情况以及主机与横梁连接强度。

3.轿厢内砝码搬运

若试验设备的制动器闸瓦、曳引轮磨损严重，尤其是老旧电梯因电机转矩不够无法运载125%额定载荷向上运行时，现场维保人员会采用分批运输砝码至电梯顶层后，再将砝码搬进轿厢。而由于125%额定载荷制动试验时轿厢侧重力大于对重侧重力，可能在搬运过程中发生轿厢意外移动，从而导致在门区产生剪切危险。

4.断电操作方式

在现场试验过程中，现场试验人员常采用以下两种方式模拟电梯失电制动器抱闸：①拍急停开关切断安全回路（控制回路）断电；②拉总闸切断主电源断电。然而拍急停只会使得制动器和电机等部分元件失电，从而导致部分反馈元器件释放能量。而拉总闸断电导致全部元件失电，从而导致全部反馈元器件释放能量，造成能量反馈集中过大。因此，在进行125%额定载荷试验过程中，由于电梯负载大，切断总电源储能元件反馈能量大，容易造成元器件烧坏。因此，建议在试验时采用拍急停的方式实现制动器失电抱闸。

■总结

电梯的制动力越小、曳引能力越小则其制停距离越大，从而造成电梯冲顶、蹲底的可能性越大；制动力越大导致制停减速度越大，进而造成电梯紧急制停时轿厢内人员因减速度过大受伤的可能性越大。因此，加强对125%额定载荷下行制动试验的电梯制动性能和曳引性能综合检验项目认识和现场判断能力，是提高电梯检验质量的措施之一。