浅谈电梯上行超速的保护

陈先庆

(安徽省特种设备检测院，安徽 合肥 230000)

0 引言

随着社会的快速发展，高层建筑越来越多，电梯作为建筑物中的运输工具，为我国建筑业“节能省地”的国策起到了不可替代的支撑作用。到目前为止，我国电梯的保有量、年产量、年增长量均为世界第一，电梯因与广大人民群众安全与生活质量息息相关，其发展状况也一直为政府和人民群众所关注。

电梯事故的种类按发生事故的系统位置可分为门系统事故、冲顶或蹲底事故、其他事故。据统计，各类事故发生的起数占电梯事故总起数的概率分别为：门系统事故占80%左右，冲顶或蹲底事故占15%左右，其他事故占5%左右。所谓电梯冲顶，就是电梯轿厢越过顶层端站，冲向井道的顶部。电梯发生冲顶的原因无外乎上限位开关、上极限开关失效，电梯制动失效和电梯上行超速等。随着我国城镇化进程的加快，电梯的提升高度越来越高、运行次数越来越频繁，一旦发生上行超速，对轿厢内人员造成伤害很大，所以有效的轿厢上行超速保护装置对电梯安全运行具有非常重要的意义。

1 常用的轿厢上行超速保护装置

GB 7588—2003规定轿厢上行超速保护装置减速元件可以作用于轿厢、对重、钢丝绳系统或曳引轮，作用部位不同，轿厢上行超速保护装置的型式也不同，下面就不同型式的轿厢上行超速保护装置进行剖析[1]。

1.1 直接作用于轿厢的上行超速保护装置

作用于轿厢的上行超速保护装置通常采用双向限速器和上行安全钳，也可以采用双向限速器和双向安全钳，目前在国外比较多见。这种型式从结构上实现起来相对比较简单，只需要增加上行安全钳和使用双向限速器，但也相应增加了部分成本[2]。在用电梯的增设对原结构影响不大，不会额外占用井道空间，不影响井道布置。而且限速器-安全钳联动的结构型式经过这么多年的发展与使用技术比较成熟，动作可靠，这种作用型式在高层高速电梯中应用比较广泛。

1.2 作用于对重的上行超速保护装置

作用于对重的轿厢上行超速保护装置也是采用限速器-安全钳结构，即在对重侧增加一套限速器-安全钳系统。这种型式是通过防止对重下行超速来间接达到对轿厢上行超速保护，这是一种比较直观的方法。由于在对重侧增加了一套限速器-安全钳系统，对于对重架结构的要求比较高，而且整个电梯系统配置了两套限速器-安全钳系统，井道布置也比较复杂。对重安全钳的采用使得对重侧导轨不可以使用空心导轨，因此这种方式的轿厢上行超速保护成本高。但这种结构配置的优势是其配件容易得到，不需要开发新型部件产品，特别是对于那种“在对重之下确有人能达到的空间存在” 又无法“将对重缓冲器安装于一直延伸到坚固地面的实心桩墩”上的电梯，必须安装对重安全钳，此时可以把轿厢上行超速保护装置与该对重安全钳合二为一，从而减少额外成本。

1.3 作用于钢丝绳系统的上行超速保护装置

作用于钢丝绳的上行超速保护装置目前主要采用限速器-夹绳器结构，它是以限速器作为轿厢速度的监控部件、以夹绳器作为减速元件的保护系统，当电梯上行超速时，限速器动作带动夹绳器动作，夹住钢丝绳以达到制动的目的。限速器-夹绳器系统分为机械传动和电气传动两种：①机械传动是指限速器与夹绳器之间通过闸线传动，当限速器上行动作后拉动闸线，闸线另一端连着夹绳器的触发杆，闸线拉动触发杆触发夹绳器动作，夹绳器的前后夹板在夹紧力的作用下牢牢地夹住曳引钢丝绳，以达到防止轿厢上行超速的目的；②电气传动是指限速器与夹绳器之间通过电气来传递触发信号，当限速器动作后触发限速器电气开关动作，开关的连线控制着夹绳器电磁铁动作撞击夹绳器触发杆使夹绳器动作，以达到防止轿厢上行超速的目的。限速器-夹绳器的优点是安装比较简单，不影响机房及井道布置，特别是对于旧梯改造加装轿厢上行超速保护的实现更具可操作性，但是这种夹绳器动作比较粗暴，动作时会有很大的冲击力，还会产生很大的跳动，每次动作都会对钢丝绳和夹板产生一定的损伤，反而会带来一定的安全隐患，而且动作后复位复杂，因此笔者不推荐使用限速器-夹绳器。

1.4 作用于曳引轮(或作用于最靠近曳引轮的曳引轮轴)上的上行超速保护装置

作用于曳引轮(或作用于最靠近曳引轮的曳引轮轴)上的上行超速保护装置就是同步无齿轮曳引机上所使用的制动器系统，这种冗余设计的盘式制动系统是上行超速保护的减速元件，常见的速度监控元件是限速器，也有曳引机自带速度监控元件。使用这种配置方式不需要增加额外配件，只需要配备双向限速器。但使用制动器作为轿厢上行超速保护装置的减速部件有其无法弥补的缺陷：当制动失效时，这种型式的上行超速保护也就不起作用；如果轿厢上行超速保护是曳引能力的下降导致，上行超速保护也不起作用。

制绳器也是一种作用于曳引轮上的轿厢上行超速保护装置，依靠弹簧力对曳引轮及曳引轮绳槽上的钢丝绳施加径向力，借助摩擦力达到制动的目的。这种方式也是以限速器作为速度监控元件，制绳器作为减速元件。由于制绳器安装、调整比较复杂，发生上行超速动作时会产生很大的径向冲击力，如果调整不到位很有可能在制动时损坏部件或制动时丧失制动力。

1.5 永磁同步电机采用封星技术的上行超速保护装置

将永磁同步电机的三相绕组引出线用导线或串联电阻按照星形连接，从而使电动机内三相绕组线形成一个独立的电气回路，当限速器测速装置监测到轿厢上行超速时，发出信号使电梯封星接触器动作，电动机的输入端短接形成回路，当轿厢继续向上移动时，旋转的线圈将在永磁体所形成的磁场中切割磁感应线，导体中电子因受到洛伦兹力而产生感应电流，该电流在电动机永磁体磁场作用下产生反向电磁力矩，即制动力矩。当制动力矩与拖动轿厢向上运动的力矩相同时，轿厢将保持匀速运动；当制动力矩大于拖动轿厢向上运动的力矩时，轿厢将保持减速运动，以起到保护的作用。利用封星技术，电流在电动机永磁体磁场作用下产生制动力矩会使电梯溜车的速度很慢，应急救援时不会产生冲顶或墩底等意外伤害，但是需要增加一个专用的封星接触器，增加了成本，电梯频繁运行也可能会引起永磁体的机械移位，给电梯的安全运行带来一定的风险[3]。

2 结语

电梯上行超速保护装置是电梯安全运行的重要部件之一，设置电梯上行超速保护装置的目的是当电梯上行速度超过额定速度的115%时，使轿厢制停或至少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围。本文介绍的电梯上行超速保护的几种型式中，直接作用于轿厢的保护装置让减速元件直接作用于轿厢上，所以这种采用双向限速器-上行安全钳的上行超速保护目前是最理想的方案。

我们增加上行超速保护装置的目的是为了确保电梯运行更加安全、更加可靠，如果制造商生产的上行超速保护装置可靠性不高、使用起来不方便、安装单位安装不正确、维保单位维护保养不合理，其结果将适得其反。因此需要国家尽快出台针对不同型式上行超速保护装置的检验方法，使上行超速保护装置更加可靠，电梯运行更加安全。