一种电梯紧急制动减速度测试方法探究

宋晓春

（辽宁省检验检测认证中心（辽宁省安全科学研究院），辽宁沈阳 110004）

电梯是人们日常生活中不可或缺的一种特殊的代步工具，其运行的安全性至关重要，而且电梯制动系统的可靠性是电梯安全运行的重要影响因素之一，电梯制动器被赋予了太多的身份，不仅作为电梯正常运行的停止保持部件，也要作为电梯紧急制停、上行超速防护设备和轿厢突发移动保护设备（UCMP）制停设备，如此多的身份聚于一身，其安全性能和可靠性显得尤为重要。

1.对电梯制动减速度的要求

GB/T7588.1-2020《电梯制造与安装安全规范》[1-2]对电梯制动器制动减速度的要求:如果轿厢载有125%的额定载重量，当以额定速度向下移动时，则只需制动器就可使驱动主机停止运转。在以上条件下，电梯的平均减速度不应该比安全钳动作或电梯车厢碰撞减速器引起的减速大。对安全钳制停减速度的要求：当装有额定载重量的轿厢或对重（或平衡重）在其自由下降时，渐进式安全钳启动时的平均减速度为0.2gn～1.0gn。对缓冲器平均减速度的要求：在装有额定载重量的轿厢或对重自由下落的情况下，以115%的额定速度或按照5.8.2.2.2所述的减速速率冲击缓冲装置时，缓冲装置作用过程中的平均减速度不应该超过1.0gn。从上述规则中可以看出，在设计电梯制动器制动减速时，制动器的最低减速度不应该超过1.0 gn。当制动器对轿厢产生较大的制动减速度时，会危及到轿厢中乘客的人身安全，因而，当制动器具有充分的制动力时，必须对制动器制动轿厢时的减速度进行控制。

TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯》（含第1、2、3号修改单）[3]检验项目中对制动器的要求：轿厢负载125%，按标准转速下降到冲程的下端，断开电动机和制动器电源，轿厢应该彻底停下来。

2.一种电梯制动减速度测试方法

在日常检验工作中，检验人员依靠传统的测量距离方式进行判定，无法准确记录和还原现场的测试数据，反映出电梯紧急制动时的制动减速度。一种测试电梯制动减速的测试仪器运用了检测技术、信号分析、计算机技术等多种功能，使用它能够对电梯的运行速度图、深度速度图以及制动减速度进行测试。仪器通过采集电梯运行系统的转速信号或测速发电机的电压信号和安全回路的电压信号，绘制出制动速度图、制动距离、制动时间、制动减速度。

2.1 电梯速度测试

测定电梯运行系统速度图（见图2）、深度速度图（见图3）、加速度图（见图4）。

图1 测试速度接线图

图2 速度测试图

图3 深度速度图

图4 加速度测试值

当电梯在基层站停车位置时，将转速信号线（或测速发电机速度信号线）、电压信号线、给定信号线的一头通过仪器面板相对的接口连接仪器，如图1所示为测试速度接线图。

（1）转速信号线：连接转速探头，转速探头通过磨擦轮和轴或轮相摩擦接触。

（2）测速电机信号：如果采用该信号测速度图时，需要与测速发电机速度信号线相连接。

2.2 制动系统的测试

将转速传感器的一端接入“速度”插头上，另一端接入电梯曳引机同步运转的圆形构件上，安全电压信号一对红夹子的一端接入安全回路电压信号上，另一端接入面板上“电压”插头上，当电梯运行到需要的制停的速度时，人为切断安全回路（急停开关或其他安全回路开关），显示制动速度图（见图5）。

图5 制动减速度测试值

2.3 制动减速度及制动力分析

在制动器动作时，电梯系统的紧急制停减速度主要来自制动器的摩擦力，但是制动器只能使曳引轮停止转动，由于曳引轮绳槽与钢丝绳并不是刚性连接的，制动器提供的减速度不可能直接制停轿厢，最终制停轿厢的是钢丝绳和绳槽的摩擦力，因此，体现在轿厢上的减速度则是制动器制动与钢丝绳滑移的共同作用，而且二者之间是一个高度非线性耦合的问题。在GB7588.2中5.11.2.2.2紧急制动工况要求：无论何时，减速度都不得小于以下数值。（1）在通常条件下，为0.5m/s2；（2）采用减行程缓冲装置时，最小减速度值应控制轿厢和对重减速低于缓冲装置设定的速度。应该将电梯正常工作状态下的起制动加减速度值作为紧急制停减速度值。由紧急制动工况建立的能量方程式推导得出的制动减速计算公式[4]：

式中：

FJZ—紧急制动力；

V—轿厢额定速度；

Mi—电梯参与直线运动的n个零部件的质量（轿厢、对重、钢丝绳、补偿链、随行电缆、载荷等）；

Qc—悬挂在曳引轮两侧零部件之差；

Ei—电动机转子、曳引轮、导向轮等旋转部件折算到钢丝绳上的动能；

a—设计曳引能力时紧急制动减速度；

当前使用的电梯制动力FJZ都是恒定不变的，因此，制停减速度会因轿厢载荷的增加或减少和不同的运行方向而改变。在紧急制动时，就要求将减速度控制在合理的范围内，不过现在所用电梯的制动力（制动力矩）并不能完全控制减速度。

2.4 对制动控制系统的建议

由以上计算公式可知，在电梯乘载运行时通过载重量的测试装置估算出每次运载重量，根据不同的运行方向，反馈给电梯制动控制系统中，自动调整制动力（制动力矩），或者在保证制动力（制动力矩）的情况下分两次对曳引轮施加制动力（实施二级制动）如图6所示为二级制动力矩特性曲线示意图，使制动减速度限制在一定范围内，避免发生因为制停时人员伤害。

图6 二级制动力矩特性曲线示意图

3.紧急制动时的安全注意事宜

电梯125%紧急制动试验具有很大的风险，因装置性能不符合相关要求，在测试期间，可能会造成电梯发生故障、装置损坏，比如牵引缆索头部（由锥形套和巴氏合金铸成的绳端）被扯断，轿厢和对重坠毁在底部，轿厢的金属构件变形。为了避免在测试期间出现设备的损伤和人身伤害，相关单位注意以下事项：

3.1 试验前准备工作

在制动试验之前，维修人员必须对电梯进行彻底的检查，主要是以下部分：

（1）查看钢丝绳绳头端接情况（固定，楔块，保险等）；

（2）检查电梯钢丝绳的腐蚀、磨损、断丝等损伤情况；

（3）检查电梯轿厢、轿架、导靴、导轨、导轨撑架等金属结构的连接、腐蚀情况；

（4）检查电梯制动器部件完好，开闭正常，制动鼓无油污，制动块没有严重磨损；

（5）检查限速器钢丝绳张力是否足够、限速器绳轮上是否有油污等；

（6）检查安全钳的提拉机构是否锈蚀、动作是否灵活等；

（7）检查缓冲器是否存在油量不足、油变水等问题，或老化破损等情况；

（8）电梯机械传动部件的连接、损伤情况；

（9）确定平衡系数是否符合要求；

（10）曳引工况检查。

在制动试验过程中，如果电梯有不合格的地方，各单位要坚决停止制动试验，并对电梯进行维修保养，对易损件进行检修和更换，保证所有零部件性能良好，无故障，并保证在制动试验之前，电梯的工作状况保持良好，避免试验时可能导致设备损坏问题。制动试验涉及砝码准备、运输和搬运问题，请使用单位管理人员和维保人员在试验前准备好制动试验所需载荷及搬运工具。

建议电梯维保单位按照相关规范、标准制定试验作业指导书，规定试验步骤、方法。建议先进行平衡系数、限速器-安全钳联动试验、空载曳引检查、上行制动工况曳引检查等，通过后再进行制动试验；制动试验应逐步进行加载等规定。

3.2 试验中安全注意事项

试验时轿厢内严禁有人。在用电梯可能存在制动器磨损老化、制动力矩下降问题，在装载砝码和试验过程中可能发生轿厢开门溜车、蹲底等危险情况，进行制动试验时，禁止人员站立在轿厢，应特别注意安全。应选择尽可能低的楼层进行制动试验。砝码必须逐步加载，不得使用叉车等运输工具，且砝码在轿厢内堆放应均匀，确认在底层逐渐加载试验砝码时，未出现溜梯现象。

3.3 试验后注意事项

检查结束后，检查各部位是否已恢复到标准，并将轿门、层门、电梯超载限制装置等部位的短接头全部拆下。起动电梯上下运行，确保电梯运行良好，没有异常声音或摩擦现象。拆卸警示标志或安全围栏，使装置能继续使用。

4.结语

紧急制动试验是对制动器制动能力和牵引能力的一种全面测试，主要包括检验制动器的制动能力和电梯下行紧急制动状态下的曳引能力。在日常检验工作中，往往只是定性的判断制动效果的符合性，未能定量的测试出制动减速度的数值，对判定制动结果缺乏一定的数据支撑。在本文中，简述了一种电梯紧急制动减速度测试方法，给出定量的制动距离及减速度的测试结果，建议在制动控制系统中增加可调制动力控制功能，改善在紧急制动时制动冲击力，减缓钢丝绳的滑移，希望在不久以后能将这种测试方法及可调制动力控制功能应用在电梯的检验监测工作之中。