谈在用电梯的上行超速保护问题

欧洲的EN81-1电梯标准在1998版本中明确要求，曳引驱动电梯应装设符合条件的轿厢上行超速保护装置（这是第9.10条的内容，其中９.10.1～9.10.11条是对条件的具体阐述），同时在标准的附录F7中也给出了该装置的型式试验认证规程。标准规定轿厢上行超速保护装置被认定是安全部件，应根据附录F7的要求进行检验。这一条款的制定无疑是进一步完善了电梯的安全保护系统。因为，近年来国内的电梯冲顶事故不断出现，所以我国等效采用EN81-1的GB7588在新修订中也必然会采用这一条款。该条款的贯彻对于新生产、安装的电梯不会存在什么太大的困难，因为国外的大公司早已有了成熟的技术和装置，中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院研制开发的双向限速器-安全钳也已通过鉴定，取得了国家发明专利，正在待机上市。但是，对于国内在用的30多万台电梯问题就不那么容易了，因为我国目前在用的电梯新老不一、品质多样，无疑它的上行超速保护问题是一个令人头痛的复杂问题，那么我们应该怎么办？ 1 解决在用电梯的上行超速保护问题，只能走创造性的路子 　　 EN81-1标准规定：上行超速保护装置要对电梯的轿厢、对重、曳引绳系统(或补偿绳)和曳引轮(或与曳引轮同轴的较近部件)4个中的一个或几个起作用(见9.10.4条），它对上行超速保护装置的作用点和作用方式并没有明确唯一的规定，不象下行超速保护装置那样明确要求要在轿厢上装设安全钳。而我国目前在用的电梯新老不一、品质多样，如果我们拘泥于这一条款，就不能很好地解决在用电梯上行超速保护的问题。如果过分强调这一点，还会使电梯的投入费用大大增加，甚至还可能对在用电梯的安全性能造成某些破坏。我们只需对现有的4种技术装置进行一个简单的分析便可知晓这一点。第1种是在对重上装设限速器-安全钳系统。如果加装这一套系统，首先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，另外在释放安全钳时还需首先辨明是哪一个发生了动作。在对重侧加装安全钳必然要求配设实心的导轨，可我们在用的对重导轨大多都是空心的T型导轨。第2种是在钢丝绳上加装制动器。荷兰与美国相继开发了这一套装置，虽然这种制动器一般是独立作用的，只需几根线与电梯控制系统连接即可，但它的激发、制动使力与复位需用一个机电-液压（或气动）传动，因此结构复杂，成本偏高。第3种是加装曳引机制动器。这是加拿大某电梯公司为了响应EN81-1开发的一种上行超速保护装置。它严重地受到曳引机结构的影响，通用性很低，基本上是不能作为一种标准部件推广应用的。第4种是轿厢双向安全钳系统。这个系统严重地受到轿架结构的限制和制约。 　　 从另外一个角度讲，在用电梯也没有必要拘泥于9.10.4条内，因为我们看中的是上行超速保护，而不是什么方法和手段。尽管EN81-1是科学的、先进的、严密的，但它也只是欧洲百年电梯技术和文化的积累，不可能是世界上唯一最好的和最合理的。根据我国在用的电梯复杂情况，我们只能走自己的上行超速保护的路子。正如江总书记在消防工作会议上说，如果拿现行的标准来严格要求，那我们有许多房子就不能住了。因此我们必须深入细致地研究切实可行的办法。我想它也应该成为我们解决在用电梯上行超速保护问题的一个指导思想。 2 在用电梯应重点防范制动器造成的上行超速 　　 在考虑曳引驱动电梯的上行超速保护问题时，我们有必要首先讨论一下造成电梯上行超速的种种成因。笔者认为以下3种情况是造成上行失控超速的主要原因。⑴对重侧重于轿厢侧，电动机与曳引轮的中间环节脱节或失效。⑵对重侧重于轿厢侧，电梯的制动器发生故障，或是因阻滞等原因而失效，不能正常落闸。⑶对重侧重于轿厢侧，电梯的曳引能力陡然降低。 　　 对于以上3种情况，电梯都处于失控状态，对重拖拉着轿厢愈行愈快，轿厢超速上行直至高速冲顶(可见电梯超速冲顶造成的危害大小是与电梯的行程或是楼层高低有着直接关系)。对于由于程序等原因所造成的上行超速可以不予以考虑，因为电梯设置的终端保护(极限开关)与设置在限速器的电气安全装置(在轿厢上行或下行的速度达到限速器动作之前均可发挥作用)都可以断开安全回路，使电梯驱动主机停止运转，落闸停车。而且这2套安全装置还是劳动部门检验的重点，每年都要验证它的可靠性，只要制动器没有问题便大可放心。再说，即使非常严密、严谨的EN81-1在第0章论述电梯保护时，它也是有所放弃的。如0.7条的内容是：本标准已经考虑到了使用人员某些轻率鲁莽动作的情况,但需要予以限制。同时，两种同属上述性质的动作或违反使用说明的情况，则不予以考虑。毕竟，技术不是解决一切问题的唯一最佳方法。 　　 对于以上3种情况，我们再运用风险评估的思想进行一个深入分析便可知道他们出现的概率极不相同。形式⑴多出现于电梯的维修活动中，在电梯的使用中很难出现，且在维修过程中也完全可以通过制定操作规程予以避免。形式⑶在使用运行中更是难以出现，再说还有每年的检验给予防范，因此也可以不予以考虑，因为它出现的概率实在太小了。对于种形式⑵，即对重侧重于轿厢侧，电梯的制动器故障或因阻滞等原因而失效不能正常落闸，才是我们应该重点予以考虑的问题。这主要是由于有以下3个原因：①在用电梯对于曳引机制动器故障，或是9.9.11.1条述及的触发制动器的电气信号系统故障下的上行超速，现行标准规定的保护装置是无法控制的。②我们的GB7588标准对于3 在用电梯的上行超速保护可充分利用电梯的顶层高度 　　 GB7588第5.7.1.1～5.7.1.4条规定的顶层安全间隙，用以保护在用电梯上行实际速度不超过115％额定速度越程冲顶情况下轿顶人员及设备的安全。还明确规定当对重完全压在它的缓冲器上时，应同时满足４个条件：(a)轿厢导轨长度应不小于0.1 0.035V2（m）的导向长度。(b)轿顶上站人用面积最高水平面与轿顶投影部分井道顶上最低部件水平面之间的垂直距离不小于1.0 0.035V2（m）。(c)井道顶的最低部件与轿顶上最高部件之间不小于0.3 0.035V2（m）；与导靴、滚轮、曳引绳附件和垂直滑动门的横梁或部件之间距离不小于0.1 0.035V2（m）。(d)轿厢上方应有足够的空间，此空间能够放一个0.5m�0.6m�0.8m的矩形体。 　　 这说明GB7588通过预留顶层高度，已对实际速度不超过115％额定速度越程冲顶保护的考虑非常周全了，因此在用电梯的上行超速保护问题，完全可以转化成要把电梯轿厢的上行超速限制在115％额定速度以内的问题。 　　 当然，要把电梯轿厢的上行超速限制在115％额定速度以内的方法是多种多样的。笔者的方法是利用一个单片机，从电梯旋转编码器上取得检测轿厢运行速度的信息，当电梯上行速度高达115％额定速度时，它可以关掉电梯正常进电，并通过另一条通路把电梯无条件地导入一个慢上运行状态，当对重完全压实在缓冲器上时，关断电机。在这里许多人会说，这也不过是一种电气保护。首先，我们应该肯定这个说法确实是正确的。固然在电梯的保护中有着"软保护不能取代电气保护，电气保护不能取代机械保护"的思想，但是也有电气保护能够解决的问题，决不留给机械保护的道理，这是因为机械保护常常有个动作成功率的问题，同时也常常伴随着损坏性的问题。因此对于在用电梯考虑一套可靠的电气保护也是非常合理的。我们认为这套上行超速保护，对于解决目前电梯的冲顶事故是非常有效的。如果非要强调机械性保护，那么也可以考虑运用机械的手段将失控电梯的速度限制在115％额定速度以内。