电梯上行超速保护装置的探讨

陈超　侯雪峰

摘 要：GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》于2004年1月1日正式颁布实施。为解决电梯运行可能出现的上行超速，标准对上行超速保护装置提出了明确的要求，并允许采用多种类型和形式的保护装置。自GB7588-2003实施之日起至今已经过去10年时间了，关于上行超速保护的研究也越发深入，许多不同形式的上行超速保护装置也被应用到实际生产当中。这些装置是否能准确可靠的在出现上行超速事故时实现保护乘客安全的功能呢？不同形式的装置在设计上是否有想通之处呢？这便是本课题将要研究的内容。

关键词：电梯；上行超速；限速器

1 课题的背景和意义

电梯作为载人的垂直运输设备，自诞生之日起，其运行的安全性和可靠性就受到人们的重点关注。近几年随着曳引拖动方式的推广和应用，电梯冲顶的事故屡有发生，就在2014年5月5日西安凯越江景小区的20层电梯就发生冲顶事故造成1名维修人员死亡。电梯的上行超速的问题再一次摆在了电梯设计者们的面前。

电梯上行超速是指在轿厢、悬挂系统和对重等整个系统正常相连时轻载或空载轿厢在对重（平衡重）的拖动下超速上行的状态。轿厢上行超速保护装置则是指安装在曳引驱动电梯上，在电梯上行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。它一般由速度监控装置和减速装置两部分组成。目前常用的上行超速保护装置有对重安全钳和轿厢上行安全钳钢丝绳夹绳器以及在永磁同步电机上使用的制动器。

2 目前常见的上行超速保护装置

2.1 钢丝绳夹绳器

钢丝绳夹绳器也是一种非常好的轿厢上行超速保护装置，主要有两种：一种是机械式，一种是电磁式。对于新装电梯和平时在用电梯的加装都具有其他轿厢上行超速保护装置不可比拟的便利性。现有国内的钢丝绳夹绳器都属于机械式的钢丝绳夹绳器。其最大的特点是取自双向限速器的机械动作信号通过闸线来触发动作，并通过一个力的放大机构，将弹簧力放大到可以夹持住钢丝绳，以达到使轿厢减速制停的目的。钢丝绳夹绳器的一般安装在机房内的地面或曳引机机架上。它的制动效果非常好.舒适、平稳，安装和复位也非常方便。

2.2 双向限速器—安全钳系统

双向限速器一安全钳系统相对于钢丝绳夹绳器来说，其理论的成立性可能更容易被我们所接受.因为它制动的作用点是在固定的导轨上，给人以更可靠更安全的概念。随着技术的发展，它已经从过去的双钳体转变为现在的单钳体设计，外形尺寸已经逐渐缩小到过去单下行保护安全钳的外形尺寸大小，安装方式也灵活了许多。

2.3 无齿轮曳引机

严格地说，无齿轮曳引机并不是电梯轿厢上行超速保护装置，所指的应该是指它的制动器的冗余度设计。也就是它的曳引轮轴和驱动电机轴是同轴，不存在机械失效的问题，而采用了两个独立的制动器设计，克服了可能存在制动器失效的问题

3 上行超速保护装置工作原理与特性分析

3.1 上行超速保护装置的动作原理

上行超速保护装置中的限速器安装在机房内，下部井道底部悬挂张紧轮，使钢丝绳保持张紧状态，钢丝绳与轿架上部安全装置的控制杆相连，安全装置与上行安全钳提拉机构连接；正常状态下，轿架随曳引钢丝绳上升或下降，通过安全装置带着限速器钢丝绳同步上升或下降，限速器转动；此时安全装置的弹簧力作用使上行安全钳保持稳定状态；当轿厢因故障上行超速达到限速器电气开关动作速度时，电气开关动作，电梯安全回路断开，主机停止转动，制动器制停轿厢；如果轿厢继续超速，限速器左侧压绳块落下压住钢丝绳，产生夹持力通过张紧轮向下拉安全装置的控制杆，控制杆拉力克服安全装置弹簧力，使安全装置动作，拉动上行安全钳提拉杆，安全钳动作，将轿厢制停在导轨上。

装置还与轿架底部的下行安全钳相连，在悬挂轿厢的钢丝绳断绳或轿厢满载下行超速时该装置也可以制停轿厢，当出现轿厢下行超速达到限速器动作速度时，限速器右侧压绳块落下压住钢丝绳，钢丝绳向上提拉安全装置控制杆，使下行安全钳动作，从而制停轿厢。

3.2 双向限速器的工作原理

双向限速器同样是应用离心力的原理实现速度监控和动作的触发；为双向限速器结构示意图，限速器绳轮固定在限速器支架上。离心块组件由两个离心块通过连杆相连，安装在转臂上，可绕转臂摆动使每个离心块重心同时远离或接近转臂中心，转臂上有调整弹簧压住一个离心块一端，使离心块压在转臂轮毂上。转臂中心和绳轮同轴，弹簧1连接绳轮边缘与转臂轮毂，使离心块组件可以随绳轮一起转动。绳轮下部限速器支架有一个打板，打板下部有同轴的可转动的压绳块，左右各一；与打板同轴左右各有一个钩，将左右压绳块勾住，打板与钩的巧妙设计使打板可以分别使两侧压绳块释放而互不干涉。顶板在槽内可前后移动，顶板后有弹簧2，调整螺母可调整弹簧压缩量；上部有一个电气开关与安全回路连接，当开关压板支撑在打板上时安全回路正常；左右压绳块各有一个限位板，当限速器超速动作压绳块释放后限位板会转动一个角度，由倒下的压绳块将位置固定，此时打板因限位板的限制无法复位，此时开关压板无法被支撑，开关不能接通。

3.3 限速器安全装置和张紧装置的工作原理

张紧装置由上部张紧轮和下部配重块组成，张紧轮两侧螺钉防止钢丝绳的跳出，支架用6个压码固定在导轨上，支架在张紧装置背面安装有限位块防止张紧装置的左右晃动，支架端部安装行程开关，当限速器运行过程中钢丝绳断开或伸长导致配重块上的打板碰到行程开关，则切断电梯安全回路。正常运行中由于张紧装置的重量使钢丝绳张紧，保证限速器随轿厢同步运行；在轿厢上行超速而限速器动作时反力支架平衡钢丝绳的提拉力，此时张紧轮相当于一个定滑轮，钢丝绳通过定滑轮拉动安全装置控制杆使上行安全钳动作。

3.4 主要上行超速保护装置介绍

主要组成部件有弹簧1、滚柱装配2、楔块3、钳座4、U 形弹簧5、导块6、垫块7、拉杆8组成，U形弹簧5 内侧左右各有一个内侧有斜度的导块6，导块6 与楔块3 之间有滚柱装配2，楔块3两端面开有斜槽，前后有盖板卡住，同时楔块有销与拉杆8上部的长圆孔连接，拉杆8可以拉动楔块向下运动，滚柱装配2用弹簧1吊在固定销上，导块6、U 形弹簧5通过两侧螺钉与钳座连接，垫块7安装在钳座底部，楔块下行行程大小由垫块高度确定，钳座固定在轿架横梁上。

电梯正常运行时，拉杆8与2、3节安全装置中的导杆6连接，并受安全装置套管中预紧弹簧8的支撑处于最上部，此时楔块之间的间隙最大，导轨在楔块中间，每侧间隙5mm，因此电梯运行导轨与楔块不接触；当轿厢上行超速，安全装置动作拉动拉杆8向下运动，楔块沿着斜槽贴着滚柱装配2向下运动，同时向导轨靠近，与导轨接触后，在楔块与导轨摩擦力的作用下继续下行，同时楔块通过滚柱装配2和导块6给U形弹簧产生正压力，使弹簧变形，通过弹簧作用力使楔块产生的对导轨的制动力使轿厢减速并停止；显然，垫块高度越小，楔块行程越大，U形弹簧变形越大，产生的制动力越大。滚柱装配2用弹簧1吊在固定销上是为了使楔块沿滚柱向下滚动，减小摩擦力，安全钳动作后电梯反向盘车复位时楔块在安全装置预紧弹簧8的作用下向上顶起，滚柱装配也在弹簧1作用下拉回正常位置，安全钳复位。

4 基于现有技术条件的应对方案

由以上论述可知，上行超速保护装置应该是在轿厢上行超速时通过触发对轿厢、对重、曳引轮或钢丝绳施加力的结构实现，通过分析研究比较可行的方案有表2所示的5种：

绘制表2的主要目的是能够以较低的成本，可靠地提供一套上行超速保护的装置，解决企业在搭配的一个难题。

所以，上行超速保护用钢丝绳制动器的安装和使用极为方便，对电梯其他方面的影响较小，尤其是对电梯的机房和井道布置基本没有影响，因此钢丝绳制动器的成功应用，不仅解决了新安装电梯上行超速保护的需要，也为广大的旧梯改造提供一种经济有效的解决方案，解决了企业实际困难，考虑到目前在用的广大的电梯市场，预计在旧梯改造上将取得较好的经济和社会效益。

参考文献

[1]郭启.电梯上行超速保护装置的探讨[J].中国科技博览，2012，（1）：7.

[2]柳秉康，陈相利.电梯上行超速保护装置检验方法的探讨[J].机电技术，2007，30（1）：47-50.

（作者单位：杭州市特种设备检测研究院）