一种采用永磁同步曳引机电梯的上行超速保护测试方法的研究

袁传森 宋耀国 周 莹（河南省特种设备安全检测研究院商丘分院 商丘 476000）

一种采用永磁同步曳引机电梯的上行超速保护测试方法的研究

袁传森 宋耀国 周 莹
（河南省特种设备安全检测研究院商丘分院 商丘 476000）

本文主要是介绍一种新研制的采用永磁同步曳引机电梯的上行超速保护便携式测试仪，对其主要功能和特点进行介绍，以便于电梯检验人员现场对现有所有品牌的采用永磁同步曳引机电梯的上行超速保护装置的可靠性进行便捷、科学的检验。

测试仪 上行超速保护 便携式 研究

电梯上行超速保护装置是安装在曳引驱动电梯上，在电梯上行超速达到一定程度时用来制停或有效减速轿厢的一种安全保护装置，它一般由速度监控和制停或致使减速两部分构成。通常采用双向限速器作为轿厢速度监控装置，制停或致使减速装置分安全钳、夹绳器、安全制动器等几种方式，分别作用于轿厢或对重、钢丝绳悬挂装置、曳引轮等装置上。目前，永磁同步曳引机电梯以其优良的性能被绝大多数电梯所使用，安全制动器作为上行超速保护装置执行元件直接作用在曳引轮或最靠近曳引轮的曳引轴上，这种制动器设计有冗余，符合安全制动器的条件［1］。

1　电梯上行超速保护装置测试仪的研发背景

1.1国家标准与电梯监督检验和定期检验规则对电梯上行超速保护装置的相关要求

在GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》中9.10对电梯的上行超速保护装置的制造与安装提出了明确的要求［2］。在GB/T 10059—2009《电梯试验方法》中对其提供的试验方法是“4.1.6电梯上行超速保护装置4.1.6.1轿厢空载，以不低于额定速度上行，人为触发减速元件动作同时切断电动机供电，仅用轿厢上行超速保护装置使轿厢减速。示例：作用在曳引钢丝绳上的钢丝绳制动器。空载轿厢位于最低层站，切断曳引电动机供电，人为打开曳引机制动器，此时轿厢将加速上行，用速度仪监视轿厢运行速度，当电梯速度达到额定速度时，人为触发钢丝绳制动器动作（曳引机制动器始终处于打开状态）使轿厢减速，检测轿厢减速情况［3］。”在国家质检总局特设局颁布的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》（以下简称“检规”）中涉及对电梯上行超速保护装置的检验主要有两条2.14和8.1，见表1。

表1　“检规”中对电梯的上行超速保护装置的检验项目

1.2国家标准和“检规”中轿厢上行超速保护装置检验方法的缺陷

1）检验方法不科学，不统一。在《电梯试验方法》中试验方法示例中以“作用在曳引钢丝绳上的钢丝绳制动器”为执行元件提供的，但现在永磁同步曳引机电梯占市场的90%以上份额，其上行超速保护装置的执行元件都是采用有冗余设计的安全制动器，而《电梯试验方法》中对这种型式的上行超速保护装置试验方法不明确。根据“检规”，电梯的轿厢上行超速保护装置的试验，其试验方法由各电梯制造单位提供，造成各电梯制造单位提供的试验方法各不相同，非常混乱。

目前，各电梯制造单位提供的轿厢上行超速保护装置试验方法主要有三大类：第一类是手动类：主要步骤是，设置必要的安全护栏等防护装置，将轿厢空载置于最低层站，断开电梯电源开关，拆除或短接封星继电器。用人力打开制动器，电梯轿厢在对重重力的作用下向上逐渐加速运行，当轿厢的上行速度达到限速器上行超速保护电气开关动作速度时，限速器电气开关动作，人力释放制动器，观察轿厢能否制停或有效减速，以此判断上行超速保护装置是否合格。这种试验方法人为因素较多，很难做到限速器电气开关动作与人力释放制动器同步，试验方法不科学。第二类是更改运行参数类：试验时调试人员现场更改电梯的运行参数，提高电梯的运行速度，以此试验轿厢上行超速保护装置。试验结束后重新恢复原参数。这种试验方法需要调试人员现场配合，参数调整非常复杂，一般检验人员不能独立完成。另外，提高运行参数也不符合电梯设计要求。第三类是现场更改电梯线路类：利用电梯的现有线路进行较为复杂的改造，人为按住各接触器使电梯上行超速，当限速器电气开关动作时，松开各接触器，观察制动器能否使轿厢制停或有效减速，来判断上行超速保护装置是否合格。此种方法需现场更改线路，线路更改非常复杂，一般检验人员也不能独立完成。另外，以上三类方法，均不能测试上行超速保护装置动作时轿厢的制动减速度，不符合《电梯制造与安装安全规范》中9.10的要求。

2）目前许多电梯制造单位提供的检验方法存在应付，采用其提供的试验方法不能对电梯轿厢上行超速保护装置进行试验。

由于以上缺陷的存在，使电梯检验人员进行电梯的上行超速保护装置试验时，不能按照科学、统一的方法进行检验。

2　电梯上行超速保护装置测试仪功能和性能要求

目前国内外还没有采用永磁同步曳引机电梯上行超速保护装置的检验仪器，为此笔者单位组织研发了适用于此装置的仪器——采用永磁同步曳引机电梯上行超速保护装置的便携式综合测试仪。

2.1仪器的功能要求

这种仪器主要实现如下功能：检验人员使用仪器能够方便地进行采用永磁同步曳引机电梯上行超速保护装置的现场试验，试验后能够测量轿厢的制动距离和减速度，实现数据存储和打印。此外，这种仪器应设计成重量轻便，体积小巧，以利于检验人员现场携带；不需要对电梯本身的线路和参数进行修改，以方便检验人员使用。根据其功能要求，仪器的外观设计如图1所示。

图1　仪器的外观图

2.2根据国家标准和“检规”的要求，设计仪器的主要性能参数（见表2）

表2　仪器要求的性能参数表

2.3仪器的原理、构造和测试过程

测试仪的原理：测试仪的设计完全遵循《电梯试验方法》4.1.6款的原则要求，只是把人力打开抱闸改成用仪器电动打开抱闸，抱闸的释放时间由人为观察到速度监控元件动作而释放改成仪器采集到监控元件动作自动释放，同时把电梯轿厢的速度监控和上行超速保护装置动作后的减速度测量集成到测试仪中。能够利用本测试仪便捷、自动、科学、全面地完成采用永磁同步曳引机电梯上行超速保护装置的试验。

测试仪主要构成：1）主机：它的作用是程序的存储和输入输出的控制。主要由电脑板、变压器、整流装置等构成。2）输入、输出单元。它包括输入面板、显示器和打印机，输入220VAC电源线一组，输出220VDC和110VDC电源线各两组，限速器、厅轿门电气联锁和制动距离和减速度传感器信号线各一组。

仪器的测试过程：本仪器现场测试时，准备工作与手动试验方法几乎相同，首先在电梯周围设置正在检验的围挡等安全标示牌，被测试电梯轿厢置于最低层站，轿厢内空载。断开被测试电梯的电源开关，拆除或短接电梯封星继电器。仪器输入220VAC线插于220VAC电源插座上，根据被测试电梯制动器线圈电压选择本仪器的相应的220VDC或110VDC输出线与被测试电梯制动器线圈连接，仪器限速器信号线与被测试电梯限速器上行超速保护电气开关相连接，厅轿门电气联锁信号线与被测试电梯厅轿门回路相连接，用磁力座使传感器与曳引钢丝绳接触，就完成了仪器测试前的所有接线准备工作。在确保被测试电梯安全的情况下，按下本仪器的“电源开关”，根据不同的测试要求选择相应的菜单，按下“启动/暂停”按钮，220VDC或110VDC输出线有电流输出，被测试电梯制动器打开，为保护制动器线圈，1s后变为维持电压80VDC（或75VDC）输出，被测试电梯轿厢在对重的作用下，逐渐加速上行，当达到限速器的上行超速保护动作速度时，限速器上行超速保护开关动作断开，仪器限速器信号线采集到其断开后，通过控制电脑板，使220VDC或110VDC输出线停止输出，电梯制动器失电制动，电梯轿厢制停或减速，通过传感器测量出电梯轿厢的制停距离和最大减速度。测试结束后可进行数据的保存和打印，或利用USB接口传输到电脑中存储。图2是试验过程中显示器的一幅图片。

图2　试验过程中显示器的图片

3　电梯上行超速保护装置测试仪的比对验证

按照国家标准和“检规”的要求，笔者制订了较详细的比对验证方案。主要采用以下方法进行比对和验证：1）采用了本测试仪与制造单位提供的试验方法相比对，以验证采用本测试仪检验与制造单位提供的方法检验其测试数据的偏差；2）对同一台电梯采用本测试仪多次检验，对多次的测量数据进行比对，以验证本测试仪的稳定性。在仪器样机制造好后的半年时间里，选择不同制造单位、不同参数、不同使用年限的电梯共计15台进行了比对。经过试用和比对，又对仪器进行了多次更新和改进，基本能够达到设计要求的功能，能够满足不同品牌和多种参数电梯的的使用。表3和表4是笔者比对验证时的记录表格。

表3　利用上行超速保护综合测试仪与按照制造单位提供试验方法测试比对表

表4　同一台电梯采用本测试仪进行多次检验测量数据的比对

4电梯上行超速保护装置测试仪器的的特点

1）现场检验携带方便。该仪器可装于一只工具箱中，重量轻便，体积小巧，现场检验携带方便。

2）操作简单。仪器只有一路电源输入，两路输出，三路信号线，使用时接线简单、迅速。操作面板只有一个主电源开关，一个“启动/暂停”按钮等，操作简单。

3）安全性高。该仪器设有电源“主开关”和“启动/暂停”按钮，测试过程中，如果出现轿厢快要冲顶而限速器开关还没有动作或者曳引机转速明显高于限速器动作速度而限速器还没有动作等特殊情况下，可以按下电源主开关或“启动/暂停”按钮，使仪器输出停止，从而使电梯抱闸释放，制动器制动，从而避免冲顶事故的发生。另外设有时间限制功能，当打开“主开关”开始测试时，如果1min内限速器开关不动作或者又没有任何操作，本仪器将停止输出。

4）检验方法科学，减少人为因素对检验结果的影

响。过去永磁同步曳引机电梯的上行超速保护的检验方法，都是靠人力（或电力）打开抱闸，观察到限速器动作后，释放抱闸，来检验上行超速保护的可靠性。本测试仪自动完成永磁同步曳引机制动器的打开与释放，释放信号来自于限速器的上行超速保护开关信号，测试完全模拟电梯上行超速保护装置的实际动作，设计科学。

5）通用性强。该仪器采用110VDC和220VDC两种输出，几乎适用现有所有品牌的永磁同步曳引机电梯。仪器有较大的功率容量，可测试额定载重量630～3000kg等较大范围的永磁同步曳引机电梯。

6）对检验电梯不会造成损害。激励打开抱闸后，延时1s后转为80VDC（或75VDC）的维持电压，模拟电梯的实际运行状况，对检验电梯的制动器不会造成任何损害。

［1］ 何若泉，谢柳辉，张宏亮.电梯检验工艺手册［M］.北京：中国标准出版社，2015.

［2］ GB 7588—2003 电梯制造与安装安全规范［S］.

［3］ GB/T 10059—2009 电梯试验方法［S］.

［4］ 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［S］.

［2016年度河南省科技攻关项目（永磁同步电梯上行超速保护测试仪研究）：162102310361］

Study on a Elevator Upgoing Overspeed Protection Test Method for the Permanent Magnet Synchronous Traction Machine

Yuan Chuansen Song Yaoguo Zhou Ying
(Henan Province special equipment safety inspection and Research Institute Shangqiu branch Shangqiu 476000)

This paper describes a newly developed by permanent magnetic synchronous traction machine for elevator up direction overspeed protection portable test instrument, introduces the main functions and characteristics, in order to facilitate the elevator inspection personnel at the scene for all existing brand the permanent magnetic synchronous traction machine for elevator up direction overspeed protection device reliability is convenient， scientific test.

Tester Ascending over speed protection Portable Research

X941

B

1673-257X（2016）07-0021-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.07.005

袁传森（1971～），男，本科，高级工程师，从事电梯等特种设备安全技术检验工作。
（

2016-01-26）