降低电梯制动试验检验风险的研究

卫小兵 孔令武 袁 江 赵会娟 刘小瑞

(1．河南省特种设备安全检测研究院 郑州 450004)

(2．河南迅达电梯工程有限公司 郑州 450004）

(3．济源职业技术学院机电工程系 济源 459000)

1 引言

随着我国新型城镇化建设的快速发展，电梯的使用也迅速普及。截止到2017年底全国在用电梯总量已经达到562．7万台[1]，并以每年20%左右的速度增长，无论是保有量、年产量还是年增长量均为世界第一[2]。最近几年由于电梯制动力不足问题导致多人死亡的典型事故。为保证电梯安全运行，国家质量检验检疫总局（以下简称质检总局）组织国内电梯专家修订了安全技术规范和出台了相关规定。

1.1 安全技术规范要求

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》[3]第二号修改单增加了8．13制动试验：“轿厢装载125%额定载重量，以正常运行速度下行时，切断电动机和制动器供电，制动器应当能够使驱动主机停止运转，试验后轿厢应无明显变形和损坏”，检验方法见表1。

表1 制动试验的检验方法

质检总局办公厅关于实施《电梯监督检验和定期检验规则》等6个安全技术规范第2号修改单若干问题的通知（质检办特函〔2017〕868号）[4]的要求：自2017年10月1日起，对安装监督检验合格使用5年及以上的曳引与强制式乘客电梯、消防员电梯，按照新版检规中“制动试验”项目的要求进行定期检验。对2017年9月30日（含）前，已经使用5年及以上的，结合本地区实际情况制定包含“制动试验”内容的定期检验计划，最迟在2020年9月30日（含）前完成相关检验。

1.2 制动试验检验目的

主要目的是验证电梯的制动性能，降低电梯发生因制动能力不足引起的意外移动风险。次要目的是验证电力系统(曳引机、供电、调速、速度反馈)和电气控制系统 (电气控制能力）可靠性，以及轿厢(轿厢架、轿厢体)系统和导向系统(导轨、导轨架)的稳定性。该试验是一项非常重要和必要的检验项目。

由于制动试验的试验载荷超出额定载重量的0．25倍，这是一种非正常状态下验证的制动器安全冗余试验，这种试验存在一定的检验风险，试验过程中可能会因设备性能不符合检验规则要求的原因导致电梯故障、设备损坏，甚至造成人员伤亡事故，事实上已经出现了数起因制动试验验失效导致的设备损坏或人员受伤事故。为预防检验事故的发生，试验人员除严格按照安全技术规范试验外，还应在试验前对影响电梯制动试验失效的危险源进行辨识和逐一进行分析，并提出相应措施和做好制动试验失效的安全保护，降低电梯制动试验的检验风险，确保检验安全。

2 影响制动试验失效危险源的辨识

从电梯的工作原理和制动原理来看，影响制动试验失效的危险源主要有以下八种。

1）制动器制动力不足；

2）平衡系数不符合制造（改造）单位设计；

3）悬挂装置、补偿装置失效；

4）轿厢固定不牢、连接件强度和刚性降低；

5）电气元器件失效；

6）对重块不符；

7）试验载荷不符；

8）试验方法不正确或缺失的。

2.1 制动器制动力不足

装有试验载荷的轿厢以正常速度下行时，如果电梯制动器制动力不足，会造成制动器不能使驱动主机停止运转，出现轿厢溜车蹲底等危险状况。

造成制动力不足的危险源有[5]：

1）制动器的机械部件失效，铁芯卡阻、制动杆组件损坏、制动器各销轴部件生锈等；

2）制动表面之间的摩擦系数变小，如制动闸瓦（即刹车片）过热炭化、制动工作表面有油污（见图1）等；

3）制动闸瓦(制动钳)与制动轮(制动盘)的接触面积减小（见图2、图3和图4）[6]，如安装不规范、带闸运行等。

图1液态润滑油流到制动轮上

图2制动闸瓦严重磨损

图3严重磨损的制动器（如带闸运行）

图4制动轮严重磨损

2.2 平衡系数不符合制造（改造）单位设计

当曳引电梯的平衡系数不在0．4～0．5之间[3][7]或不符合制造(改造)单位的设计值时，尤其是平衡系数变小时，电梯的制动器需要提供比平衡系数正常情况下更大的制动力(因为电梯静力矩发生变化，如额定载重量1000kg的电梯，当平衡系数在0．4～0．5之间，以装有试验载荷的轿厢以正常速度下行时，制动器需要制动725～825kg的载荷；如平衡系数为0．3时，制动器则需要制动925kg的载荷)，一旦电梯制动力矩小于电梯静力矩和动态力矩之和时，制动器会因制动力矩不足导致不能使驱动主机停止运转的情况。

造成平衡系数不符合制造（改造）单位设计的危险源有：

1）电梯交付使用时平衡系数就不合格[8]，由旧《检规》中平衡系数试验是C类检验项目，安装单位未进行试验就申请检验机构检验，检验机构认为是C类项目可以不进行现场检验，采取了资料审查的方式确认其合格，致使平衡系数不合格的电梯通过检验[还有一种是或存在侥幸心理明知道不合格（安装时对重块丢失），但认为检验机构只是资料审查，也申请检验]；

2）使用单位对电梯轿厢装潢，致使平衡系数变小，如一个额定载重1000kg的电梯，根据平衡系数公式[9][见式（1）]可以看出，其他条件都不变，而轿厢质量变大时，平衡系数就会变小；

3）改造单位在对电梯轿厢进行改造后未进行平衡系数检验，如商场把原来的一个轿门的观光电梯改为两个轿门(贯通门)的电梯。

式中：q——平衡系数；

W——对重质量，kg；

P——轿厢质量，kg；

Q——额定载重量，kg。

2.3 悬挂装置失效

由于制动试验的试验载荷超出额定载重量的0．25倍，会加大轿厢的悬挂装置的受力，造成曳引钢丝绳拉断、绳头组合固定出现损坏或者钢丝绳从绳头组合脱落等情况。

造成悬挂装置失效的危险源有：

1）电梯钢丝绳的腐蚀、磨损、断丝等损伤情况；

2）绳头组合因安装和使用不当，致使其未达到原型式试验要求（绳头组合至少应该能够承受钢丝绳最小破断负荷的80%）；

3）固定悬挂装置的绳头板底座脱落[主要是部分无机房电梯有一组悬挂装置的绳头板底座(一般在主机对面一侧，因为主机侧都安装有主机安装梁上)仅用几个压板固定在电梯导轨上。在实际检验过程中，发现有绳头板底座从导轨上脱落的现象，见图5]。

图5 仅用压板固定的绳头板底座

2.4 轿厢固定不牢、连接件强度和刚性降低

由于曳引驱动乘客电梯、消防员电梯使用年限至少5 年，尤其老旧电梯，其轿厢架、轿厢体、导轨、导轨压板、连接件、紧固件等受使用条件影响，会发生连接件松动、变形、锈(腐）蚀、壁厚减薄等情况，使得轿厢架、轿厢体、导轨及导轨支架 固定可靠性、连接件强度和刚性降低；其次轿厢导靴松动、磨损、与轿厢导轨的间隙增大，使得轿厢在导轨上的运行自由度增大[11]，将会出现门刀、门锁滚轮与地坎相撞的情况[门刀、门锁滚轮与地坎间隙距离较小（5mm~10mm）[12]]。

2.5 电气元器件失效

电气元器件是电梯控制系统的重要组成部分，在制动试验的试验载荷超出额定载重量的0．25倍情况下，电气元器件会因过载造成电气故障或设备损坏等情况。

造成电气元器件失效的危险源有：

1）电气元器件随着使用时间、使用频次的增加，其部件老化，过载能力和绝缘能力都会下降，很难达到设计要求，如接触器、继电器等；

2）非制造单位改造、修理时更换电气元器件的技术性能参数和质量达不到原制造厂设计要求，如变频器等；

3）应该有的电气保护装置未接入控制系统里，如曳引机电机过载保护装置（当曳引机电机因过载发热剧增超过容许温度时，曳引电机过载保护装置动作，切断控制回路，以达到保护曳引机电机目的）未接入控制系统里[13]等。

2.6 对重块不符

如果对重块固定不牢或破损，在紧急制停情况下，对重会在惯性的作用下晃动或振动，有可能造成对重块脱离对重框自由落体砸向轿厢的情况。

2.7 试验载荷不符

试验载荷不符存在的危险源有：

1）试验用载荷不标准，致使轿厢内装载超过125%额定载荷，进一步增大了制动器的负担，也可能造成曳引力不足（因钢丝绳张力不均匀引起曳引轮槽磨损）；

2）试验用载荷放置不均匀，偏载且码放较高，在紧急制停情况下，轿厢内的试验载荷会出现倒塌致使轿厢金属结构变形等情况；

3）装载试验载荷位置不在最低层，在装载过程中如出制动力不足或曳引力不足时（尤其是在装载超过额定载荷后），搬运载荷进出轿门时会出现开门溜车现象。

2.8 试验方法不正确或缺失

1）试验前未制定明确的工艺流程和正确的操作方式，毫无章法的进行试验，导致实施过程中存在不确定的危险因素，增加试验失败的风险。

2）试验前对设备不进行任何检查与检测，不了解设备隐匿的缺陷和故障，直接进入试验流程，导致电梯在试验中被人为地损坏，给使用单位造成经济上的损失。

3 制动试验失效的安全保护

制动试验是主要目的对制动器的制动能力进行检验，那就存在制动试验失效可能，为减轻因电梯制动试验失效造成设备的损坏，笔者对下三个项目对进行重点检验，做好制动试验失效的安全保护。

3.1 轿厢限速器、安全钳检验及联动试验

●3.1.1 限速器

当出现制动器制动失效时，轿厢速度为超过额定速度，当达到限速器的动作速度时，电气安全装置和操纵轿厢安全钳的机械装置就会动作，这时安全钳在限速器的作用下就会把轿厢制停在导轨上。应按照下面要求进行检验：

1）限速器或者其他装置上设有在轿厢上行或者下行速度达到限速器动作速度之前动作的电气安全装置，以及验证限速器复位状态的电气安全装置应有效、可靠；

2）限速器各调节部位封记完好，运转时不得出现碰擦、卡阻、转动不灵活等现象，动作正常；

3）为保证限速器动作速度的可靠性，电梯维保单位应在检验人员的见证下对限速器动作速度进行校验，并将其试验结果进行记录，作为本次试验的内容之一。

特别要注意限速器机械装置动作是否灵活（图6和图7为机械装置卡死的情况），并在校验完成后把棘爪恢复到工作位置。如图8为正常的工作位置；而图9棘爪在电梯超速的情况下，机械装置是不会动作的，也不会操纵安全钳动作。

图6 卡死棘爪的工作位置

图7 卡死的棘爪（人为抬起跳闸杆）

图8正常工作位置的棘爪

图9非正常工作位置的棘爪

●3.1.2 安全钳

安全钳是在电梯轿厢或对重向下运行超速（制动器制动失效会造成轿厢向下运行超速）或断绳情况下，由限速器操纵将轿厢停止并夹紧在导道上的一种机械装置。应按照下面要求进行检验：

1）检查安全钳各部位的紧固情况，应牢固可靠；

2）检查安全钳楔块与导轨的间隙，并做好记录，其间隙应符合制造商的标准（或者国标）。

●3.1.3 联动试验

检验时轿厢装有下述载荷（可在轿厢试验载荷检验时进行），以检修速度下行，进行限速器—安全钳联动试验，限速器、安全钳动作应当可靠：

1）瞬时式安全钳，轿厢装载额定载重量；

2）渐进式安全钳：轿厢装载1．25倍额定载重量。

要求轿厢均匀布置相应载荷，在机房人为动作限速器，操纵电梯以检修速度向下运行，使限速器电气开关动作。然后短接限速器与安全钳电气开关，继续以检修速度下行，使限速器钢丝绳制动进而提拉安全钳装置夹紧导轨，将轿厢制停。

3.2 缓冲器

缓冲器是电梯安全的最后屏障，电梯下行失控撞到底坑时，缓冲器吸收或消耗电梯下降的冲击能量，使轿厢减速缓冲停在缓冲器上。按下面要求进行检验：

1）检查缓冲器的固定情况，应当固定可靠、无明显倾斜，并且无断裂、塑性变形、剥落、破损、生锈等现象；

2）耗能型缓冲器液位应当正确，有验证柱塞复位的电气安全装置；

3）轿厢在最高层平层时，对重与缓冲器的距离应在允许范围之内。

3.3 井道下方空间的防护

如果井道下方有人能够到达的空间，应按照下面要求进行检验：

1）禁止人员接近；

2）如对重上未装设安全钳，则应在对重缓冲器下方有延伸到坚固地面上的实心桩墩；

3）如对重上装设安全钳，应按本文3．1．1和3．1．2对限速器和安全钳进行检验后，在轿厢空载，以检修速度上行，进行限速器—安全钳联动试验，限速器、安全钳动作应当可靠。

4 制动试验项目的实施对策与注意事项

检验人员应在其它定期检验项目全部合格的基本上按照制动试验前准备、现场试验条件的确认、制动试验的实施、试验后恢复及检查4个步骤实施制动试验。

4.1 试验前准备

1）受检电梯的维护保养单位应向电梯所有权人宣讲TSGT 7001—2009和TSGT 7002—2011[14]（如有）关于制动试验的检验内容和要求；

2）调阅电梯交付使用时的使用资料，重点核实涉及曳引机（制动器）的改造或修理信息、曾经进行有关制动的载荷试验信息、使用单位日常检查与使用状况记录中涉及安全保护装置和主要部件改造与修理或调整的相关信息，核对主要部件是否超过正常使用年限（如超过，则停止制动试验）；

3）应在电梯的基站层门入口处放置围栏和正在进行制动试验的警示牌。

4）满足试验用的载荷。

4.2 现场试验条件的确认

●4.2.1制动器按下面要求进行确认

1）制动器：开/合正常、灵活、无异常声响；

2）测量制动器摩擦片与制动面的间隙，其间隙参照制造厂商的标准；

3）检查制动器弹簧的张紧度或间隙（板式时），其依据为制造厂商的标准；

4）检查各部位螺栓的紧固情况，应牢固，确保螺栓无断裂；

5）检查制动器摩擦片的磨损情况，此厚度应不低于制造厂商的标准；

6）制动器所有部件无锈蚀及制动面无油污；

7）对于永磁同步曳引机可用手动盘车检查[15]，手盘空轿厢向上移动，若空轿厢出现位移，则考虑制动力是否不足，需重新调整制动器（如验证弹簧压力和摩擦片与制动面之间的有效性）。

●4.2.2 平衡系数按下面要求进行确认

1）曳引电梯的平衡系数应当在0．40～0．50之间，或者符合制造(改造)单位的设计值；

2）如对平衡系数有质疑时，受检电梯的维护保养单位应在检验人员的见证下对平衡系数进行检验验，并将其试验结果进行记录，作为本次试验的内容之一。

●4.2.3 悬挂装置按下面要求进行确认

1）钢丝绳不应有笼状畸变，绳股挤出、扭结、弯折、严重锈蚀（或出现红褐色粉尘）等情况，见图10和图11。

图10 钢丝绳报废的几种情况

图11 钢丝绳严重锈蚀（俗称出红）

2）钢丝绳的直径不应小于公称直径的90%；

3）钢丝绳的断丝的检查其数值应参照TSG 7001—2009续表5．1所列出的数值，超出标准应报废；

检查钢丝绳的防脱槽装置应有效、可靠；

了解钢丝绳绳头历史更换情况，检查钢丝绳的悬挂装置应可靠，弹簧、螺母、开口销、U形环等连接部件无缺损，不同的悬挂装置的安装应符合制造商的相关标准，巴氏合金绳头应无明显松动；

检查悬挂装置的绳头板底座固定状况，如发现仅用压板固定，应对绳头板底座进行加固，见图12、图13和图14。或检查此压板固定方式是否符合制造厂家的安装工艺，如不符合，按照设计要求进行整改。

图12 底座加四个定位销

图13 底座加与导轨焊接并在底座下加支架

图14 底座用六个定位螺栓固定

检查钢丝绳张力平均偏差均不大于5%；减震垫完好（如果有）悬挂装置应专门设置防拉脱的二次保护（如卡扣固定），防止轿厢坠落。

●4.2.4 轿厢固定不牢、连接件强度和刚性降低的确认

1）用水平仪（尺）检查轿厢地板X、Y轴两方向的斜率并做好记录；

2）检查轿厢所有部分的螺栓紧固情况，应牢固可靠；

3）重点检查轿厢架的紧固情况，应牢固可靠；

4）检查轿厢装潢的紧固情况，重点检查装饰顶的紧固情况，应牢固可靠；

5）检查轿厢导靴磨损和间隙是否在规定范围内。

●4.2.5 电气元器件按下面要求进行确认[16]

1）电子元器件无破损或明显老化现象（如电解电容漏液，电阻器过热变色等）；

2）电子板不应有多于两处的维修痕迹；

3）电子板、电解电容、功率器件等的使用年限未超过制造单位规定；

4）接触器、继电器动作正常无异响，触点无严重磨损或锈蚀，未达到106次数动作；

5）核查非制造单位改造、修理时更换电气元器件的技术性能参数和质量是否达到原制造厂设计要求；

6）所有的电气保护装置都接入控制系统里，能起到保护电器设备的作用。

● 4．2．6 对重块的确认

1）对重块可靠固定；

2）具有能够快速识别对重块数量的措施(例如标明对重块的数量或者总高度)；

3）水泥对重块无破损，如有，应更换相同重量的对重块后再试验。

●4.2.7 曳引机的确认

1）检查曳引机的蜗轮与蜗杆间隙，是否存在大于制造商标准的游隙（有齿轮）或正反向手动盘车无明显旷量，永磁同步曳引机溜车速度应平稳无跳动；

2）检查曳引轮的磨损情况，曳引轮绳槽不得有缺损或者不正常磨损，曳引钢丝绳与曳引轮绳槽底部应有间隙，无油腻和沉积异物；

3）检查各部位螺栓的紧固情况，应牢固可靠。

●4.2.8 试验载荷按下面要求进行确认

1）宜用标准砝码，但必须经过计量检定[17]；

2）也可用可以均匀放置、外形固定、无害的其他物品（如对重块），但必须得用经过计量检定的台称进行称重；

3）试验用的载荷布置应均匀、码放高度尽量低，尽量避免偏载；

4）轿厢停在最低层站空载时，在曳引轮上将钢丝绳和曳引轮的相对位置做出标记（如拿粉笔在曳引轮上与的钢丝绳上划一条线，也要把曳引轮划上），然后轿厢逐渐装入1．25倍荷载，注意搬运必须在试验电梯底层，同时注意是否出现溜梯、打滑（如看曳引轮与钢丝绳上的画线移动情况）现象和悬挂装置的防拉脱的状态，同时观察电梯超载保护装置是否起作用。出现溜梯现象，则停止制动试验；

如出现溜梯现象，应先确认是制动器制动力不足还是曳引力不足引起的，如为制动力不足引的，应调整制动器达到厂商设计要求为止；如是曳引力不足引起的，应检查曳引轮槽的磨损和对悬挂装置进行确认，如不符合，则修理到符合厂商设计要求为止；

5）1．25倍荷载装入轿厢后，再以检修向上开1m，观察是否溜车，如溜车则按本文3．2（6）第4）处理；

6）为避免曳引机及电器超负荷运行，应将试验载荷应分两次运送到最高层站处。

4.3 制动试验的实施

1）分两次把125%额定载荷运送到最高层站处；

2）屏蔽试验电梯的外呼和轿厢超载保护；

3）在最高层站处将125%额定载荷均匀放置在轿厢内；

4）电梯以额定速度下行至行程下部时，切断电动机和制动器供电，制动器应当能够使驱动主机停止运转，轿厢完全停止，其减速度不应当超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减速度。

4.4 试验后的恢复及检查

1）将试验后的轿厢放置最低层，并将试验用的荷载搬出；

2）恢复超载和电梯的外呼功能；

3）轿厢内无明显变形及损坏；

4）若钢丝绳有打滑现象，应检查轮槽的磨损情况，轮槽下有、无铁屑掉落；

5）依据前期检查时做的记录，核实导轨间距，导轨架、轿厢与厅门地坎的距离，制动器摩擦片的磨损，曳引机有无移动，钢丝绳悬挂装置有无损坏及变形。若出现和原始记录不符的情况，电梯应整改维修，各部分应恢复正常，符合条件后方可投入运行。

4.5 注意事项

1）若发现电梯明显存在不符合载荷试验的缺陷，要坚决停止载荷试验，并督促相关单位对电梯进行维修保养，确保在载荷试验前电梯处于良好的性能状态；

2）对于有能量回馈的电梯，在进行下行制动试验时，不能直接切断主开关（制造单位允许的除外）；

3）选择尽可能低的楼层进行制动试验；

4）出现制动试验失效时，如是安全钳动作，在调整制动器后，还要检查安全钳是否损坏、导轨支架压板是否松动等；如是轿厢蹲底，应检查轿厢金属结构是否发生变形和缓冲器是否损坏。

5 结束语

理解安全技术规范对电梯制动试验检验项目的要求，对影响制动试验失效危险源进行辨识，并做好制动试验失效的安全保护，按照制动试验前准备、现场试验条件的确认、制动试验的实施、试验后恢复及检查4个步骤实施制动试验，可以有效预防因制动试验验失效导致的设备损坏或人员受伤事故，降低电梯制动试验的检验风险，确保检验安全，提高检验质量。