一种新型电梯限速器的设计与研究

陈述国

（湖南省特种设备检验检测研究院常德分院，湖南 常德 415000）

当前在用电梯限速器，较为普遍地采用离心式甩块结构，其工作原理清晰，结构简单，可靠性强。但其使用过程有一个问题：因为其运动副多，弹簧的塑性变形等原因，每隔一定的时间，需要对其动作速度进行校验。也就是说，机械测速的稳定与可靠要建立在合格的维护保养与适时的校验的基础上，这就给电梯安全带来一个巨大的漏洞。这主要是因为：电梯维保人员不足；电梯维保人员现状：武汉市质量技术监督局于2016年组织各区局对电梯维护保养单位开展了监督检查，对99家维保单位维保的178台在用电梯维保质量进行了现场监督抽查，36家单位维保人员或技术人员的数量不符合要求，个别单位人员数量严重不足 （中国质量新闻网）。如果按要求，每25台梯须配一名电梯维保人员的话，很多地区可能连要求的一半都达不到。当人员不满足要求时，受伤的首先是电梯维保质量。

电梯维保人员技术参差不齐，限速器校验，是一个既要求较高技术水平，又要求较高责任心的工作。在限速器校验时，必须懂得在各机械结构灵活的基础上，甩块的离心力与弹簧压力平衡的道理。而特别是在三四线小城市，电梯维保人员门槛较低，技术能力也会有一定的不足。

限速器校验过程复杂，费时费力：从限速绳地提起夹持，到校验仪的架设、磁感应位置的调整与固定，再到限速轮直径的测量、限速仪的设置，更重要的是，当测得的动作速度与要求不符时，需要对限速器进行调整，直到满足要求。这都需要电梯维保人员有较高的责任心和一定的时间来保证。

现场使用环境纷繁复杂，有时因为环境的影响，现场根本无法校验，如无机房限速器、限速器在承重梁下。拆除校验又停梯时间较长，客观上造成不少校验的困难。

电梯行业自律不足和恶性竞争带来的不良影响，现在尤其在内地三四线小城市，电梯维保价格普遍偏低，而人工成本居高不下，所以维保单位也难以花太多精力来进行电梯限速器的校验。

由于以上种种原因，限速器甩块甩不开、棘爪落不下等情况常见于日常检验工作之中。加大电梯限速器动作的速度、延迟动作的时机或不能动作。这在电梯安全上，就有可能是致命的隐患。如一台速度为1.75 m/s的电梯，机械保护的动作速度，本应最大是2.33 m/s，如果要3 m/s才能触发机械动作，则可能电梯已经冲顶或蹲底了，还有一个可能是电梯根本停不下来，近两年无论是在长沙，还是在常德，都有类似的案例。所以对限速器加一个对维保和校验要求不是很高的独立的监测装置，是很有必要的。

于是，我们今天介绍一下这种双系统 （电子、机械） 保护、同时辅以较少的人员操作，就能实现对其进行校验的限速器。

为了方便叙述，本文把这种加装了旋转编码器控制的限速器称为新限速器。

1 新限速器工作原理

我们将现有限速器原部分的结构及功能不变，新加的部分主要是将旋转编码器测速技术应用到限速器的速度检测上，只要对旋转编码器的数据处理模块输入两个设定值，当限速器的速度达到第一个设定值时，切断电梯的安全电路，使电梯主机停止运转；当限速器的速度达到第二个设定值时，电磁触发限速器连杆，使棘爪落下，限速器停止运转，从而带动安全钳动作，使电梯轿厢制停。

所以，这种新限速器使用的效果可以做到：电梯运行速度机械监控和电子监控同时工作，当一路监控失效时，另一路不受影响，继续独立的监控电梯的运行速度。

同时，这种新型的限速器，通过门区信号的配合，比如当电梯轿厢离开门区时，给出一个电压信号，如果此时电梯门未关闭，再将此电压送到限速器，轿厢一旦运行，编码器检测到旋转，信息传送到数据处理模块，使第二组触点闭合，电压输送到时限速器的电磁铁，从而触发限速器动作，使电梯停止运转，从而实现检测并防止电梯轿厢开门运行。其控制原理，如图1所示。

图1 限速器控制逻辑图

2 新限速器结构

2.1 新限速器机械结构

考虑到现有限速器结构的成熟及与之兼容性，我们只需在现有限速器结构的基础上稍加改造：采用一个能手动电磁动作的无机房限速器 （即普通的电梯限速器，加上一个电磁铁，一个连杆机构，当电磁铁得电时，可以使限速器棘爪落下），通过改造，使其轴随轮子一起旋转，在其转轴上连接一个旋转编码器，再接入一个编码器的数据处理单元，其余结构不变。如图2所示。

图2 新限速器实物

2.2 新限速器电气结构

在限速器的旋转轴接上旋转编码器，编码器将角位移或直线位移转换成电信号，送到与之匹配的数据处理模块，数据处理模块将收到的编码器信号进行转换、隔离，从而输出可以适应控制器的信号。当限速器达到不同的设定速度时，数据处理模块分别控制其输出的几组触点的通断状态，利用这几组触点的通断，即可控制电梯安全回路的通断和限速 器电磁铁的动作，从而控制电梯的运行。

考虑到设备的突然断电工况，新限速器系统应采用不间断电源。为方便系统的维护保养和检验检测，还可设置限速器动作的试验按钮。具体接线方法如图3所示。

图3 新限速器控制电路原理图

其控制原理：

当轿厢开着门离开门区时，电压信号被送到“2”，此时编码器若检测到继续运行，则“2”和“COM”接通，继电器K1得电，时间继电器开始计时 （主要是为了与电梯控制系统的提前开门等功能配合），超时后闭合常开触点，限速器电磁铁得电动作，限速器棘爪落下，从而使轿厢安全钳动作，轿厢停止运行；

当限速器速度达到第一设定速度时，控制点“4”和“COM”接通，继电器K2得电，其常闭触点断开，即断开电梯安全回路，切断电梯动力电源，使电梯停止运行；

当限速器速度达到第二设定速度时，控制点“6”和“COM”接通，继电器K3得电，限速器电磁铁得电动作，限速器棘爪落下，从而使轿厢安全钳动作，轿厢停止运行。

3 新限速器的校验

3.1 电子监测部分的校验

只需要将编码器通过联轴器插在限速器测试仪上，进行动作和速度的模拟。两个方面检查、校准限速器的工作状态：（1） 测试限速器动作速度的准确性；（2） 限速器动作指令能有效地发出，如开关动作、甩块动作、落下棘爪。

3.2 原机械系统的校验

与加装电气监控系统前没有变化，可以参照原校验作业指导书。

3.3 对于新型限速器校验的设想

电梯采用新型限速器后，其速度检测和动作保护就有了两套独立的系统，大大降低了电梯速度保护对后期人员校验的依赖。可以考虑每两年只需对其电气监测部分进行校验，其校验工作实际就简化为：拔出编码器，插到专用模拟（校验） 设备上，输入限速器轮公称直径和初速度，启动测试，打印测试结果。省去了大量的限速器拆除，测试仪架设工作。而对于机械部分，可以适当延长其校验周期，平时只需做好正常的维护保养工作就行了。

4 结语

采用本限速器，只需增加较少的投资，即可增加一套独立的电梯速度监控系统，较大地提高了电梯工作的稳定与可靠性，降低了电梯限速器工作对于人员校正的依赖，从而提高了电梯的安全性能。