一起应急救援状态下轿厢冲顶事件原因分析及对策

黄奶秋

（福建省特种设备检验研究院宁德分院，福建宁德 352100）

0 引言

电梯在日常生活出行中被广泛应用，因电网供电电源停电或电梯故障保护而发生停梯困人现象时有发生，这给乘客造成较大心理恐慌困扰。如果此时救援不及时甚至处理不当，则极易发生人员剪切、坠落、挤压等各类特种设备安全事故。当然，如果应急救援时未严格按照相关的应急救援程序实施救援，同样可能给设备、乘客、甚至给救援人员带来致命的严重后果。而应急救援操作装置的设计制造缺陷，同样不容忽视。本文对一起应急救援状态下电梯轿厢冲顶事件进行分析，对制造单位设计制造的某型号电梯的应急救援操作装置提出改进措施，呼吁制造单位建立救援操作装置本质安全的设计理念，尽量避免本是救援的操作变成伤人的动作。

1 事件基本经过描述

图1 电容器烧毁

图2 轿厢冲顶

2020年8月，笔者对某品牌型号的电梯进行监督检验，该台电梯基本信息参数：额定载重量为1050 kg，额定速度为1.75 m/s，层站数为21层21站（有负一层），制造日期为2019年11月21日。根据《电梯监督检验和定期检验规程——曳引与强制驱动电梯》（TSG T7001-2009 含第1 号修改单和第2号修改单）（以下简称《电梯检规》）的相关要求，在机房进行《电梯检规》附件A的8.7 项应急救援试验，将空载轿厢停靠在1 层，断开电梯供电电源，模拟停电和停梯故障，按照电梯制造单位提供的应急救援程序进行操作。该电梯制动器为块式两侧分布制动器，应急救援操作装置主要包括松闸用开放杠杆、内六角开放螺栓及垫圈（未配置盘车手轮）。该操作由两位经培训授权的专业人员进行，当两侧作业人员对内六角开放螺栓进行旋转与制动器内螺纹联接过程中，曳引主机曳引轮突然旋转且进一步加速，几秒后，控制柜内电路板上冒烟，曳引轮再次加速运行，底坑内发出一声巨响，轿厢冲顶，井道顶部也传来金属碰撞声。现场勘察发现：机房内出现浓烟且带异味，控制柜内驱动电路板上电容烧毁，如图1所示，限速器电气开关已动作，轿厢停靠在离顶层（20层）上方约2.1 m处，如图2 所示，轿顶6 根悬挂钢丝绳均松弛，轿厢上安全钳动作抱紧在导轨上，轿厢上除附着于导轨的上两个油杯破裂外其余部件均未受损。底坑内对重框上墩子变形、液压侧液压缓冲器处于被完全压缩至极限状态，如图3所示，对重框导向轮上6 根悬挂钢丝绳也呈松弛散乱分布，如图4 所示。现场所幸未造成人员伤害，但给在场人员造成不小惊吓。

图3 缓冲器被压缩

图4 钢丝绳松弛

2 轿厢冲顶原因分析

在机房进行应急救援试验前，已进行过《电梯检规》附件A中机房和设备相关项目的检验，同时也进行了各类试验，包括平衡系数试验、轿厢上行超声保护装置试验、轿厢意外移动保护装置试验、轿厢限速器-安全钳试验、运行试验、空载曳引检查试验、上行制动工况曳引检查试验、下行制动工况曳引检查试验、制动试验［1]。以上各类试验均满足要求。调阅施工单位提交的监督检验资料：安装说明书、电气工作原理图、机房井道施工土建布置图。

关于电梯应急救援，《电梯检规》明确规定“能够通过操纵手动松闸装置松开制动器，并且需要以一个持续力保持其松开状态，进入手动紧急操作时，易于观察到轿厢是否在开锁区。在各种载荷工况下，按照相应的应急救援程序实施操作，能够安全、及时地解救被困人员”。《电梯制造与安装安全规范》（GB 7588—2003）中规定“装有手动紧急操作装置的电梯驱动主机，应能用手松开制动器并需要以一持续力保持其松开状态。如果向上移动装有额定载重量的轿厢所需的操作力不大于400 N，电梯驱动主机应装设手动紧急操作装置，以便借用平滑且无辐条的盘车手轮能将轿厢移动到一个层站。如果力大于400 N，机房内应设置一个符合规定的紧急电动运行的电气操作装置。在机房内应易于检查轿厢是否在开锁区［2]。”该电梯发生轿厢冲顶是在实施应急救援试验过程中未进行松闸作业前发生的，而在该救援过程中作业人员除安装完应急救援操作装置对制动器相关部件进行操作外，并未对电梯任何部件进行动作。因此该台电梯的应急救援操作装置明显存在缺陷。结合事件发生后现场曳引机左右两侧制动器状况（图5、6），制动器制动块与制动轮间并无明显间隙，制动器制动块与制动轮之间有残余的制动块表面保护膜。即可初步判定：该起轿厢冲顶事件是由于应急救援操作时，救援装置在安装过程中降低了制动器制动力矩，破坏曳引轮两侧的平衡状态，造成制动能力不足产生曳引轮转动，进而引起轿厢失速“溜车”。造成制动器制故障的可能原因是制动器电气控制装置故障或者制动器机械部件故障。

（1）制动器电气控制装置故障分析

调阅该设备电气工作原理图，结合现场状况。制动器用2个独立的电气装置控制，控制制动器工作的一个接触器的主触点发生粘连、卡阻等故障未打开，制动器则无法打开，电梯停止运行。进行应急救援前已将电梯供电电源断开，且在进行应急救援操作前，进行各类相关试验时，制动器都能在失电状态下或故障监测状态下完成制动功能。控制柜内控制制动器工作的接触器能正常动作，连接触器结构和安装状况正常，没有出现触点烧蚀、粘连、卡阻等缺陷。基本排除因制动器电气控制装置故障引起制动器制动性能降低。

图5 左侧制动器

图6 右侧制动器

（2）制动器机械部件故障分析

图7 制动器结构简图

现场查看事件发生后曳引机两侧制动器状态，制动器制动块压在制动轮上，制动块与制动轮之间能塞进0.02 mm的塞尺。制动器固定螺栓无松动、间隙调整螺栓标记完整、制动器整体无损，在既有现场状态下按压两侧开放杠杆，制动器制动块动作灵活，并无卡阻现象。先前进行的上行制动工况曳引检查试验、125%额定载重量下行制动试验均表示该制动器在安装应急救援操作装置前制动性能、曳引轮曳引能力符合要求。因此，可判定该制动器在安装应急救援操作装置前制动器机械结构正常，完全满足制动性能要求。该设备制动器的结构如图7所示，主要由制动块、连接制动块的衔铁、磁轭、弹簧、线圈组成，制动器线圈得电时衔铁受到磁力作用，克服弹簧作用带动制动块，制动块脱离制动轮完成抱闸打开动作。线圈失电时，制动块在弹簧作用下，抱紧制动轮，完成抱闸打开动作。应急救援操作装置主要由内六角螺栓、开放杠杆、垫片组成，通过将内六角螺栓与衔铁内匹配的螺纹联接，持续间歇按压开放杠杆，完成救援操作。现场对同批次一台同型号规格设备的制动器（闭合状态）、应急救援操作装置进行测绘，如图8、9所示，具体制动器及救援操作装置相关尺寸如表1所示。此时：S+B+E+D+H+d=12 mm+56 mm+3 mm +1 mm+13 mm+1 mm =86 mm ＞L=79 mm。

图8 制动器螺纹孔局部图

图9 救援装置结构示意图

表1 制动器及救援装置部件尺寸

因此，当内六角螺杆完全与衔铁联接时，如果继续旋转内六角螺栓，螺栓头部压紧在垫片上，螺杆端部外螺纹与衔铁螺纹内螺纹联接，衔铁被抬起，制动块随之被提起。现场作业时，两侧制动器同时进行安装内六角螺栓操作，当制动器作用在制动轮上的力矩降低到一定程度，当M制< M转时，曳引轮开始转动，轿厢开始移动，一旦失速“溜车”，运行状态下使曳引轮停止转动所需的制动力矩较静止状态下所需的力矩大［3]，该型号规格的电梯电源控制回路中并未设置封星接触器，主电源断开状态下，永磁同步电机失速处于“发电机”状态，电动机内静止的三相绕组线切割旋转永磁体产生感应电动势，回馈至驱动回路，随着上行速度增加，电流增大到一定程度时将回路中电容器击穿［4]。然而，该设备制造单位并未在救援程序中明确安装内六角螺栓的注意事项，导致过度地旋转内六角螺栓，引起制动失效。

3 解决方案

应急救援操作装置作为电梯发生停梯困人解救的必备工具，肩负着安全转移被困乘客的任务，该起轿厢冲顶事件是在安装救援操作装置过程中发生的意外事件，因此要坚决杜绝该类事件的发生，必须从装置上进行改良优化。笔者拟提供以下2种便捷的改进方案。

（1）增加救援内六角螺栓螺杆长度，使L≥S+B+E+D+H+d。安装螺栓时，当螺栓端部螺纹顶住衔铁光孔孔底，无法旋转螺栓，即可按照救援程序说明进行按压开放杠杆，实施救援。当然，为方便现场安装和操作，结合开放杠杆形状及衔铁与磁轭间的间隙，以控制L-（S+B+E+D+H+d）=（3 ～5）mm为宜。

（2）将原有内六角螺栓及垫圈安装旋转进入衔铁螺纹孔内，直到垫圈下方预留开放杠杆的厚度H+（1～2）mm高度供杠杆容纳，并在螺栓及磁轭面上作标记。同时，将开放杠杆的环形金属圈切出可插入螺杆的开口，以便救援时将该杠杆直接插入垫片下方，按压完成松闸。

4 结束语

电梯的本质安全要求在设计、制造、安装、检验、管理、维护保养等环节采用合理的工艺、方法，保证设备在投入使用后能被安全地使用［5]。

分析本次应急救援状态下轿厢冲顶事件，发现该电梯救援操作装置产品设计存在缺陷，不符合电梯本质安全的要求。为避免类似事件的发生，必须优化该救援操作装置产品的机械结构。通过阐述救援操作失败与制动器抱闸失效的联系，笔者提出增加救援内六角螺栓螺杆长度和旋转固定内六角螺栓并切出开放杠杆开口升级救援装置机械结构的方法，从本质上解决救援时安装救援装置影响制动性能的产品缺陷。