电梯制动性能无载荷检测技术的探讨

郑信勇

（福建省特种设备检验研究院，福建龙岩 364000）

0 引言

2020年4月10日国市监特设【2020】56号“市场监管总局关于进一步做好改进电梯维护保养模式和调整电梯检验检测方法试点工作的意见”中的《电梯检测规则（试行）》要求：乘客电梯应每5年进行一次制动试验。《电梯检测规则（试行）》注A-15提出“经电梯型式试验机构确认，认为按照电梯整机制造单位制定的试验方法进行试验，能够判定是否达到本条所述要求时，可以采用该方法进行制动试验。”2021年4月市场监管总局出台市监特设函[2021]564号文件《市场监管总局办公厅关于开展电梯鼓式制动器安全隐患专项排查治理的通知》，可见国家层面对电梯制动器安全的高度重视。由于制动试验需要125%的额定载荷进行试验，试验过程中花费大量的人力物力，为使用单位和维保单位所诟病。因此，125%制动试验以及125%制动试验的替代方法开始吸引大家的关注。本文选择了对现有的电梯制动性能无载荷检测技术进行筛选，通过对各种测试方法的对比分析，找出一些能够便捷、高效、精准的电梯制动性能评价技术和方法，对电梯制动性能进行定性、定量检测和分析是十分有必要也是迫切需要的，是维护保养人员和检验人员所期望的技术，也是符合人们群众期望和政府工作导向的行为。

1 125%制动试验情况

1.1 125%制动试验的目的

125%制动试验的主要出发点是为了检验电梯的制动器的制动能力，间接验证了电梯八大系统的可靠性，尤其是曳引系统和电气控制系统的可靠性。制动试验可以形成对电梯制造质量和维保质量的一种倒逼机制，要求使用单位、维保单位都需要对在用电梯特别是老旧电梯要持续投入，形成持续、精准、全面的维护，从而保证了电梯能够持续安全运行[1-2]。

1.2 电梯125%载荷试验带来的问题和风险预防

目前最常见的检验手段是在轿厢承载125%额定载荷时直接进行电梯下行制动试验，但试验中存在一定的风险，尤其是在旧电梯上，可能会导致电梯悬挂系统的不可逆损坏，如：曳引绳脱离导向轮或反绳轮绳槽，甚至拉断，绳头组合的松动或损坏，轿厢龙门架严重变形，制动器故障等，导致轿厢在125%载荷时打滑、蹲底，限速器安全装置动作，导轨弯曲变形，导靴与导轨分离，可能还有其他不易发现的隐患，如控制系统和变频器在后续使用中出现故障。但这同时也证明了125%载荷试验的有效性和必要性[3]。

经过对载荷试验伤害的风险等级评估，可以通过下面的一些行动来预防这些风险。

（1）每次载荷试验前，应首先对使用资料进行审查，尤其是故障统计、故障分析、急修清单等，了解近几年的设备本体情况、使用环境情况，尤其是近5年来的电梯巡查情况、维保情况，重点关注是否进行过零部件的更换、是否进行过重大修理或者改造活动、是否发生过电梯安全事故。

（2）设备技术档案资料审查完后，再开始检验工作。进入机房后，应先以预设定的检修速度进行慢车试验，然后以电梯额定速度进行试验。整机试验应在所有单项试验无问题后进行。

（3）在检查过程中，建议将性能试验与使用环境都检查完后，尤其是对电梯平衡系数进行复测，再进行制动试验。

（4）在制动试验之前还可以进行100%额定载荷的向下制动，额载可靠制动的前提下再进行125%载荷试验[4]。

随着125%载荷试验的不断铺开，截止2020年应将2015年前投入使用的电梯都进行载荷试验，绝大多数的电梯都通过125%载荷试验，由于制动试验需要125%的额定载荷进行试验，试验过程中花费大量的人力物力，为使用单位和维保单位所诟病，尤其是随着检测市场的放开，检验周期的调整，因此125%制动试验以及125%制动试验的替代方法更加吸引大家的注意。

2 无载荷检测技术

2.1 曳引机静态制动力矩测试

根据GB/T 24478-2009《电梯曳引机》，电梯驱动主机的制动系统制式必须采用机电式制动(摩擦型)、曳引机的额定制动力矩要大于额定转矩折算值，制动器机械部件必须分两组进行设置，同时对应监测机械部件的动作情况等各方面进行了详细规定[5]。

所以衍生了对曳引机应用扭矩测试仪进行制动力矩测试。需要将曳引机固定在专用的曳引机测试工作平台，将曳引机、原动机、扭矩测试仪按照要求连接。通过单边制动臂逐一开闸测试，通过原动机对曳引机进行无极加载扭矩，一直到制动轮即将发生转动的临界点，绘出全程扭矩测试曲线。重复3次以上，要求制动扭矩测试平均结果必须大于曳引机额定制动力矩，这样就可以认为曳引机静态制动转矩测试满足标准要求。

力矩测试仪是用来测试电梯曳引机的静态制动力矩的。该测试方法的精确度比较高，但试验条件要求高，首先要有固定实验室，专业测试平台不能被移动，需要配套的测量仪器。使用扭矩测试仪的硬件条件，在电梯使用现场无法满足，比较适用于专业的曳引机生产制造厂商及实验。

2.2 永磁同步曳引机静制动力矩自动测试

随着GB7588-2003修改单的执行，电梯轿厢意外移动装置的监测子系统原理被大家所熟知。制动力矩测试方法也就应运而生了，通过电梯的静态制动力矩测试来验证制动性能的可靠性。由于曳引机静态力矩测试是在电梯轿厢完全停止时进行的，控制柜的变频器向驱动主机输出提前设定的直流电流，如果直流电流过大容易损坏控制柜内的变频模块。为了能够尽可能减小最小电流来测试驱动主机的功率，可以将轿厢和对重开到同一位置的就近层站，尽量减小轿厢和对重之间的不平衡力[6]。即利用变频器向驱动主机输出尽小的力矩，来验证驱动主机制动性能在一定力矩下是否能满足要求。

永磁同步曳引机静态制动力矩自动测试方法的主要特点如下。

（1）可操作性强。它利用轿厢和对重之间的不平衡力以及电梯停止时电机的输出，无需额外的设备和人员参与。

（2）与涉及人员和设备的测试方法相比，监控周期可以大大缩短，检测时电梯的安全性更高。

（3）如果检测到制动力矩不足，电梯将开启保护模式，不能再继续运行，从而降低因制动力不足而导致的风险。

（4）如果系统装设有远程监测系统，可以将测试结果通过远程监测系统上传到制造单位以及相关监管单位。这为实现电梯的按需保养迈出重要的一步[7-8]。但是这种方法依靠电梯本身的控制系统，比较适用于制造厂家/维保单位对曳引机的定期测试，不太适用于检验检测。

2.3 空载上下行制动法测试

在电梯上下运行过程中，当空载电梯以正常运行速度向下行驶至与对重相同的水平时，通过测量紧急制动车辆的平均向下制动减速度；当空载轿厢以正常运行速度向上运行至与对重相同的水平时，根据电梯制动减速度和制动力矩，以及电梯系统的负载力矩和惯性矩之间的关系，通过制动性能公式，以此来核算电梯的制动性能是否能够达到标准要求[9]。

该方法的实施流程：（1）将加减速度测试仪放置在空载轿厢地板中心；（2）空载电梯以额定速度向下运行，当轿厢与对重在井道内处于相同的水平时，切断电机和制动器的电源，通过加减速测试仪对轿厢下行制动平均减速度进行记录；（3）空载电梯以额定速度向上运行，当轿厢与对重在井道内处于相同的水平时，切断电机和制动器的电源，通过加减速度测试仪对轿厢上行制动平均减速度进行记录；（4）将测得的空载电梯上行、下行制动平均减速度带入制动性能公式，如果满足公式，则确定电梯制动器制动性能满足标准要求，如果不满足公式，则确定电梯制动器制动性能不满足标准要求。

空载上下行制动测试法主要特点是：电梯轿厢空载正常运行，不需要载荷，检测成本低，操作简单，测试方便，检测效率高[10]。但是该方法建立在理论推理计算基础上，还需要进行125制动试验的进一步验证。

2.4 基于电梯平衡系数的检测方法

利用电梯空载时向对重方向的偏载，能够实现对任意平衡系数电梯的检测，使用电梯空载稳速下行时的输出电流关联平衡系数，利用电梯的这两个高特征参数，将电流通过转矩与电梯载荷相关联，给出及准确的检测电流数值，从而精确检测制动力是否标准要求。

该方法的实施主要包括：首先通过查验监检验收报告查到电梯的平衡系数；接着通过直接测量获取电梯空载下行稳速时的驱动主机输出电流，并通过公式折算出驱动主机检测的输入转矩。最后，在制动力检测时，令电梯处于空载状态且制动器处于闭合状态，利用电梯控制系统使用电梯驱动主机向对重方向输出检测转矩；施加检测转矩后，判断驱动主机是否转动，如果转动，则说明制动力不足，不满足要求。

该方法检测时间短，不影响电梯的正常使用，可以设置合理的周期自动检测，如果监测合格，该电梯的制动力完全能够保障电梯的安全可靠运行。但该检测方法折算的转矩可能较大，对摩擦式制动器可能造成磨损。

2.5 电梯静态液压测试方式

电梯静态液压测试技术利用液压千斤顶，给轿顶施加一定的力，来测试电梯轿厢制动力及电梯的导向系统是否完好[11]。

该方法的实施主要包括操作台（操作台上设置有压力传感器和数据采集盒）、千斤顶（千斤顶垂直放置在要传感器的上端，千斤顶上还放置顶柱，顶柱的上方固定在电梯主机的工字钢上）和采集终端。将电梯停在接近机房的顶楼位置，将电梯静态测试机构在轿厢顶和电梯主机之间安装好，具体为测试装置通过千斤顶、顶柱和操作台在主机的工字钢和轿厢顶上的工字钢之间施加作用力，而在操作台和千斤顶之间放置一个压力传感器，通过压力传感器测量出施加给轿厢的力。测试时，将操作台放置于电梯轿厢顶端工字钢上，再将压力传感器与数据连接，放置于操作台上，千斤顶垂直放置在压力传感器上端，顶柱放置在千斤顶上，且保证顶柱放置在电梯主机疯子方正下方，顶柱下端与千斤顶上端凹槽配合，通过调节电梯轿厢升降，使得柱顶上端刚好顶在电梯主机工字钢上，然后操作人员摇动液压调节杆，将顶柱抬起，在顶柱抬起的过程中，实时采集压力传感器的信息，通过智能终端，将压力传感器的变化值绘出曲线，显示符合条件的最大测试力。

电梯梯静态液压测试的特点是：可解决1.25倍额定载荷对电梯的破坏较大，对于老旧电梯试验存在较大风险的技术问题，但是该方法只适用于有机房电梯，且轿顶必须轿厢横梁，另外对机房工字钢布置要求较高，不能够普遍推广。

2.6 电梯静态测试和空载动态检测结合的检测方式

电梯静态测试和空载动态检测结合的检测方法，空载动态检测通过空载电梯正常运行时测量轿厢的制停距离、制停速度、加速度和加加速度，通过对电梯运行过程的建模分析得出制动器的制动力。静态检测也是通过借鉴UCMP中的自监测子系统原理，通过外置的变频器对电梯驱动主机外输一定的测试电流，来检测电梯制动器能否满足1.25倍额定载荷制动试验所需要的制动力。通过静态和动态试验比对验证，最终实现无载快速检测[12]。

动态测试装置由转速测试仪和动态测试工装组成，静态测试装置由驱动主机变频控制器、电流传感器和智能终端组成。动态测试时，在电梯机房限速器上安装电梯动态测试仪器，测速轮紧贴在限速器轮，在电梯运行时由限速器轮带动测速轮旋转，测试电梯制停距离、制停速度。在静态试验前，需要拆除驱动主机电源输入端的进线，将外置变频控制器的电源输出线连接到驱动主机的输入端。当驱动主机制动器未打开时，逐渐向驱动主机加载电流，以产生驱动扭矩。外接的电流监测模块实时监测输入的电流变化，直到1.25倍额定载荷制动试验所需要扭矩值。在整个过程中，如果驱动主机能够一直保持静止，则表明制动力是能够满足要求的。电梯梯静态测试和空载动态检测结合的检测方式的特点是：该方法较好地综合前面所述的几种测试方法的优点，不失为一种较好的方法。

3 结束语

通过分析目前对电梯制动性能无载荷检测技术的分析比较，目前，通过空载试验有效评价电梯有载下行制动性能的方法和测试设备很少。另外，现有的检测技术只提供了检测结果，未提供整个制动过程分析，明确导致制动性能下降的具体因素，例如控制系统响应时间、制动器动作响应时间等更详细的内容，以便能够根据这些数据，为电梯制动性能的调整提出方案和整改方向。在提高现场检验的准确度、便捷度的同时，还提升了检验的服务质量、服务水平。

随着检验方法的不断创新发展，新的检验技术也将不断更迭，会有更好的检测方案和电梯发展技术和要求相适应，保证电梯的安全运行。