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制动器及相关安全问题的探讨
——迅达集团(中国)总工 蔡金泉
2010-12-13 16:21:19  作者:  来源:《赛尔电梯市场》90期
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  •   一、国内外新标准的相关规定

  一、国内外新标准的相关规定

  (一)、EN81-1:1998+A3标准及相关内容

  EN81-1:1998+A3标准简介

  l 取代EN81-1:1998

  l 包含EN81-1:1998、勘误表、 EN81-1:1998 A1和EN81-1:1998 A2

  l CEN于2009年8月13日批准

  l 2009年12月发布

  EN81-1:1998+A3标准相关内容

  9.11 轿厢非受控移动的保护

  9.11.1 电梯应配备一种装置,阻止轿厢当厅门不在锁闭位置且轿门未在关闭位置时的非受控移动。如电梯驱动主机或轿厢安全运动所依赖的驱动控制系统的任一单一部件失效的后果,不包括悬挂绳或链及主机曳引轮、鼓或链轮的失效。 (注:曳引轮的失效含曳引力的不足。)

  9.11.2 该装置应检测轿厢的非受控移动,并使轿厢停止并保持停止。

  9.11.3 该装置应能在没有那些在电梯正常运行时控制速度、减速或制停轿厢并保持停止部件的参与下达到要求。 除非这些部件存在内部冗余度且其正确工作受到自监控

  注:符合12.4.2的制动器被认为具有内部冗余度。

  使用制动器的情况,自监控可以包括制动器机械正确开启的确认或制动力的确认。如果检测到失效,应防止电梯的下一次正常运行。自监控装置应进行型式试验。

  9.11.4 该装置制停元件应作用于:

  a) 轿厢;或

  b) 对重;或

  c) 钢丝绳系统(悬挂绳或补偿绳);或

  d) 曳引轮(例如直接作用在曳引轮,或作用于最靠近曳引轮的曳引轮轴上)。

  装置的制停元件或保持轿厢制停的装置可以与下列情况共用:

  ——防止下行超速,

  ——防止轿厢的上行超速(9.10)

  装置的下方向制停元件可以与上方向的制停元件不同。

  9.11.5 装置制停轿厢的距离:

  ——自检测到轿厢非受控移动的层站不超过1.20 m,且

  ——层门地坎至轿厢护脚板最低部分的垂直距离不超过 200 mm,且

  ——轿厢地坎至层门门楣或层门地坎至轿门门楣的自由距离不小于1.00 m(见图4)。

  上述值在轿内有任何载荷、达到100%额定速度的情况下获得。

  9.11.6 制停过程中,装置的制停元件在使轿厢制停时,其减速度不得超过:

  ——上方向非受控移动时1 gn,

  ——下方向安全钳达到的数值。

  上述值在轿内有任何载荷、达到100%额定速度、从层站平层位置离开的情况下获得。

  9.11.7 轿厢的非受控移动至少由一个开关装置且至少在轿厢离开开锁区域(7.7.1)时检测到。 该开关装置应:

  ——符合14.1.2.2的安全触点,或

  ——其连接方式满足14.1.2.3对安全电路的要求,或

  ——满足14.1.2.6的要求。

  9.11.8 该装置动作时,应使一个符合14.1.2规定的电气安全装置动作。 (注:可以与9.11.7的开关装置共用。)

  9.11.9 该装置动作后或自监控装置显示装置的制停元件失效时,应由称职人员使其释放或电梯的复位。

  9.11.10 该装置释放时,应不需要接近轿厢或对重。

  9.11.11 释放后,该装置应处于正常工作状态。

  9.11.12 如果该装置需要外部的能量来驱动,当能量没有时,该装置应能使电梯制动并使其保持停止状态。带导向的压缩弹簧除外。

  9.11.13 轿厢非受控移动的开门保护装置是安全部件。应根据F8的要求进行验证。

  轿厢非受控移动的典型原因

  • 制动器机械卡阻或调整不当

  • 制动鼓或制动盘遭受油污染

  • 制动衬过度磨损

  • 齿轮减速机构的失效

  • 电梯平衡系数超过规定范围致使存在超过制动器制动能力的可能

  • 轿厢有效面积超过规定范围致使存在超过制动器制动能力的可能

  • 电气故障

  (二)、GB24804-2009标准简介

  GB24804-2009标准简介

  l 《提高在用电梯安全性的规范》

  l 等同采用EN81-80:2003

  l 强制性国家标准

  l 2010年09月01日起实施

  此标准是关于如何使现有电梯达到与新电梯的同等安全水平的标准。

  GB24804-2009汲取了最新的成果:

  ——标准和规范

  ——方法和体系

  ——风险评估方法

  基于风险评估的优先改善和升级:

  • 允许逐步地改善安全性

  • 根据严重程度、概率等级和优先等级,有推荐的时间表

  • 包括74项的主要危险表

  •第53项主要危险:

  

  • 第53项主要危险的危险等级为:P1

  • P1级危险:应在短时间内解决

  GB24804-2009标准相关内容

  5.9.4 轿厢上行超速和开门状态下轿厢的意外移动

  b)曳引机应按照5.12.1的规定设置制动器;

  c)当制动器和曳引轮之间的故障是主要风险时,该电梯应具有防止轿厢开着门意外上行或下行的安全装置,或将该曳引机更换为符GB7588要求的曳引机。(注:对上述a)至c)要求,视具体情况逐项进行评定,考虑的具体情况如:三轴承曳引机轴、制动器的设计、额定速度、最大偏载、提升高度、现有的顶部间距、轿厢高度、减速比、蜗轮的设计、蜗轮的齿数、蜗轮的紧固、使用时间和使用频次等。)

  5.12.1 在用曳引式或强制式电梯的机-电式制动器应符合GB7588-2003的12.4.2要求。

  中国关于GB24804-2009标准的执行:

  • 标准的部分章节或附录为推荐性的

  • 强制执行的时间表需要政府具体规定

  (三)、GB7588-2003对制动器的要求

  12.4.2 机—电式制动器

  12.4.2.1 当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度向下运行时,操作制动器应能使曳引机停止运转。在上述情况下,轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减度。所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器机械部件应分两组装设。如果一组部件不起作用,应仍有足够的制动力使载有额定载荷以额定速度下行的轿厢减速下行。电磁线圈的铁心被视为机械部件,而线圈则不是。

  12.4.2.2 被制动部件应以机械方式与曳引轮或卷筒、链轮直接刚性连接。

  12.4.2.3 正常运行时,制动器应在持续通电下保持松开状态。

  12.4.2.3.1 切断制动器电流,至少应用两个独立的电气装置来实现,不论这些装置与用来切断电梯驱动主机电流的电气装置是否为一体。当电梯停止时,如果其中一个接触器的主触点未打开,最迟到下一次运行方向改变时,应防止电梯再运行。

  12.4.2.3.2 当电梯的电动机有可能起发电机作用时,应防止该电动机向操纵制动器的电气装置馈电。

  12.4.2.3.3 断开制动器的释放电路后,电梯应无附加延迟地被有效制动。(注:使用二极管或电容器与制动器线圈两端直接连接不能看做延时装置。)

  12.4.2.4 装有手动紧急操作装置(见12.5.1)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。

  12.4.2.5 制动闸瓦或衬垫的压力应用有导向的压缩弹簧或重铊施加。

  12.4.2.6 禁止使用带式制动器。

  12.4.2.7 制动衬应是不易燃的。

  二、制动减速度数值的探讨

  (一)、GB7588-2003关于制动减速度的规定

  l 12.4.2.1 当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度向下运行时,操作制动器应能使曳引机停止运转。在上述情况下,轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减速度。

  l 9.8.4 减速度在装有额定载重量的轿厢自由下落的情况下,渐进式安全钳制动时的平均减速度应为0.2g n-1.0g n。

  l 10.4.3.3 耗能型缓冲器应符合下列要求:

  a)当装有额定载重量的轿厢自由落体并以115%额定速度撞击轿厢缓冲器时,缓冲器作用期间的平均减速度不应大于1g n;

  b) 2.5 g n以上的减速度时间不应大于0.04s。

  (二)、高速铁路的紧急制动减速度

  来自武广高铁的报道:

  • 时速:360km/h (100m/s)

  • 制动距离:5km

  • 平均制动减速度:1m/s2

  (三)、航天飞机的制动减速度

  航天飞机的制动减速度

  • 着陆时以约110m/s的速度运行,降落伞开启 时速度为95m/s,降落伞完全打开速度进一步下降;

  • 72m/s时在降落伞和制动系统的组合作用下开始制动,直至21m/s,减速度为2.5m/s 2 。减速距离948.6m,持续时间约20.4s;

  • 21m/s时降落伞脱落,在制动系统的作用下继续减速,减速度≦1.8m/s。 (a=-1.8m/s 2,11.7s后V=0m/s) 。(见图2)

  垂直电梯制动减速时人的状态

  • 上行制动时,人处于失重状态

  • 下行制动时,人处于超重状态

  • 两种状态对人的影响不同

  电梯制动减速的限值

  • 应考虑普通乘客的承受能力

  • 应考虑亚洲乘客的身体状况

  人体承受的加速度限值

  • 过山车快速俯冲,重力加速度达到5g(米/ 秒),人们感到头晕恶心

  • 人体处于重力加速度时,脚部是最脆弱的部位,该状态下会导致足底血液逆流向大脑

  • 在4~5g垂直重力加速度值下持续5~10秒,人体就会出现隧道视觉,然后失去知觉

  • 战斗机垂直飞行时可达到9g,如果加速度再大,飞行员就会失去知觉,许多飞行员都穿着重力加速度服,可避免血液向上涌至大脑。

  三、150%静载试验问题

  (一)、GB7588-2003的规定

  D2 试验与验证

  h) 曳引检查(见9.3)

  对8.2.2所列特殊情况,轿厢面积超出表1规定的载货电梯,除按上述1)、2)、3)要求进行曳引检查外,还须用125%轿厢实际载重量达到了轿厢面积按表1规定所对应的额定载重量进行静态曳引检查。对8.2.2所列非商用汽车电梯,则须用150%额定载重量进行静态曳引检查。

  (二)、TSG T7001-2009新检规的规定

  8.12静态曳引试验A(B)

  对于轿厢面积超过相应规定的载货电梯,以轿厢实际面积所对应的1.25 倍额定载重量进行静态曳引试验,对于轿厢面积超过相应规定的非商用汽车电梯,以1.5 倍额定载重量做静态曳引试验,历时10min,曳引绳应当没有打滑现象。

  四、制动能力的检测与调整

  测试载荷和方法

  l 额定载荷、额定速度、下行、井道中部、急停

  l 空载、额定速度、上行、井道中部、急停

  l 超载125%、额定速度、下行、偏井道底部、急停

  l 以制动减速度或制动距离数值作为判定和调整依据

  总结

  1. 制动器不是安全部件,但是涉及安全的重要部件,在设计、制造、安装、试验和保养环节应由足够的重视。

  制动器机械故障可能导致电梯的非受控运行,造成人员伤亡和设备损坏。

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