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为牵引电梯制动器打滑提供二级保护

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牵引电梯可能发生的最危险的事情之一是由于制动打滑导致的剪切。 不幸的是,它也是最难预防的一种,因为它可能源于传统控制模式电梯的缺陷。 在电梯整个安全系统的长期演进过程中,很多功能都得到了改进和加强,但说到最重要的安全保护之一——刹车——仍然存在挑战。

电梯的机电抓绳装置可以在一定程度上为制动器提供二级保护。 然而,并不是所有的电梯都设置了机电式抓绳装置,而且由于近年来同步电机在电梯中的广泛应用,越来越多的机组在制造时没有设置抓绳装置。 这意味着许多电梯无法使用抓绳装置来防止剪切事故。 本文讨论了寻找一种通用方法来提供二级保护以防止制动器打滑的挑战。

防止门联锁和制动电路短路的问题可以通过电路硬件和软件升级来解决。

电梯剪切事故是如何发生的

电梯剪切事故可能发生三种方式之一:电梯门联锁故障、电控制动故障或机械制动故障。 当出现电梯门互锁故障时,例如门互锁电路短路时,一旦轿外或轿内信号注册,电梯应直接开门运行,因为控制系统可能会误认为是关闭的.

此外,如果制动控制电路短路或触点熔接在一起,电梯应直接开门运行,因为制动器不能在通电时制动。 只要车开着车门行驶,就很容易发生剪切事故。 为了避免这种危险情况,门联锁和制动控制电路必须增加防短路(或焊接)保护,以便在电路短路时自动停止操作。 防止门互锁和制动电路短路的问题可以通过电路硬件和软件升级来解决。

对于机械制动故障,解决方案要复杂得多。 当电梯在层站停车时,机械制动系统保证了停车的可靠性。 如果机械制动力不足,电梯在开门时也会出现打滑现象。 由于这个问题源于制动器本身,因此电梯必须使用另一种安全保护装置。 但是,其他现有的安全保护装置并不像制动器那样可以提供最有效的剪切事故保护。 此外,给电梯增加新的保护装置并不容易。

其他安全装置的有效性

机械和电气安全装置都可能发生故障,从而导致严重后果。 适当的二级保护可以防止这种情况。 电梯制动器也可能失灵,可能导致严重事故。 但现在,当刹车失灵导致剪切事故时,大多数其他安全装置都无法提供更好的二次保护。

电梯的安全钳是用于超速保护的重要机械安全装置。 它不是设计用于低速或中低速的,因此它不能在低速或中速剪切事故中提供保护。 如果是这样,它的工作频率会显着增加,对导轨造成更大的损坏。 此外,为了防止剪切事故,必须有一个电气监控装置来衡量它们的可能性。 一旦面临剪切事故制动失效的风险,电子监控装置就会触发安全钳。 然而,现在所有的安全钳都必须由机械动作触发,使得这种装置无法提供防止剪切事故的二级保护。

如果对其运动控制系统进行了适当的修改,抓绳装置可以比其他安全组件更好地防止剪切事故。

缓冲器是重要的机械安全装置,但其防范剪切事故的能力非常有限。 缓冲器仅在两种非常特殊的情况下提供有效保护——即,当电梯直接停在顶层并刚刚滑上时,或停在底层并刚刚滑下时。

如果对其运动控制系统进行了适当的修改,抓绳装置可以比其他安全组件更好地防止剪切事故。 然而,抓绳装置有其局限性。 抓绳装置分为机械式和电气式两种,只有机电式抓绳装置才能对制动器进行二次保护。 纯机械的抓绳装置不能。 更重要的是,由于近年来同步电机的使用,越来越多的电梯,包括无机房电梯,在制造时都没有设置抓绳装置。 至于电梯中的其他电气安全装置,由于最终的保护是由制动器来完成的,一旦该系统发生故障,电气安全装置也会失效。

归因于刹车打滑的剪切事故

如果制动力不足,电梯很容易打滑,无论是轻载还是满载。 根据电梯规定,平衡系数应在40-50%之间。 如果一台电梯额定载重1000公斤,平衡系数中间值为45%,那么轿厢最轻时最大偏载只有450公斤,轿厢最轻时最大偏载可达650公斤。过载,即额定负载的 110%。 尽管在轻载条件下可能会发生归因于制动器故障的打滑,但它们主要发生在满载或过载情况下。

2011 年 XNUMX 月,中国重庆发生因刹车失灵导致的剪切事故,造成一名男子死亡。 事故发生前,一辆电梯轿厢满载着货物到上层,停在顶层平台附近。 门开了。 与此同时,车门还开着,开始滑倒。 在此过程中,该男子的头部被卡在轿门顶部和底部层门之间。 受伤男子被送往医院,但伤势过重,数日后死亡。 事后调查发现,电梯制动力不足,平衡系数较小,因为一旦轿厢满载,电梯打滑,导致剪切事故。

设备协同工作形成完整的安全系统

如前所述,任何其他安全装置的独立作用都无法超越制动器,这是防止剪切事故的关键。 但是,如果独立的安全设备可以协同工作,形成一个完整的安全系统,场景就会大大改善。 当发生剪切事故时,主要失效部件通常是制动器。 其他安全装置的功能——门联锁、轿门、检查操作、缓冲等——可能不成问题,但如果它们能相互配合,它们就可以发挥重要的二级保护作用,防止相关剪切事故。刹车故障。 在完善的保护系统中,相互协调配合的设备可以弥补各个部件的弱点,形成新的、强大的功能。 因此,完美的保护系统不会因为孤立的组件故障而崩溃,因为其他组件会弥补这一点,从而使系统以不会伤害人员或设备的安全方式停止。

接下来,本文介绍了一种牵引电梯中的抗剪功能,该功能可用作制动器的一般二级保护。 它包括重新调平过程,该过程与早期功能类似,但有很大不同。 早期电梯的速度和平层控制能力通常较差,难以一次性准确平层。 为了解决这种情况,早期的电梯使用了自动再平层功能。 随着时间的推移,速度和调平控制得到改善,重新调平不再受欢迎。

以剪切保护为目的的重新平层可能类似于早期电梯的简单重新平层,但有本质区别。 首先,早期的电梯在制动器正常工作时进行再平层,但在制动器失灵时进行剪切保护再平层。 其次,早期电梯再平层的目的只是为了准确平层,而再平层的目的是为了防止剪切事故的发生。 第三,简单的再整平是单一的方法,但剪切保护的再整平涉及组件之间的合作,形成一个综合。

图 1 说明了防止牵引电梯剪切的基本控制过程。 这个过程主要是对制动器进行二次保护。 虽然门互锁和制动器短路也可能导致剪切事故,但我在之前的文章(电梯世界,2011 年 XNUMX 月)中讨论了这种情况。 基本思路如下。

设备合作流程

首先,我们需要监控装置(如电气的触点熔接或短路、轿厢平层位置或解锁区位置的监控装置,或其他相应的装置或软件)来确定制动器的故障状态。 当电梯到达层站时,监控装置首先检测门联锁和制动电路中的电路是否短路。 如果门联锁电路或制动电路短路,监控装置应断开安全链电路,切断主电机并制动停止电梯。 由于主电机和制动器只要断开电源就没有问题,电梯运行就可以终止。 并且,如果门联锁或制动电路中没有检测到短路,则监控装置应检测解锁区域的移动位置。

在完善的保护系统中,相互协调配合的设备可以弥补各个部件的弱点,形成新的、强大的功能。

如果断电后轿厢在开门时继续移动,且移动距离与平层精度位置较大,则可以断定制动器有问题。 一旦确认制动故障,保护系统应立即采取更复杂的二级保护措施,以防止潜在的剪切事故。 第一步应该是向救援服务发出警报,例如启动警报。 警报响应者应与激活其他自动保护措施一起进行,因为尽快获得现场帮助至关重要。

如果电梯轿厢直接停在顶层并向上滑动,或在底层并向下滑动,当事故发生时,控制系统不需要启动再平层过程,因为在这种情况下,缓冲器可以防止剪切事故。 但是,在其他情况下,如果汽车停在某个楼层并在开门时滑倒,则应立即启动该过程。 也就是说,如果轿厢已经在解锁区的下边缘向下滑动,则电梯应立即通电向上平层。 反之,如果轿厢在解锁区的上边缘向上滑动,则应立即给电梯机器通电以向下重新平层。 由于向上滑动的过程与向下滑动的过程类似,我们只分析后者。

在平层过程中,控制系统首先发出语音提示乘客离开轿门区域,然后强制关门。 发生电梯剪切事故需要两个条件——层门和轿门的打开,以及层门和轿门的剪切运动。 只要这两种情况不同时发生,就可以有效防止剪切事故的发生。

当车门在开锁区关闭时,应保留在入口处有人或多人被撞击时重新打开车门的功能,但应立即再次关闭车门。 如果有乘客在此过程中被门撞到,门应再次打开,依此类推。 但是,一旦轿门完全关闭,轿厢的开门按钮就应该无效化,以防止乘客打开,这是非常危险的。 轿厢最好设置机械锁门,该门只能通过在解锁区的层站才能打开,从而防止电梯在解锁区外运行时乘客打开门。

由于刹车失灵,在保护过程中已经到达层层的轿厢可能会再次打滑,但只要车门没有关闭,轿厢就应重复平层过程,并继续使用语音提示引导乘客离开层层。车门区域,直到车门关闭。

为避免机器在过短的时间内启动过多的频率,防剪保护应尽可能降低整平的频率。 因此,应在与滑动相反的方向执行重新调平。 换句话说,滑动和重新调平的基本过程应该交替进行。 此外,应尽可能延长转换时间——即,重新平层过程应在汽车滑到解锁区域边缘时启动——理想情况下,重新平层过程应延伸到解锁过程的中间另一侧区域:超过着陆高度但未到达解锁区域的边缘。

在图 1 中,电梯在轿厢到达层站时停止再平层过程只是一种简单的方式。 在防止剪切过程中,再平层速度应尽可能慢(不超过0.3mps),电梯应有符合相关要求的电气安全触头(或安全电路),防止轿厢的一切运动在门打开的情况下在解锁区域外。

因为监控系统会在刹车失灵后自动发出警报,通知救援人员,当救援人员到达现场时,他们也可以停止重新平层过程,选择合适的方法来救援乘客。 在救援人员到达之前,如果电梯门能够自动关闭,则可以自动停止再平层过程。 在此期间,轿厢负荷接近额定负荷或超载时,应关门缓慢向下运行至底层; 轿厢接近轻载时,应缓慢向上运行至顶楼,关门,故障锁止,等待乘客救援。

在此过程中,部分乘客可能会强行打开车门逃生。 这将意味着负载减少,这可能意味着在电梯轿厢以额定负载或超载到达底层后,由于负载较轻,轿厢向上滑动。 在此期间,如果部分乘客继续逃跑,仍有可能发生剪毛事故。 换句话说,如果轿厢在解锁区的上边缘向上滑动,则应重新启动向下过程的重新平层。

如果在保护过程中电梯门再次关闭,则电梯应运行至顶层并以故障锁止方式停止。 当轿厢从底层到达顶层时,即使有乘客打开轿门逃生,轿厢也会比以前轻,不能向下滑动; 因此,它不需要重新调平。 如果轿厢在顶层最高位置向上滑行,有乘客在逃生时跳下,轿厢围裙可以防止他们掉入坑内。 因此,汽车围裙应具有足够的长度和刚度以进行此类保护。 根据标准要求(例如EN 81-1),汽车围裙垂直部分的高度至少应为0.75 m。 如果围裙有足够的刚度,这个高度是安全的。

就电梯的整体安全性而言,制动器可能是最需要二次保护的部件。

如果刹车失灵,轿厢在开门状态下滑到解锁区边缘,应启动再平层过程,以防止牵引电梯发生剪切。 操作是否有任何安全问题? 不,它没有。 部分电梯仍采用开锁区开门的平层方式,以提高开门效率。 当汽车在车门打开的情况下移出解锁区域时,这会带来安全问题。 在一些技术标准中,允许电梯轿厢在其门打开的情况下在解锁区域内平层或重新平层。 但平层或再平层的速度是有限制的,所以必须有符合相关要求的电气安全触头(或安全电路),防止轿厢在车门打开的情况下全部移动到解锁区外。

牵引电梯的防剪保护不仅有这些要求,而且安全性更好。 这是因为如果刹车打滑,一般电梯的电气安全触点就会失效。 具有防剪保护功能的电梯可以在轿厢滑到解锁区边缘时通过重新平层来防止轿厢移动到解锁区外。 同时,防剪保护还可以防止汽车在车门打开的情况下移出解锁区域。

在刹车失灵的情况下,重新平层的轿厢可能仍会打滑,但只要轿门没有关闭,轿厢打滑后应重复重新平层过程。 通常,这不应导致机器在太短的时间范围内出现太多频率。 由于再平层速度较慢,即使再平层后制动器再次打滑,打滑的初始阶段仍然缓慢。 虽然打滑的速度可能会逐渐增加,但这个过程会在它发生之前被重新平层操作终止。 因此,乘客有足够的时间在第一次或第二次改变滑移和重新平层的循环中做出反应。 由于在重新平层过程中使用了语音提示,因此很有可能所有乘客都能够快速逃离轿厢并且门会自动关闭。 但如果不逃走,这时候就会从车门后退,车门会自动关闭。 在任何一种情况下,只要轿门已关闭,防剪保护就可以终止重新调平过程。 所以,一般情况下,保护不应导致机器在过短的时间内出现过多的频率。

总结

电梯部件可分为工作和保护两种。 工作组件通常处于工作状态,因此它们必然会有一些磨损,最终会随着时间的推移而失效。 这些重要的工作部件应该得到保护,以避免由于它们的故障而可能造成的严重后果。 保护组件通常不会在正常操作中工作,因此在很大程度上避免了它们的磨损。 因此,一旦工作组件出现故障,保护组件应保护或更换它们。 例如,曳引轮上的绳索和驱动机的控制器是典型的工作部件,而安全钳和缓冲器是典型的保护部件,在电梯正常运行时不工作。 如果曳引轮上的所有绳索因过度磨损而断裂,安全钳将通过将轿厢夹在导轨上来保护轿厢。 并且,如果电梯在失控时运行到其终端位置,缓冲器将终止其运行。

电梯有一些既能工作又能保护的特殊部件,例如制动器。 虽然它是一个非常重要的工作组件,但许多其他工作组件在出现故障时也需要它的保护,因此它也是一个非常重要的保护组件。 就电梯整体安全而言,制动器可能是最需要二次保护的部件。

防止刹车打滑是一个比较困难的提议,因为这种保护应该由刹车来完成。 但是,如果制动器本身不工作,则引入由其他各种保护方法形成的新的、全面的保护是非常重要的。 如果解决了电梯中低速制动打滑的问题,电梯的整体安全性能将得到显着提高。

通过进行适当的调整并使用现有组件的适当组合,人们可以实施一种重要的新型二级保护,以防止牵引电梯剪切。 由于该过程涉及控制系统改进而不是组件添加,因此它几乎可用于所有电梯。

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