电梯超速和断绳保护技术-安全用电梯指南

当电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵、制动力不足、超载以及拖动绳断裂等原因都会造成轿厢超速和坠落,因此,必须有可靠的保护措施。

防超速和断绳的保护装置是安全钳—限速器系统、上行超速保护系统。

安全钳是一种使轿厢（或对重）停止向下或向上运动的机械装置,凡是由钢丝绳或链条悬挂的电梯轿厢均应设置安全钳。当底坑下有人能进入的空间时,对重也可设安全钳。安全钳一般都安装在轿架的底梁上,成对地同时作用在导轨上。限速器是限制电梯运行速度的装置,一般安装在机房。当轿厢上行或下行超速时,通过电气触点使电梯停止运行；当下行超速时,电气触点动作仍不能使电梯停止,速度达到一定值后,限速器机械动作,拉动安全钳夹住导轨将轿厢制停；当断绳造成轿厢（或对重）坠落时,也由限速器的机械动作拉动安全钳,使轿厢制动停在导轨上。

限速器和安全钳动作后,必须将轿厢（或对重）提起,并经称职人员调整后方能恢复使用。限速器—安全钳联动装置如图3-48所示,安装在轿厢上梁的连杆联动示意图如图3-49所示。

图3-48 安全钳—限速器联动装置

1—张紧轮 2—安全钳 3—连杆 4—限速器 5—限速器绳 6—安全操作拉杆 7—拉杆

图3-49 上梁的连杆联动示意图

1—限速器钢丝绳 2—安全开关 3—连杆 4—复位弹簧 5—提拉杆

轿厢上行超速保护装置是安装在曳引驱动电梯上,在电梯上行超速到一定程度时用来使轿厢制动停止或有效减速的一种安全保护装置。它一般由速度监控装置和减速装置两部分组成。通常采用双向限速器作为速度监控装置检测轿厢速度是否失控。减速装置则包括安全钳、夹绳器和安全制动器,分别作用于轿厢或对重、钢丝绳系统（悬挂绳或补偿绳）和曳引轮。安全制动器作为上行超速保护装置必须直接作用在曳引轮或作用于最靠近曳引轮的曳引轮轴上,目前在无机房电梯永磁同步电动机上通常就是利用直接作用在曳引轮上的制动器作为上行超速保护。这种制动器机械结构具有冗余设计,符合安全制动器的要求,不必考虑其失效。同时由于它直接作用在曳引轮上,曳引机主轴、轴承等机械部件损坏不会影响其有效抱闸制停。现在使用最多的一种上行超速保护装置——夹绳器的结构如图3-50所示。

图3-50 夹绳器的结构

1—防护罩 2—复位螺杆 3—定制动板 4—动制动板 5—衬板 6—导向轴 7—尼龙挡圈 8—挡圈 9—弹垫 10—连臂 11—滑动轴 12—紧固螺栓 13—轴销 14—转轴螺栓 15—电磁铁 16—锁钩 17—复位开关

（1）限速器

限速器按其动作原理可以分为摆锤式和离心式两种。图3-51所示为上摆锤式限速器,利用绳轮上的凸轮,在旋转过程中与摆锤一端的滚轮接触（摆锤摆动的频率与绳轮的转速有关）。当轿厢速度超过额定速度预定值时,摆锤振动,使超速开关动作,从而切断电梯的控制回路,使制动器失电抱闸。如轿厢速度进一步增大,摆锤的振动幅度增大,使摆锤的棘爪进入绳轮的止停爪内,从而使限速器停止运转。

离心式结构的限速器又可分为垂直轴转动型和水平轴转动型两种。目前常用的为水平轴转动型,其主要特点是结构简单可靠性高、安装所需要的空间小,图3-52为离心式限速器的典型结构。它的动作原理是:两个绕各自枢轴转动的甩块由连杆连接在一起,以保证同步运动。甩块由螺旋弹簧固定。限速器绳轮在垂直平面内转动,如果轿厢速度超过额定速度预定值时,甩块因离心力的作用向外甩开,使超速开关动作,从而切断电梯的控制回路,使制动器失电抱闸。如轿厢速度进一步增大,甩块进一步向外甩开,并撞击锁栓,松开摆动钳块。正常情况下,摆动钳块由锁栓栓住,与限速器绳间保持一定的间隙。当摆动钳块松开后,钳块下落,将限速器绳夹持在固定钳块上。固定钳块由压紧弹簧压紧,压紧弹簧可利用调节螺栓进行调节。此时,绳钳夹紧了限速器绳,从而使安全钳动作。当钳块夹紧限速器绳使安全钳动作时,限速器绳不应有明显的损坏或变形。

图3-51 上摆杆凸轮棘爪式限速器

1—调节弹簧 2—制动轮 3—凸轮 4—超速开关 5—摆杆

图3-52 离心式限速器的典型结构

1—限速器绳轮 2—甩块 3—连杆 4—螺旋弹簧 5—超速开关 6—锁栓 7—摆动钳块 8—固定钳块 9—压紧弹簧 10—调节螺栓 11—限速器绳

不论哪种类型的限速器,其主要性能要求是类同的,因此在设计或选用时,应该注意到以下几个方面的问题:

①限速器动作速度。限速器的动作速度是限速器的主要技术参数,它与轿厢（对重）的额定速度以及联动安全钳形式有关。我国电梯规范中规定,动作速度应至少大于等于轿厢额定速度的115%,但应小于下述值:

0.8m/s——除了滚柱式以外的瞬时安全钳；

1.0m/s——滚柱式安全钳；

1.5m/s——额定速度不超过1.0m/s的渐进式安全钳；

——额定速度超过1.0m/s的渐进式安全钳（v为轿厢额定速度）。(www.xing528.com)

对于额定速度大于1m/s的电梯,当轿厢下行的速度达到限速器动作速度之前（约是限速器动作速度的90%~95%,具体视额定速度而定）,限速器或其他装置应借助一个电气安全开关（又称超速开关）迫使电梯曳引机停止运转。对速度不大于1m/s的电梯,这种电气安全开关最迟在限速器达到动作速度时起作用；如果电梯在可变电压或连续调速的情况下运行,则最迟当轿厢速度达到额定速度的115%时,此电气安全装置应动作。

②限速器绳的预张紧力。限速器绳轮转动是靠与轿厢连接的钢丝绳的摩擦力带动的,为了足以使钢丝绳无滑动地带动绳轮转动,限速器绳的每一分支中的张力应不小于150N。预张紧力是靠张紧装置来实现的。图3-53是悬挂式张紧装置,图3-54是悬臂式张紧装置。这两种装置都能补偿限速器钢丝绳在工作中的伸长,张紧装置的最底部与底坑有一定的高度。为了防止绳的破断或过于伸长而失效,张紧位置上均设有断绳电气安全开关。

图3-53 悬挂式张紧装置

1—滑轮 2—配重架 3—配重

图3-54 悬臂式张紧装置

1—滑轮 2—悬臂 3—配重

限速器绳在绳轮中的附着力或限速器动作时的张紧力,应足以提起安全钳连杆系统,并使安全钳动作。其值至少是300N,或安全钳起作用所需力的两倍,且两者取大者。为了确保限速器动作后,钢丝绳不应有明显的损坏或变形,夹绳钳应调整到使限速器绳通过夹绳钳的最大拉力不大于限速器绳破断拉力的1/5,限速器绳的公称直径应至少为6mm。

③限速器动作的响应时间应尽量短。所谓响应时间包括了限速器动作速度之前的响应时间和达到动作速度后,提起楔块与导轨接触的响应时间。它反映了限速器安全钳联动的灵敏性。不论是瞬时式安全钳还是渐进式安全钳,其响应时间控制在0.5s之内。一般无夹绳装置比有夹绳装置的限速器响应时间稍长些。

（2）安全钳

1）瞬时式安全钳。瞬时式安全钳作用的特点是:制停距离短,轿厢承受冲击大。在制停过程中楔块或其他型式的卡块将迅速地卡住导轨表面,从而使轿厢停止。滚柱型瞬时安全钳的制停时间约在0.1s左右,而双楔瞬时式的瞬时制停力最高时的脉冲宽只有0.01s左右。整个制停距离也只有几十毫米,乃至几个毫米。轿厢的最大制停减速度约在5~10g左右,甚至更大。因此,我国规定,瞬时式安全钳只能适用于额定速度不超过0.63m/s的电梯。

①楔块形瞬时式安全钳。图3-55所示为楔块形瞬时式双安全钳的示意图。钳体一般由铸钢制成,安装在轿厢架的下梁上,每根导轨分别由两个楔形钳块夹持（双楔型）,也有只有一个楔块动作的（单楔型）。一旦楔块与导轨接触,由于楔块斜面的作用导轨会被越夹越紧。此时安全钳的动作就与操纵机构无关。

为了增加楔块与导轨之间的摩擦因数,常将钳块与导轨相贴的一面加工成花纹状,并减少楔块表面的油污。为了减少楔块与钳体之间的摩擦,一般可在它们之间设置表面经硬化的镀铬滚柱。当安全钳动作时,楔块在滚柱上相对钳体运动。实践证明,楔形角一般取6°~8°为宜。

②渐进式安全钳。渐进式安全钳与瞬时式安全钳结构上的主要区别在于钳体是弹性夹持型。安全钳动作时,轿厢有相当的制停距离,这样轿厢的制停减速度小。要求轿厢在制停过程中的平均减速度在0.2~1.0g之间。

常用的渐进式安全钳有以下几种结构型式:

a.图3-56是弹性导向夹钳式安全钳。夹持件为两个楔形钳块,楔块背面有滚柱组,滚柱可在钳体的钢槽内滚动（图3-57）。当提拉杆将楔形钳块向上提起,楔块背面滚柱组随动,楔块与导轨面接触后,楔块继续上滑一直到限位板停止,此时楔块夹紧力达到预定的最大值,形成一个不变的制动力。使轿厢以较低的减速度平滑制动。

最大夹持力可由钳臂尾部的弹簧（螺旋式或碟形弹簧）预定的行程确定。

图3-55 楔块形瞬时式双安全钳的示意图

1—钳块 2—钳体

图3-56 弹性导向夹钳式安全钳

1—楔块 2—钳座体 3—调节螺栓 4—钳臂 5—碟簧组

图3-57 钳体构造示意图

1—钳块 2—滚柱 3—滚柱保持架 4—钳体 5—调节螺栓 6—螺旋弹簧

b.图3-58所示为渐进式安全钳,其钳座是由钢板焊接而成的。钳体是由U形板簧制成,楔块被提起夹持导轨后,钳体张开,直至楔块行程的极限位置,其夹持力的大小由U形板簧的变形量确定。楔块与钳座之间的结构与图3-57所示类同。