資深電梯人：永磁同步無(wú)齒曳引機(jī)的“封星電路” 對(duì)制動(dòng)器失效后的安全保護(hù)

      2011年有一段時(shí)間，發(fā)生了四臺(tái)電梯沖頂事故，有造成人員受傷；發(fā)生事故的電梯所用曳引機(jī)是知名曳引機(jī)廠家生產(chǎn)的永磁同步曳引機(jī)，事故的原因是制動(dòng)器失效和“封星電路”的設(shè)計(jì)棄用。事故的發(fā)生有偶然因素也有必然因素。說(shuō)到這里，我們有必要回顧一下電梯上行超速保護(hù)的發(fā)展歷史。

      在GB7588—2003之前的標(biāo)準(zhǔn)中沒有要求上行超速保護(hù)裝置，在GB7588—2003中，增加了9.10條;在電梯行業(yè)內(nèi)，衍生出以下幾種方式：

1、限速器+對(duì)重安全鉗或限速器+雙向安全鉗(應(yīng)用不多);

2、限速器+夾繩器;一般針對(duì)的是異步電動(dòng)機(jī)的蝸輪副失效后，或者是制動(dòng)器失效后，只要樓層夠行程，有時(shí)間加速，上行超速是必然的，限速器偵測(cè)出超速，或機(jī)械牽引或電動(dòng)觸發(fā)，夾繩器動(dòng)作，使轎廂制停。

3、限速器+與曳引輪同軸一體的制動(dòng)輪+制動(dòng)器+封星電路。這種方式是現(xiàn)今行業(yè)內(nèi)非常通行的上行超速保護(hù)裝置，針對(duì)就是永磁同步無(wú)齒電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯。

   在第三種方式中，限速器偵測(cè)出超速(無(wú)論上下行)，制動(dòng)器動(dòng)作，并作用于與曳引輪同軸一體的制動(dòng)輪上，產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使電梯轎廂安全制動(dòng)停止;當(dāng)然，國(guó)際GB/13435中5.3.6條規(guī)定了制動(dòng)器部件的閘瓦組件應(yīng)分兩組獨(dú)立裝設(shè)，如果其中一組不起作用，制動(dòng)輪上仍能獲得足夠的制動(dòng)力，使載有額定載重量的轎廂減速，這一切，基于一個(gè)關(guān)鍵因素，該制動(dòng)裝置是可靠的，設(shè)計(jì)是合理的;現(xiàn)在的電梯檢驗(yàn)也止步于此，如果因?yàn)橹苿?dòng)器的設(shè)計(jì)制造出現(xiàn)漏洞，或使用維護(hù)不當(dāng)，出現(xiàn)制動(dòng)器不閉合的情況，發(fā)生了“飛車沖頂”，我們的設(shè)計(jì)中還有“封星電路”，“封星”是一種通俗的說(shuō)法，正確的說(shuō)法是“永磁同步電機(jī)的自發(fā)電式能耗制動(dòng)”，當(dāng)電機(jī)斷電時(shí)(換速、平層、停車、開門過(guò)程中)運(yùn)行接觸器斷開后，將同步機(jī)的定子繞組短接，電梯轎廂將發(fā)生能耗制動(dòng)下的“溜車”現(xiàn)象(條件是轎廂與對(duì)重重量不平衡)，這種“溜車”速度很慢，一般在5cm—15cm/s左右，這也是同步機(jī)區(qū)別于異步機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)。

      本次事故的原因是制動(dòng)器失效和上述的“封星電路”設(shè)計(jì)棄用，制動(dòng)器失效后，沒有封星電路的同步機(jī)，在轎廂與對(duì)重重量不平衡的情況下，電梯除了“飛車”，別無(wú)他途。永磁同步電機(jī)停止后“封星”對(duì)制動(dòng)器失效后電梯，起到一定的彌補(bǔ)與保護(hù)作用，超碼不會(huì)“飛車”，而是“溜車”。

       行業(yè)內(nèi)有很多人，認(rèn)為在變頻器有輸出和電機(jī)有速度旋轉(zhuǎn)的情況下封星是有安全隱患的;在實(shí)際操作中，封星專用接觸器的釋放時(shí)間不合適，或發(fā)生接觸器拉弧，或發(fā)生停車舒適感很差，因而取消使用的企業(yè)有很多;而這些在電梯的檢驗(yàn)中，也是沒有與此相關(guān)的檢驗(yàn)項(xiàng)目，因此，形成隱患。但是筆者認(rèn)為如果永磁同步電機(jī)的電控系統(tǒng)取消“封星”后，它的一切安全基礎(chǔ)就是制動(dòng)器，制動(dòng)器失效，發(fā)生飛車是必然的?！胺庑恰彪m有缺點(diǎn)，但是永磁同步電機(jī)的自發(fā)電式能耗制動(dòng)在現(xiàn)階段會(huì)彌補(bǔ)一定的安全風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)然，我們可以設(shè)計(jì)出一些更加靈敏的電路來(lái)“封星”，如電機(jī)無(wú)電流時(shí)封星，或零速延時(shí)后封星等。

       下面，我們?cè)龠M(jìn)一步討論一下，永磁同步電機(jī)在封星狀態(tài)下，溜車就一定安全嗎?我們可以想象，在制動(dòng)器失效時(shí)，轎廂內(nèi)有超過(guò)半載的載重量，會(huì)向下溜車，在到達(dá)底層，打開廳門后，轎廂的人員陸續(xù)走出轎廂時(shí)，隨著載重的減少，轎廂將向上“溜車”，直到頂層，對(duì)重壓到緩沖器上停止，雖然上述速度很慢，但這樣安全嗎?

       八十年代，天津某醫(yī)院，發(fā)生過(guò)一起這樣的事故，一臺(tái)直流電梯在停車時(shí)，反激繞組未加上，制動(dòng)器間隙過(guò)大，而發(fā)生溜車，速度為20cm/s左右，轎廂有人在電梯緩慢向上移動(dòng)的過(guò)程中，一直沒有走出轎廂，但在轎廂地坎與廳門上坎還有40-50cm的間隙時(shí)，其人慌亂中，要跳出轎廂，結(jié)果慘劇發(fā)生?，F(xiàn)在的永磁同步電機(jī)的封星溜車與其很相像。筆者認(rèn)為它還是有安全隱患的。一切不受控制的移動(dòng)，都是有危險(xiǎn)和不安全的。

       從這里可以看出，生產(chǎn)廠商安全意識(shí)的不足，筆者認(rèn)為“封星”+制動(dòng)器+限速器作為超速和制動(dòng)器失效后的保護(hù)的設(shè)計(jì)還是不夠的，應(yīng)該增加制動(dòng)器的輔助裝置——輔助制動(dòng)器，(見GB7588—2003，12.4.1.2條)，具體的作法是，當(dāng)制動(dòng)器失效后，由UPS裝置供電的輔助制動(dòng)器系統(tǒng)，偵測(cè)出電梯的非正常移動(dòng)，電動(dòng)地執(zhí)行夾住鋼絲繩的動(dòng)作，使轎廂制停。

       當(dāng)然，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)只是行業(yè)內(nèi)的入門標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)商不能只是簡(jiǎn)單地“被強(qiáng)制執(zhí)行”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，作為生產(chǎn)商要制定出高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)出更安全的電梯，這是企業(yè)的社會(huì)責(zé)任。