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电梯轿厢意外移动故障的分析及改进措施

2021-10-25 908 上传者：管理员

摘要：在城市的高层建筑中,电梯是必不可少的设施。但近年来频繁发生的电梯事故,让电梯的安全问题成为关注点。其中最显著的问题是轿厢的意外移动引起的挤压、剪切等诸多故障,让乘坐者的人身安全难以保障,所以,对电梯轿厢意外移动故障进行深度研究具有重要意义。本文首先介绍电梯的结构、轿厢意外移动故障带来的危害性,然后分析该故障产生的原因,最后提出应对和改进的措施。

关键词：
人身安全
意外移动
故障改进
电梯轿厢
高层建筑
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随着我国经济的发展，我国的电梯数量越来越多，但运行过程中的故障问题也层出不穷，其中包括电梯控制逻辑误报、速度异常、无法关闭层门和轿门等，这些都会导致电梯轿厢意外移动的故障。一旦发生该类故障，不仅威胁到乘坐者的安全，也会造成生产者和使用者的经济损失。因此，在电梯设计之初，必须关注轿厢意外移动的事故现象，并对症下药地设计出可以监控事故和自动保护的装置，改进原有的电梯设施，切实消除或降低该事故的发生率。

1、电梯结构概述

轿厢式电梯是当前应用最广泛的类型，其结构包括制动器、电动机、减速箱、轿厢、电动机、安全钳、曳引钢丝绳、配重、减速箱等构件。制动器的制动操作的动力来源是电动机；轿厢担负着人或货物的承载任务，依托的是绳头的组合以及在减速箱上缠绕的钢丝绳；而轿厢重量平衡的维持靠配重实现；电梯的关键部件是安装在轿厢或配重铁上的安全钳，为了避免运行停止后轿厢继续移动，安全钳可以起到再次制动的作用，以保证轿厢的静止状态。曳引钢丝绳是电梯的整体受力部件，其抗拉性能和抗拉强度都能够确保电梯的安全运行。轿厢式电梯的结构详见图1。

2、电梯轿厢意外移动的危害性

电梯轿厢意外移动就是所说的电梯意外滑梯事故，发生的情况是电梯层门没有锁定、轿门未曾关闭，轿厢就离开层站意外移动的现象，其主要原因是驱动控制系统或者驱动主机的某个部件失效引发。这些失效的部件可能是曳引机、制动器或者是电气控制系统，都可以造成轿厢在开门静止情况下意外移动离开层站。电梯轿厢外移动既可以让电梯蹲底也可以冲顶，特别是在人员进出电梯时发生这样的事故，就会形成层门和轿门对人员的剪切和挤压，造成人员的伤亡。例如，福建某大学的一名男学生在走出电梯的那一刻，轿厢意外向下移动，轿厢门地槛和层门上槛将该男生身体夹住，导致其死亡。再如，南方某小区的电梯在停止运行时却意外移动，一名电梯的维护人员被轿厢剪切造成死亡。这两起人员死亡事故都是因为电梯轿厢意外移动造成的事故。另外，某省的特种设备监察部门发布的2017年电梯事故统计调查中，总共的15起电梯事故里有6起为电梯轿厢意外移动故障，由此不难看出，电梯意外移动故障导致的事故所占的比例是超大的，应该引起相关部门的足够重视[1]。

3、电梯轿厢意外移动的故障形成的原因

3.1 牵引力弱导致

当前普遍使用的电梯驱动方式为电梯牵引驱动，运行原理如图2所示。

从图2不难看出，曳引钢丝绳的引力较弱时，轿厢就会自动下移，造成蹲底、挤压、剪切事故的发生。下面公式中的ejθ代表曳引钢丝绳牵引力的系数，其系数的大小取决于曳引钢丝绳包角θ和系统的当量摩擦系数j,ejθ体现的是该电梯的牵引能力。

ejθ的值越大，显示的值也就越大，当量的摩擦系数j变小就会引起电梯牵引力的不足，当量摩擦系数变小的因素有以下两种：第一是人为让曳引钢丝绳过分润滑；第二是钢丝绳与槽轮长久的摩擦导致槽轮形状的变化，曳引钢丝绳和槽轮间摩擦力弱。以上两种因素都可以减小曳引钢丝绳的牵引力，一旦电梯人员超载且电梯牵引力不够的时候，就会引发轿厢意外向下移动。

3.2 制动器故障

一般状态下，在电梯到达楼层后就会自动闭合制动系统内部的压缩弹簧，利用制动器的卡阻作用保持轿厢的静止。但在实际的电梯运行中会出现诸多异常现象，正常情况下，制动系统内部的压缩弹簧在电梯到层后自动闭合，通过制动器的卡阻功能确保轿厢的相对静止。但实际运行中会发生很多异常，例如，因为基座与铜套或者铁芯之间销轴转动不灵活，导致复位不及时、卡阻等现象，同时存在拉杆及压缩弹簧变形或者失效的问题，这些情况都可以造成制动器难以制动轿厢的静止，发生轿厢意外移动故障。另外，制动器出现失效的因素还包括制动闸皮与制动鼓之间的间隙过大、结构老化、严重磨损等。

3.3 电气控制系统失效

电梯的电气控制系统可以通过指令控制电梯的启动加速、正常速度运行、减速制停、轿门开闭、层门的开闭等程序。因为电气控制系统的构成是全部的电气元件以及可编的程序，其中任何元件发生故障或者某一程序发生故障导致的系统回路失灵，都会影响电梯的正常运行，严重时会发生开门走梯的事故[2]。

4、电梯轿厢意外移动的故障改进措施

4.1 对牵引系统的改进

国家标准《电梯制造与安装规范》（GB7588—2003）的第一号修改单中9.11.1项规定，在电梯层门没锁定而且轿门没有关闭的情况下，针对电梯驱动主机以及驱动控制系统的任何构件的失效，所引发的电梯轿厢意外移动，电梯应该设置预防该移动或者制止其移动的设施。该条款里提及了导致轿厢意外移动发生的两种可能失效的设施，即电梯驱动主机和控制系统，而电梯的悬挂绳、曳引轮、链条、链轮、滚筒等器件的失效不能视为意外移动的诱因，没有对这些内容进行保护和改进的规定，但电梯生产企业必须通过其他有效的方式来预防。由此可见，牵引系统的改进措施主要是从电梯驱动主机和控制系统进行，通过如增加摩擦系数等有效的措施加强其牵引力。

4.2 控制系统的总体改进

充分结合对该类事故因素研究的结果和数据，有的放矢地检测轿厢意外移动故障以及改进相关装置的整体方案的研究。该改进设施包括设备的检测、控制器检测、执行机构的检测等。在这些被检测的设备中，包括紧急制停设备、速度和位移传感器、及时复位装置、轿门及层门闭合继电器、运行及抱闸接触器等设施；控制系统采用西门子S3-700型PLC控制器；执行系统的仪器设备包括短信功能提示、报警、紧急制动、断电装置等。该保护设施中的检测设备能够实时采集轿厢的运行状态的相关数据，采集信号传到控制器后对数据进行分析、判断、处理、储存信号等运算操作，对电梯的运行情况进行清晰确定，然后将相应的控制指令发给执行系统。一旦轿厢意外移动故障发生时，控制器会以报警的形式提醒执行系统，执行系统会及时将电梯的危险电源切断，同时启动相对应的安全保护措施，既可以进行声光报警，又能够通过短信对平台和管理人员进行示警。

4.3 电气系统的改进

针对电气系统失效的问题，设置相应的带有电路检测功能保护设备，最大限度防止电梯轿厢意外移动故障的发生。采用具备开门运行能力的电梯，这类电梯的电气装置内含电子元件的安全电路，具备自动通断的功能。基于导致安全电路失效的正是某些电子元件故障，因此设置的预防轿厢意外移动的保护设备必须由检测子系统、自监子系统、制停子系统组成。一旦检测子系统发现电气系统形成第一故障造成电梯轿厢意外移动时，可以及时停止电梯运行。根据国家标准《电梯制造与安装规范》（GB7588—2003）的相关要求，如果电梯电气的第一故障与之后的第二故障重叠造成危险情况，那么停止电梯运行必须在第一故障元件参与的下一个操作程序中完成。因为一直存在的第一故障会阻碍电梯的全部后续操作。根据上述操作程序，在第一次故障之后和电梯停止之前，没有考虑第二次故障的可能性。因此，对以上检测装置的设置，可以检测到基于安全电路自身构件极易发生的“导致电梯出现危险”的第一故障，而且及时停止电梯运行。电梯正常到层且停止后，如果打开电梯门的时候因为电路故障造成轿厢意外移动，含有安全保护作用电子元件的电路就会利用控制板切断安全回路，立刻断开制动器接触器，子系统动作停止，电梯停止运行同时显示故障信息代码[3]。

5、结束语

毋庸置疑，电梯已经成为现代城市家居最重要的设施，怎样确保其设备和运行的安全，是时下电梯生产企业研究的核心问题。随着国家标准《电梯制造与安装规范》（GB7588—2003）的第一号修改单以及电梯国家安全规范的修订和实施，无论是生产厂家还是使用单位对电梯轿厢意外移动的故障的研究越来越全面和深入。同时，可以预防该类事故的装置的安全部件也相继研发成功，更加完善了电梯的保护功能，通过进一步的研究和不断地改进，电梯轿厢意外移动的故障会逐渐降低以至于消除，最大程度上减少相关电梯事故。

参考文献:

[1]唐国明.—种电梯轿厢意外移动保护装置缺陷分析[J].中国电梯,2019,30(19):62-65.

[2]肖锋.电梯轿厢意外移动保护装置的应用探讨[J].低碳世界,2019,9(9):328-329.

[3]韩向青.防止电梯轿厢意外移动的保护装置研究[J].机械工程与自动化,2016(3):166.

文章来源：梁振土.电梯轿厢意外移动的故障分析及改进[J].轻工科技,2021,37(11):94-95.