电梯制动器中机械部分失效情况分析及检验方法

2020-11-05俞正豪中国铁路上海局集团有限公司科研所

上海铁道增刊 2020年2期

关键词：制动器噪音力矩

俞正豪中国铁路上海局集团有限公司科研所

1 电梯制动器作用及工作原理

1.1 电梯制动器的作用

（1）电梯失电时，能够有效制停轿厢。

（2）电梯上任何一个安全开关动作时，能够有效制停轿厢。

（3）保证电梯能在负载125%额定载荷运行情况下，提供制动力矩，使轿厢可靠制停。

（4）在电梯平层时，通过制动衬片和制动轮之间的动摩擦力提供乘坐舒适度和平层的准确性。

1.2 电梯制动器的工作原理

在曳引式电梯上最常用的是机-电式摩擦型制动器，如图1所示。

图1 制动器机械结构图

在没有通电的状态下，制动弹簧用涨紧力将制动闸瓦通过制动臂压在制动轮面上，形成制动力矩；

当线圈通电时，电磁柱塞与线圈之间形成电磁力，电磁力克服弹簧涨紧力，摩擦片脱离制动轮，曳引机运转。

2 制动器机械部分常见失效形式及检验方法

2.1 机械部件磨损（老化）失效及检验方法

很多在用电梯，特别是办公大楼或者住宅楼一梯多户的电梯，会长时间处于连续工作的状态，制动器的很多部件会出现机械部件磨损的问题。

（1）制动弹簧压力不平衡会导致制动闸瓦两侧受力失衡，闸瓦单侧磨损加剧，其与制动轮之间的间距越来越大，弹簧压力也会越来越不平衡，如果维保人员没有及时调整制动弹簧，这种情况的出现会很大程度上影响制动力，乃至于引发事故，事实上很多事故都是由小小的制动弹簧失效引起的。

检验人员需要在电梯正常运行时，检查制动闸瓦与制动盘之间的间隙，确认其符合厂家资料规定，制动闸瓦与制动盘之间的间隙应基本均匀。

（2）制动轮或者制动衬片表面有异物，或者部分零件出现腐蚀，会造成制动闸瓦和制动轮之间的摩擦力下降，这种情况也会加剧闸瓦的磨损。

检验人员需要在检查制动器时,检查制动工作面是否清洁、是否有异物和明显锈蚀。

（3）除以上两点之外，制动器弹簧因老化而失去涨紧力也是影响制动力矩的主要因素之一。

检验人员在观察制动臂工作的灵活情况后，需通过空载上行试验来验证制动器的制动力矩是否满足要求，并且每五年一次由维保单位进行125%制动试验，检验人员需现场确认，观察制动器能否使主机停止运转，制动试验的具体方法详见本文3.1。

2.2 机械卡阻失效及检验方法

随着曳引式电梯使用年限的增长，其机械部分发生卡阻问题的可能性也在日益增加。

（1）其中比较常见的是制动器内的制动杆以及制动臂销轴在长期的工作状态后受到磨损影响或者锈蚀，造成制动器内部的套管和推杆相互之间运行不匹配，如图2所示，在这种情况下，制动臂难以到达正常工作位置，从而发生卡阻现象，制动器无法正常工作。

图2 电梯卡阻问题

（2）另一种情况是制动器线圈两端未设计二极管或者电容器来吸收制动器线圈释放后的剩余电能，导致线圈升温，铁芯润滑脂固化，在多次高温情况下多次启停运行，会导致铁芯上出现高低不平的台阶，制动器就会发生卡阻，无法正常工作。

（3）块式和闸瓦式的制动器的气隙和行程都很小，如果有杂物掉进去，也会产生卡死无法打开的现象。此外，现在的制动器一般有降低噪音的缓冲垫，当缓冲垫产生不良磨损时，其融化物渗漏到气隙面，也会导致卡阻现象。

卡阻失效的检验方法需要检验人员观察制动器的开启闭合是否平滑，制动臂能否顺利而灵活地到达工作位置。

如果出现制动器能够有效制动，制动臂可以到达工作位置，但是制动臂的活动不够灵活，则有可能是情况（2）中的线圈温升过高，铁芯润滑脂固化的情况，这种情况下需要检验人员测量制动器的线圈温升，具体检验方法详见本文3.3。

如果制动臂难以到达工作位置，则可能是（1）和（3）中所说的情况，需要检验人员检查制动器的制动臂各销轴动作是否灵活、是否有锈蚀，开口销的固定是否良好，并检查制动器的制动气隙是否清洁，以及制动器的缓冲垫是否有不良磨损的情况。

此外卡阻现象也有可能由铁芯剩磁情况引起，当电梯处于断电状态时，由于剩磁现象，铁芯会仍然处于吸和，这种情况就会导致制动力不足，甚至电梯可能会出现断电后不制动的情况。解决剩磁问题的方法是制动器在设计上增加剩磁附加气隙。检验人员在发现电梯出现断电不制动的情况后，需要查阅电梯的出厂设计资料，确认电梯制动器的剩磁气隙位置，检查剩磁气隙是否清洁完好。

2.3 制动器机械部件形式问题

GB7588-2003第12.4.2.1条要求：“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”。

假若制动弹簧和动铁芯只装设了一组时，其中一边的制动闸瓦不能回到正常工作位置时，剩下一边的闸瓦也会因连杆的支撑作用而无法回到工作位置，从而导致制动器整体制动功能完全失效。而有两组机械部分的制动器，当一组失效时，另一组也可以继续起到有效制停的作用，其完全失效的可能性下降了几个数量级。

在用时间超过20年的曳引式乘客电梯保有量很大，其中有一部分电梯的制造和安装标准依据的是《GB7588-1995电梯制造与安装安全规范》，在当时该规范中针对“曳引机制动器应装设两组或两组以上独立的机械制动结构”这一制动器机械部件设置状况并没有进行明确的规定，而GB7588-2003则对这一点作出了明确的要求，也因此在2003年之前出产的大部分电梯的机械部分为单组装设，是不符合现行标准要求的。这批老电梯制动器设计冗余不足，安全性和可靠性是明显不足的。

检验人员在年检时应重点注意和检查根据GB7588-1995规范制造电梯的制动器部分，评估其失效的风险。在在用电梯安全评估时，检验人员需指出其风险，并向委托方作出建议。

在判定制动器机械部件分两组装设这一点时，检验人员应查验电梯的出厂资料，必要时联系电梯制造厂家，获得该型号电梯的资料，以判断制动器机械部件是否分两组装设，是否符合7588-2003中的要求。

2.4 制动轮油污

当制动轮上有油污时，会严重影响电梯制动力，从而发生事故。检验人员除了观察制动轮上是否有油污之外，还需要评估曳引机密封情况，一些老旧电梯曳引机密封情况出问题很多，当减速器油封破裂，减速器的齿轮油会留到接油槽中，有一部分电梯设计存在缺陷，接油槽没有排油口，这样会造成大量齿轮油堆积，如果没有及时清理，齿轮油就会有可能接触到制动轮，造成制动力矩的不足，乃至于制动失效，通过空载上行试验来验证制动器的制动力矩是否满足要求，必要时进行125%载荷的制动试验来判断，制动试验的具体方法详见本文3.1。

2.5 制动器噪音

制动器的噪音过大表示制动器可能存在一些安全隐患，检验人员需要对其进行分析和判定。

GB 24478的第4.2.3.3条中是对制动噪音有明确的要求的，曳引机额定转矩不大于700 Nm的，噪音应小于70 db，额定转矩大于700 Nm不大于1 500 Nm的，噪音应小于75 db，额定转矩大于1 500 Nm的，噪音应小于80 db。制动器噪音一般分为开闸和抱闸噪音，开闸噪音过大主要是

由于开闸缓冲垫磨损，而抱闸噪音大除了电梯的额定制动力矩大导致的正常噪音之外，也可能是抱闸间隙过大，或者制动工作面有异物。

除此之外，制动器噪音也可能是由接触器的老化故障而引起的，也可能是由电梯的带闸运行引起的，所以制动器噪音过大除了会导致扰民，影响使用者的舒适，也表明电梯有可能存在安全隐患，如果发现制动器噪音过大，需要第一时间对这些问题进行排查。

2.6 救援装置

根据GB7588的12.5.1和12.5.2条，如果松闸的所需要的操作力不大于400 N，主机应装设手动紧急操作装置，松闸需要的力大于400 N时，机房内应设置紧急电动运行的操作装置。

在检验人员检查松闸装置时，需要注意一部分电梯由于制动弹簧的老化，松闸所需要的力可能会和出厂的时候相比有一定的变化，如果在评估时发现手动松闸需要的力过大，却没有安装紧急电动运行，应该对其作出建议。

3 电梯制动器机械部分有关的试验项目

3.1 制动力矩的试验方法

根据GB7588-2003的12.4.2.1条，曳引机上的额定力矩应符合：当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度向下运行时，操作制动器应该能使曳引机停止运转。

检规TSG7001-2009的2号修改单中新增了8.13项制动试验，具体的规定和7588中没有太大区别，需要维保人员每五年进行一次制动试验，并由检验人员现场观察和确认。实际检验中需要注意的一点是，125%额定载荷的砝码应该分2-3次搬运到顶层来做下行制动试验，这个试验在在用电梯安全评估中一般会与电梯平衡系数的测量，以及验证超载的有效性轮流进行，用以测定制动器的制动力矩是否符合要求。

3.2 维持电压的测量

根据GB/T 24478-2009的2.2.3条，制动器电磁铁的最低吸和电压和最高释放电压应该分别低于额定电压的80%和55%。

电梯安全回路的额定电压，大多都是DC 110 V或AC 110 V。制动器维持电压一般是70 V~80 V，如果维持电压过高，制动器线圈温度会升高，乃至于有可能烧毁制动器线圈。如果维持电压过低，就有可能会出现制动器开闸开不到工作位置的情况，造成电梯带闸运行，从而引发安全事故。

3.3 制动器线圈温升的测量

根据GB/T 24478-2009的4.2.3.2条，制动器线圈采用B级或F级绝缘时，制动器线圈温升应分别不超过80 K和105 K。

测量制动器线圈温升首先需要查看曳引机制动器控制回路，确认其规格与待测制动器匹配，并查看制动器控制回路各线路，确认回路接地良好，线路连接可靠无松动，无线路损坏或导线裸露等异常。在测量前需要先测量制动器线圈的冷态电阻，确认冷态电阻折算到20℃时符合规格要求，这里需要注意的是测试制动器线圈电阻前应确认制动器线圈已断电，因为直流测电阻的仪器均不能带电检测。在线圈通电至热稳定之后，测量线圈温度，随后计算温升，得出结论。