1.GB7588-2003《電梯制造安裝安全規範》明確要求電梯轎廂的超速保護裝置。標準規定曳引驅動電梯應安裝電梯轎廂超速保護裝置,並對其技術條件進行了相應的規範。但對轎廂上超速保護裝置的動作類型和動作位置沒有強制性規定,而是允許各種動作類型和動作位置。標準規定,轎廂超速保護裝置的減速元件可以作用在轎廂、對重、鋼絲繩系統或曳引輪上。因此,針對不同的動作部件,衍生出不同類型的超速保護裝置。以下是對各類轎廂上行超速保護裝置的分析。
2.上行超速保護裝置直接作用於轎廂
作用於轎廂的上行超速保護裝置通常采用雙向限速器-上行安全鉗,也采用雙向安全鉗結合下行安全鉗。
汽車超速保護裝置就是保護汽車不超速,最直接的方法就是讓減速元件直接作用在汽車上。因此,這種采用雙向限速器-上行安全鉗的上行超速保護被認為是最可靠、最理想的方案。這種類型在結構上實現比較簡單,對原有結構影響不大,不會占用額外的軸空間,影響軸布局。而且限速器-安全鉗聯動結構技術成熟,動作可靠,廣泛應用於高層高速電梯。從產品成本來看,這種類型需要增加向上的安全鉗,使用雙向限速器,相應增加了壹部分成本。
3.作用於對重轎廂的上行超速保護裝置
作用於對重的超速保護裝置采用普通限速器-安全鉗結構,即在對重側增加壹套限速器-安全鉗系統。
這種轎廂超速保護是通過防止對重超速下降間接實現的,是壹種比較直觀的方法。由於在對重側增加了壹套限速器-安全鉗系統,對重架的結構發生了很大的變化,整個電梯系統配備了兩套限速器-安全鉗系統,井道的布置也比較復雜。對重安全鉗的使用使得對重側導軌上的空心導軌無法使用,這樣轎廂的架空超速保護成本較高。不過這種結構配置的好處是其配件容易搭配,不需要開發新的零件。特別是對於“對重下面有供人夠得著的空間”和無法“在延伸到實心地面的實心樁墩上安裝對重緩沖器”的電梯,必須安裝對重安全鉗。此時,轎廂的超速保護裝置可以與對重安全鉗結合,減少額外的成本。
4.作用於鋼絲繩系統的轎廂上行超速保護裝置
目前作用在鋼絲繩上的汽車超速保護裝置主要采用限速器-繩夾結構。這是壹種以限速器為速度監測元件,以繩夾為減速元件的保護系統。電梯在提速時,限速器帶動繩夾動作,夾緊鋼絲繩實現制動,這就要求繩夾固定可靠。繩卡的優點是安裝簡單,不影響井道的布局,特別適合在舊電梯改造中實現安裝轎廂上行超速保護。
4.1限速器-繩夾系統按傳動方式可分為機械傳動和電氣傳動。
機械傳動是指限速器和繩夾之間通過制動線的傳動。當限速器向上運動時,拉動制動線,制動線的另壹端與繩夾的觸發桿連接。制動線拉動觸發桿觸發繩夾動作,繩夾前後夾板在夾緊力的作用下牢牢夾緊牽引鋼絲繩,消除了轎廂向上超速的危險。這種傳動是直接的機械傳動,與電傳動相比省去了中間環節,在壹定程度上保證了傳動的可靠性。但這種制動絲的傳動,往往會隨著時間的增加或制動絲彎曲半徑的關系,增大制動絲的拉動阻力,導致抓繩器的觸發桿拉不動,導致上行超速保護失效。這種情況在實際電梯檢驗中也時有發生。另壹種電驅動是指通過電在限速器和繩夾之間傳遞觸發信號。當限速器動作時,限速器的電氣開關被觸發,開關的連線控制繩夾的電磁鐵撞擊繩夾的觸發桿,使繩夾動作。這種傳動省去了制動線的布局,但畢竟中間加了電氣系統,故障環節也相應增加。為了保證停電時電梯能夠工作,廠家增加了電池的備用電源,增加了相應的成本,也無法保證備用電源能夠隨時有效。
4.2繩卡按其結構型式可分為楔式和彈簧導槽式。
扳機桿動作後,楔子失去支撐,在彈簧力的作用下,向下楔入,夾緊牽引鋼絲繩。轎廂上行時,牽引鋼絲繩的運行方向與楔子的楔入方向壹致,使繩夾越來越緊,使轎廂停止。楔型抓繩器的安裝、調試和復位相對簡單。復位時,只需操作升降機向下運行,牽引鋼絲繩就會帶動楔子向反方向移動,松開夾緊的鋼絲繩,然後手動擡起楔子,夾緊回到扳機桿的位置。楔形抓繩器的安裝雖然簡單,但其安裝位置和方向是有要求的,而且必須考慮轎廂上行時曳引鋼絲繩的運行方向,在應用中有壹定的局限性。當觸發桿動作後,導向軸在彈簧力的作用下沿導向槽移動,導向軸與夾板連接。導向槽的設計使夾板在導向軸沿導向槽運動時越來越多地夾緊牽引鋼絲繩,實現轎廂的向上保護。彈簧導槽繩夾安裝方便,對安裝位置和方向無特殊要求。但這種繩夾比較粗糙,沖擊力大,會造成很大的跳躍,每次都會對鋼絲繩和夾板造成很大的損傷,而且動作後復位比較復雜,所以業內對這種繩夾也有爭議。
5.作用於牽引繩輪(或與牽引繩輪直接剛性連接的部件)的轎廂向上超速保護裝置
同步無齒輪曳引機的制動系統是應用最廣泛的曳引輪超速保護裝置。這種冗余盤式制動系統是超速保護的減速元件。壹般的速度監控元件是限速器,壹些曳引機有自己的速度監控元件。采用這種配置方式是同步無齒輪曳引電梯最簡單方便的超速保護裝置,而且不需要增加額外的附件,只需要雙向限速器。但是,用制動器作為汽車上行超速保護裝置的減速部件,有其不可彌補的缺陷。制動器將用於電梯的正常運行,否則它可能會失效。如果剎車失靈,這類車的上行超速保護就成了壹句空話。另外,制動型轎廂上行超速保護對牽引能力下降引起的轎廂上行超速保護無能為力。
此外,還有另壹種作用於牽引繩輪的轎廂超速保護裝置,就是制繩器。它通過彈簧力對曳引輪和曳引輪繩槽施加徑向力,通過摩擦實現超速保護。這也是用限速器作為速度監測元件,制動線作為限速器和制繩器之間的傳動機構。制繩機安裝調整復雜,運動時產生很大的徑向沖擊力。如果調整不到位,制動時很可能損壞零件或失去制動力。此外,剎車線驅動也有摩擦損耗使制繩機無法運轉的情況。針對這種情況,剎車線也改成拉索總成,改善摩擦損失,提高可靠性。
6.永磁同步電機采用星形密封技術,保護轎廂不超速。
這種上行超速保護裝置可以應用於以永磁同步曳引機為驅動部件的電梯。當測速裝置檢測到轎廂上行超速時,發出信號使電梯星封接觸器動作,星封接觸器斷開電源電路,同時短接電機三相繞組,在電機內部形成獨立回路。電梯向上運動帶動同步電機旋轉,電樞繞組因切割磁力線而產生感應電流,產生反向電磁轉矩,即在電機永磁磁場的作用下產生制動轉矩。當制動力矩與轎廂上行拖動時的重力力矩相同時,或制動力矩大於拖動力矩時,轎廂將保持勻速直線運動或減速,以達到上行超速保護的目的。