閆 賓，王 葵

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院，廣州 510000）

0 引言

隨著我國城市化高速發(fā)展，高樓數(shù)量越來越多，電梯也成為人們出行非常重要的垂直交通工具。電梯為人們的出行帶來巨大便利，如何提升電梯的安全性，確保人身和財(cái)產(chǎn)安全，已經(jīng)成為電梯發(fā)展非常重要的問題[1-6]。

電梯限速器是電梯非常重要的安全部件，它負(fù)責(zé)監(jiān)控電梯的運(yùn)行速度。當(dāng)電梯出現(xiàn)超速時(shí)，限速器上的電氣安全開關(guān)首先動(dòng)作，斷開電梯的安全電路，電梯停止運(yùn)行；如果電氣動(dòng)作后，電梯依然繼續(xù)加速運(yùn)行，限速器的機(jī)械部分發(fā)生動(dòng)作，觸發(fā)安全鉗或者夾繩器等保護(hù)裝置動(dòng)作，強(qiáng)制制停電梯。限速器通過電氣和機(jī)械動(dòng)作確保電梯運(yùn)行的安全，避免極端危險(xiǎn)的電梯事故發(fā)生。

根據(jù)TSG T7007-2016《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》要求，限速器作為電梯安全保護(hù)裝置，在出廠前需進(jìn)行試驗(yàn)，其中最重要的是對其電氣動(dòng)作和機(jī)械動(dòng)作速度進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)品的安全、可靠性[7]。

目前，限速器試驗(yàn)裝置的驅(qū)動(dòng)部分采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)1個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，然后將驅(qū)動(dòng)輪放置在限速器繩輪上，驅(qū)動(dòng)限速器的加速。速度檢測則采用霍爾元件或者將連接編碼器的檢測輪放置在限速器繩輪上的方式。

目前的限速器試驗(yàn)裝置主要存在幾個(gè)問題。（1）適用性不廣?，F(xiàn)有裝置需將驅(qū)動(dòng)輪和檢測輪放置在限速器繩輪上，但某些限速器的限速器繩輪外露部分很少，驅(qū)動(dòng)輪和檢測輪無法放置到輪上，導(dǎo)致無法試驗(yàn)。（2）采用霍爾元件采集限速器繩輪的速度信號(hào)，誤差比較大，精度不能保證。

本文開發(fā)一款電梯限速器動(dòng)作速度試驗(yàn)裝置，采用三角帶將限速器繩輪、驅(qū)動(dòng)輪和檢測輪連接起來，避免了現(xiàn)有技術(shù)中因限速器繩輪外露部分很少，驅(qū)動(dòng)輪和檢測輪無法接觸限速器繩輪的情況，有效擴(kuò)大了本裝置的適用范圍；本裝置中通過設(shè)置升降單元和第一移動(dòng)平臺(tái)，能夠調(diào)整驅(qū)動(dòng)輪和檢測輪的位置，使得本裝置適用于各種不同類型的限速器，而且保證三角帶在試驗(yàn)時(shí)處于繃緊狀態(tài)，模擬電梯限速器實(shí)際使用時(shí)的狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果更接近實(shí)際使用工況，有效提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，對促進(jìn)質(zhì)檢事業(yè)的科技發(fā)展和保障電梯安全運(yùn)行都有十分重要和積極的社會(huì)意義。

1 儀器檢測原理及方案

1.1 檢測原理

根據(jù)TSG T7007-2016《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》要求，對于新的參數(shù)或配置的限速器，在進(jìn)行批量生產(chǎn)和銷售前，制造單位應(yīng)當(dāng)提供一個(gè)樣品到國家市場監(jiān)管總局核準(zhǔn)的電梯型式試驗(yàn)機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的試驗(yàn)。限速器動(dòng)作速度是其中一項(xiàng)試驗(yàn)要求。

限速器是電梯設(shè)備中用于監(jiān)控轎廂運(yùn)行速度的機(jī)械安全裝置。圖1 所示為限速器結(jié)構(gòu)原理圖，限速器通過限速器繩和電梯轎廂一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電梯轎廂的運(yùn)行速度超過額定速度一定值時(shí)，限速器的動(dòng)作能夠切斷電氣安全回路，進(jìn)一步超速導(dǎo)致安全鉗或轎廂上行超速保護(hù)裝置制動(dòng)元件起作用，從而起到對電梯的安全保護(hù)作用。

圖1 限速器結(jié)構(gòu)原理圖

在實(shí)驗(yàn)室里面，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)限速器繩輪旋轉(zhuǎn)，開關(guān)信號(hào)檢測元件檢測限速器電氣安全開關(guān)動(dòng)作和機(jī)械動(dòng)作時(shí)刻的信號(hào)，并且將信號(hào)傳送給信號(hào)處理裝置。速度檢測裝置獲取限速器繩輪實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度，并且將速度信號(hào)傳送給信號(hào)處理裝置。信號(hào)處理裝置對動(dòng)作信號(hào)和速度信號(hào)進(jìn)行處理，得到限速器電氣動(dòng)作速度和機(jī)械動(dòng)作速度的數(shù)值。

1.2 試驗(yàn)裝置技術(shù)方案

1.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)如圖2 所示，圖中限速器的安裝主要通過升降和橫移運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過減速箱驅(qū)動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)升降單元的上下運(yùn)動(dòng)，便于三角皮帶輪安裝到限速器繩輪上。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)分別和驅(qū)動(dòng)輪、檢測輪的安裝平臺(tái)連接。通過操作轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使驅(qū)動(dòng)輪、檢測輪左右橫移，確保限速器繩輪兩邊的三角帶處于豎直向下狀態(tài)。

限速器的固定通過給導(dǎo)磁板充電，導(dǎo)磁板產(chǎn)生強(qiáng)磁性，將限速器吸附在試驗(yàn)臺(tái)上，避免使用夾具，提高安裝效率。

圖2 試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖和試驗(yàn)裝置升降平臺(tái)俯視圖

1.2.2 硬件設(shè)計(jì)

如圖3所示，檢測儀器的核心采用PLC控制器，其通過工業(yè)級操作屏和操作人員進(jìn)行交互。操作人員在操作屏上向PLC控制器發(fā)送控制指令。同時(shí)，PLC控制器將試驗(yàn)結(jié)果傳輸?shù)讲僮髌辽?，便于操作人員讀取。

圖3 試驗(yàn)裝置硬件設(shè)計(jì)方案

在限速器安裝過程中，PLC 控制器接收操作屏上的信號(hào)，通過第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使升降單元上下運(yùn)動(dòng)。在試驗(yàn)過程中，PLC 控制器向第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)加速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)接收編碼器上的信號(hào)，并且通過運(yùn)算得到限速器的實(shí)時(shí)速度。

限速器電氣安全開關(guān)動(dòng)作和機(jī)械動(dòng)作后，電氣安全開關(guān)和磁開關(guān)相繼斷開，PLC 控制器將先后接收到2 個(gè)脈沖信號(hào)，記錄這2個(gè)時(shí)刻限速器的速度值，并且分別作為限速器電氣動(dòng)作速度值和機(jī)械動(dòng)作速度值傳輸?shù)讲僮髌辽稀?/p>

2 測試結(jié)果

試驗(yàn)裝置實(shí)物如圖4 所示。本次試驗(yàn)限速器為單向限速器，額定速度為0.5 m/s，結(jié)構(gòu)型式為離心甩塊式，通過夾持方式產(chǎn)生提拉力。

首先，限速器放置到試驗(yàn)臺(tái)上，在操作屏上控制升降平臺(tái)上升到一定位置，然后將三角帶分別穿過限速器繩輪、驅(qū)動(dòng)輪和檢測輪，并且采用接頭片將三角帶封閉連接?？刂粕灯脚_(tái)向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)操作轉(zhuǎn)動(dòng)手柄橫移驅(qū)動(dòng)輪和檢測輪的位置，使三角帶繃緊同時(shí)豎直地安裝在試驗(yàn)裝置上。

其次，將限速器的電氣安全開關(guān)連接到試驗(yàn)裝置上。同時(shí)，將磁開關(guān)對準(zhǔn)限速器壓繩拉臂的邊緣。當(dāng)限速器電氣動(dòng)作時(shí)，電氣安全開關(guān)斷開，試驗(yàn)裝置獲得一個(gè)開關(guān)信號(hào)。限速器機(jī)械動(dòng)作時(shí)，壓繩拉臂動(dòng)作，磁開關(guān)斷開，試驗(yàn)裝置再次獲得一個(gè)開關(guān)信號(hào)。

最后，接通導(dǎo)磁板電源，導(dǎo)磁板將限速器穩(wěn)穩(wěn)地吸附在試驗(yàn)臺(tái)上。在操作板上設(shè)置限速器的旋轉(zhuǎn)方向以及其它相關(guān)參數(shù)，試驗(yàn)裝置開始進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果如表1和表2所示。從表中可以看出，下行電氣動(dòng)作速度平均數(shù)的最大偏離值不超過0.037 4 m/s，下行機(jī)械動(dòng)作速度平均數(shù)的最大偏離值不超過0.021 2 m/s，上行電氣動(dòng)作速度平均數(shù)的最大偏離值不超過0.053 2 m/s。

表1 下行動(dòng)作速度 m/s

表2 上行動(dòng)作速度 m/s

造成速度偏離的主要原因有兩個(gè)方面。（1）該臺(tái)限速器動(dòng)作主要通過離心甩塊來動(dòng)作電氣安全開關(guān)和壓繩拉臂，離心甩塊只有兩個(gè)，當(dāng)離心甩塊達(dá)到動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，可能并沒有到達(dá)限速器電氣或者機(jī)械動(dòng)作的位置，限速器動(dòng)作速度出現(xiàn)偏差。（2）試驗(yàn)裝置本身存在的誤差；限速器安裝過松，三角帶出現(xiàn)打滑。編碼器采集的數(shù)據(jù)存在誤差，導(dǎo)致限速器試驗(yàn)速度采集出現(xiàn)偏差。

圖4 試驗(yàn)裝置實(shí)物

3 結(jié)束語

本文開發(fā)一款用于電梯限速器動(dòng)作速度的試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)結(jié)果表明該裝置可以很好地完成限速器動(dòng)作速度的試驗(yàn)，安裝簡單、操作方便，試驗(yàn)結(jié)果可靠度高、誤差較小，大大減輕了試驗(yàn)勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了檢驗(yàn)質(zhì)量和效率。