本文刊登于《中国电梯》杂志2024年第9期
作者：郭 晋，王 葵 / 广东省特种设备检测研究院
限速器是电梯重要的安全保护装置。当电梯发生超速危险时，限速器触发安全钳动作将轿厢制停在导轨上。近年来，业内人士对电梯限速器和限速器-安全钳联动失效的原因进行了研究[1-4]，提出了防范建议，这些研究主要针对在用电梯限速器的失效。在本文中，笔者对部分电梯限速器制造企业开发的限速器产品在试验台上开展自由落体试验，分析限速器在自由落体试验中失效的原因，为电梯限速器制造企业提供产品改进建议。
TSG T7007—2022《电梯型式试验规则》和GB/T 7588.2—2020《电梯制造与安装安全规范 第2部分：电梯部件的设计原则、计算和检验》均要求：在对电梯限速器进行型式试验时，应当进行加速度为0.9gn～1.0gn工况下的试验，以模拟自由落体状态和证明未引起限速器的损坏，夹持式限速器的钢丝绳应当无永久变形。不同的是，TSG T7007—2022要求进行3次自由落体试验，GB/T 7588.2—2020要求进行2次自由落体试验即可。
如图1所示，某款限速器的结构型式为离心甩块式，通过夹持方式产生提拉力。该限速器额定速度为2.5 m/s，绳轮的节圆直径为240 mm，限速器钢丝绳直径为8 mm。当限速器达到动作速度后，棘爪插入棘轮的齿槽中，绳轮带动棘轮旋转，进而带动夹持臂向下动作，使压绳块压紧钢丝绳，钢丝绳上产生动作安全钳的提拉力。
在开展限速器自由落体试验时，将限速器放置在自由落体试验台上，限速器下行方向端的钢丝绳连接坠落重块，另外一端连接张紧装置。在试验过程中，坠落重块提升到一定高度后自由坠落，坠落重块带动限速器动作并对限速器产生动态提拉力。自由落体试验装置采集试验过程中坠落重块的加速度和钢丝绳的提拉力。这款限速器前后进行了两个限速器样品的自由落体试验，相比第1个限速器样品，第2个限速器样品的制造企业将压绳块的材料由铁更换为铜(见图2)，并且调松了夹持臂上的复位弹簧。
第1个限速器样品自由落体试验后，限速器夹持臂的焊接点被破坏，夹持臂被拉断(见图3)，棘轮和面板发生了严重变形(见图4和图5)。第2个限速器样品自由落体试验后，面板出现了轻微的变形，其他部件未发生明显的损坏(见图6)。
在第1个限速器样品自由落体试验中，钢丝绳提拉力的变化如图7所示。从图7中可以看出，钢丝绳上最大的提拉力接近8 kN。在如此大的提拉力作用下，限速器结构很容易被破坏。作为对比试验，在开展自由落体试验前，试验人员在限速器静态提拉力试验台(见图8)上完成了3次静态提拉力试验。在试验过程中，牵引机构缓慢牵拉限速器产生提拉力。试验结果如图9所示，限速器3次试验的平均静态提拉力为1149.7 N。
在第2个限速器样品自由落体试验中，钢丝绳提拉力的变化如图10所示。从图10中可以看出，钢丝绳上最大的提拉力超过3 kN，限速器面板发生微小变形。作为对比试验，在开展自由落体试验前，试验人员对第2个限速器样品完成了3次静态提拉力试验。试验结果如图11所示，限速器3次试验的平均静态提拉力为1163.4 N。
根据TSG T7007—2022和GB/T 7588.2—2020的要求，限速器应当进行提拉力试验，当限速器动作时，限速器绳的提拉力不得小于300 N，且在制造企业的提拉力设计范围内。TSG T7007—2022和GB/T 7588.2—2020只是要求测试限速器动作时的提拉力，并没有对试验工况提出明确的要求。限速器制造企业通常采用静态提拉的方式进行测试。根据限速器上的铭牌，制造企业调试的第1个限速器样品的提拉力值为1016 N，调试的第2个限速器样品的提拉力值为1061 N。两个限速器样品调试的限速器提拉力值与试验人员在静态提拉力试验台上测试的数据差别并不大，但与限速器自由落体试验测得的提拉力差别巨大。这也导致在限速器自由落体试验中，限速器实际所受提拉力过大，限速器结构发生变形、损坏，导致自由落体试验不合格。
根据旧版电梯检验规则TSG T7001—2009《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》的要求，在进行电梯监督检验和定期检验中，只需在轿厢空载和检修速度工况下完成限速器-安全钳联动试验。由于在该试验中限速器动作速度小，限速器钢丝绳提拉力较小。而根据新版电梯检验规则TSG T7001—2023《电梯监督检验和定期检验规则》的要求，在监督检验时，采用渐进式安全钳的电梯在进行限速器-安全钳联动试验时，轿厢内须装载125%额定载重量的载荷，以额定速度下行(额定速度大于4.0 m/s的可以以较低速度)完成试验。由于在该试验中限速器在高速下动作，限速器钢丝绳将产生较大的提拉力。如果限速器钢丝绳提拉力过大很可能造成限速器损坏，导致需要重新更换新的限速器，或者造成的损坏不明显，为电梯的后期使用埋下安全隐患。针对TSG T7007—2022和TSG T7001—2023对限速器试验提出的新要求，笔者提出以下几点建议：
1)限速器制造企业应当认真开展限速器自由落体试验，采集试验过程中限速器绳上的提拉力，调整限速器的结构，确保限速器在自由落体试验下的提拉力在设计范围内。
2)限速器制造企业应当提高限速器各零部件的强度，确保能够承受自由落体试验下的钢丝绳提拉力。例如在对第2个限速器样品开展自由落体试验时钢丝绳提拉力只有3 kN多一点，然而限速器的面板依然发生了变形。限速器制造企业应当对限速器结构设定比较高的安全系数，提高限速器本体结构的强度，从而提升限速器的安全水平。
3)电梯安装单位在完成额定速度下的限速器-安全钳联动试验后，应当采集试验过程中限速器绳上的提拉力。当限速器绳提拉力过大时，应当详细检查限速器各结构部件是否变形、损坏，并且进行限速器动作速度测试，确保限速器能够继续正常使用。
在本文中，笔者讨论的某款限速器在不同工况下的提拉力存在较大差别，导致自由落体试验失效。根据失效分析，笔者建议限速器制造企业认真测试限速器在不同工况下的提拉力情况，确保提拉力在不同工况下都能够满足设计要求，并且提高限速器本体结构的强度，从而提升限速器的安全水平。电梯制造单位应深入理解TSG T7007—2022和TSG T7001—2023中的新要求，加强相关试验研究，确保产品满足TSG T7007—2022和TSG T7001—2023的要求。
来源：《中国电梯》杂志
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