电梯安全部件

抽象

无论是住宅建筑、商业建筑还是两者兼有的建筑，安全对于建筑物内的所有居住者来说都至关重要。尽管所有用户都知道他们的生命只依赖于这些垂直机器，但他们对电梯中使用的安全装置一无所知，这些装置使他们在乘坐电梯时感到压力。多年后，这种压力甚至可能导致心血管疾病和高血压。因此，一种为使人们的生活更轻松而发明和使用的装置，如果不安全，可能会导致立即死亡，如果不舒适，可能会在多年后导致死亡。防止这种情况的唯一方法是了解电梯的舒适性和安全装置的重要作用，并在意识到这一责任的情况下制造安全装置。在本文中，我们将研究基于“永远不要运行无法停止的机器”原则设计的安全装置的结构、类型和标准。 

介绍

随着世界人口日益增加，由于各种全球影响，地球表面和可用居住空间变得越来越狭窄。因此，为了为不断增加的人口创造居住空间，住宅、医院和购物中心等建筑物都建成了高层建筑。在这些高层建筑中创造了居住空间，而这些居住空间内的交通则由电梯提供。在人们年轻时搬进的建筑物中，爬楼梯曾经是一种锻炼，但在他们年老时却变成了一种障碍。因此，由于居民与自己的房子建立了情感联系，但无法使用楼梯，因此他们不会搬到另一所房子，而是想办法在旧楼安装电梯。电梯不仅用于运送乘客，还用于装载货物，甚至用于建筑工程和运送餐食。使用电梯的人称为乘客，按下呼叫按钮和降落在轿厢上的时间称为等待时间，上轿厢和到达目标楼层的时间称为旅行时间。

虽然行程时间很短，但对很​​多人来说，在层站等待电梯和在轿厢内旅行是件很无聊的事。也有相当一部分人对被困在电梯里有恐惧症。与其他交通工具相比，等待和在轿厢内旅行的时间之所以如此无聊，其实是因为用户对安全的担忧挥之不去，即使他们不知道为什么。

电梯的安全装置应当制造质量与其它机组和设备相适应的，并且应当由持有职业能力证书的人员进行安装、维护和维修。  

电梯安全系统

TS EN 81-20 将需要保护的人员定义为：

• a) 用户；
• b) 维护和检查人员；以及
• c) 电梯井道、机房及滑轮室（如有）外的人员。

安全标准将需要保护的对象定义为；

• a) 汽车装载，
• b) 电梯装置的部件，
• c) 安装有电梯的建筑物。

显然，制定该标准是为了创建一个独特的安全系统，以应对考虑到负载、组件和现场的任何不良情况。为了检查电梯安全系统，我们需要查看包含同一标准中可能存在的风险的列表。电梯可能发生的事故可能列为：a) 剪切；b) 碰撞；c) 坠落；d) 超速；e) 电梯坠落；f) 撞击；g) 夹伤；h) 火灾；i) 触电；j) 材料故障；k) 磨损和腐蚀。安全装置由用于防止上述任何类型事故的设备组成。new Europe以 EN 标记开头的标准不仅给出了产品定义，还考虑了产品安全性。因此，满足 EN 标准中提到的安全要求表明相关产品是安全的。电梯的安全要求需要符合 TS EN 81-20 中的所有规范。有必要保持标准中提到的安全水平。1/2014/EU 电梯指令附件 33 中提到的基本健康和安全要求是电梯被视为安全并获得制造批准所需的基本原则。对于没有全面研究和设计团队的公司，达到参考安全水平的最简单方法是实施标准的要求。电梯中使用的一些安全要素包括：

1. 停止装置和安全触点

电梯中使用的安全部件包括着陆门锁、轿厢安全装置块、超速调节器、缓冲器、防止向上加速的配重安全装置、无齿轮电动机中的电动机制动器以及防止轿厢不自主移动的保护装置。这些组件用于：

• a) 坑底
• b) 机舱下方或上方

在这些地方，必须安装适合上述开关的停止装置。

此外，除了指令要求认证的安全部件外，标准要求的不同部件也用于安全。例如，为了避免在客舱入口处被夹住和挤压，使用门槛触点、诱捕触点或光电管。

• a) 无门电梯的光电管或门槛触点
• b) 所有新电梯的轿厢入口均应设有门。在封闭式电梯中，为避免发生事故，应设置安全触点和照明装置。

此类事故可能发生在通向井道的门、紧急活板门、紧急门和底坑门处。虽然这些开口处有停止装置，但它们也有门触点。当任何触点打开时，触点被激活，电梯的运动立即停止。停止装置和防干扰安全触点必须处于持续控制之下，以确保操作安全。安全触点是标准中规定的触点。并非每个开关都可以用作安全触点。所有安全触点和开关都应具有以下特征，正常闭合的触点应由机械应力致动。按压触点或开关不能用作安全触点。安全触点的操作应通过断路装置的正向分离来实现。即使触点焊接在一起，也应进行这种分离。如果外壳的防护等级至少为 IP 250X，则安全触点的额定绝缘电压应为 4 V，如果外壳的防护等级低于 IP 500X，则为 4 V。多次断路时，触点分离后的距离至少应为4mm，导电材料的磨损不应导致触点短路。

2. 门锁

插座和锁触点以电气和机械方式控制门的锁定，防止电梯在门关闭前移动。电梯层站锁是电梯移动过程中将轿厢内的东西与底坑断开以及底坑外的东西与下井断开的主要元件之一。下面您可以看到双重安全锁定装置和插座连接。

3. 过载触点

如上所述，超载时，轿厢会试图以超过摩擦力计算的力停止，这会导致轿厢滑动。为了防止这种情况，轿厢顶部或底部或悬挂绳索上设有接触器，当轿厢负载超过额定负载时，可防止轿厢移动。虽然这些接触器不是安全装置，但应按照标准定义使用。此接触器的功能是防止电梯移动，直到轿厢负载降至额定负载并防止可能的危险。除了超载接触器外，电梯中还使用满载接触器。这些接触器的功能是防止电梯在额定负载下对外部控制做出响应，并消除不必要的停止。电梯应配备一个装置，以防止轿厢超载时正常启动，包括重新调平。当额定负载超过 10% 时，即认为发生超载，最小为 75 公斤。超载时：

• a) 应通过轿厢内的声音和/或视觉信号通知用户；
• b) 自动电动门应处于完全打开的位置；
• c) 手动操作的门应保持解锁状态。

4。 缓冲区

缓冲器分为线性缓冲器和非线性缓冲器，前者有缓冲返回运动，后者有能量耗散型缓冲器。这些缓冲器有时用作防止坠落的装置，有时用作与液压动力回路升降机相连的安全装置。图 1 中，我们看到了 Aspar Asansör 按照 EN 81:20/50 标准制造、测试和批准的液压缓冲器。

如果电梯因上述情况或驱动系统故障而继续超出行程限制，轿厢或对重将撞到底坑底部。建造底坑时，其上方的间隙旨在防止轿厢或对重撞到底坑顶部。因此，缓冲器被放置在底坑底部。缓冲器是一种通过弯曲接收轿厢或对重的力的止动元件，可以改变其形状。缓冲器根据电梯速度和负载进行分类。当电梯额定速度不超过 1 m/s 时，可以使用能量累积型缓冲器。弹簧止动器是一种通过弹簧装置吸收轿厢、载重轿厢或对重的动能的缓冲器。这种缓冲器的行程不得小于 65 mm。对于缓冲器，行程距离是根据额定速度 0,135 v² 计算的。缓冲器的设计目的是在轿厢质量和其额定载荷（或对重质量）总和的2.5倍至4倍之间静态载荷下覆盖行程。能量耗散缓冲器一般为液压缓冲器，用于运行速度超过1,6米/秒的电梯。它们可用于所有速度组。液压缓冲器是一种液压活塞缓冲器，它吸收载重的轿厢或对重的动能，并在轿厢升离缓冲器时在撞击后自动恢复。没有自设置的液压缓冲器有一个设置装置。国际标准中给出的缓冲器定义和要求总结如下：

1. 位于轿厢和对重最底部的缓冲器： 这些缓冲器应放置在轿厢和对重的行程最低点。在这里，在轿厢的投影下，应使用不小于 0.3 m 高度的适当障碍物来确定缓冲器或缓冲器影响的表面。在滚筒和链式电梯中，缓冲器应放置在轿厢上，以作用于行程范围的上限。

2. 能量蓄积型缓冲器，具有线性和非线性特性： 仅当电梯额定速度不超过 1 米/秒时才应使用这些类型的缓冲器。无论电梯的额定速度是多少，都可以使用能量耗散型缓冲器。

3.缓冲液： 缓冲器的设计应能覆盖轿厢（或对重）质量与其额定载荷之和的 2.5 倍至 4 倍的静载荷下的行程。

4. 完全压缩缓冲区： 术语“完全压缩”是指安装缓冲器高度的压缩率为 90%。

5.液压缓冲器： 配备液压缓冲器的电梯正常运行应取决于缓冲器是否能返回到正常位置。应使用电动安全钳进行检查。使用液压缓冲器时，应易于控制液压水平。

5. 电磁制动杆及操作

牵引部分中提到的安全装置在通电时工作。当断电时，它会锁定电梯，而当断电时，安全装置之一会通过减速电梯来保持安全。制动器上安装的手动制动释放杆用于在发生任何故障时营救被困在电梯中的人员。借助此杆，制动器打开，电机通过电机上的车轮转动，并将轿厢带到地板上。当释放此杆时，它必须返回其原始位置，或者在臂抬起时，开关应阻止升降机移动。当无法接触电机时，可以电动启动制动器打开装置。车轮是紧急操作的另一个部分，允许手动操作电机。如果车轮未连接到电机，则车轮应位于机房中易于接近的位置。 （在手动紧急操作期间，应采取必要的预防措施，通过在绳索上放置层站标记或使用灯来确定轿厢的位置。）此外，被隔离在轿厢中的乘客可通过紧急报警装置寻求外部援助。如果电梯行程超过 30 m，则应在轿厢内和机房之间安装对讲系统。当电梯安全系统锁定时，可使用紧急解锁钥匙打开层站门。当连续层站门槛之间的距离超过 11 m 时，应提供中间紧急门和紧急活板门以提供进入轿厢的通道。当轿厢穿过没有层站门的楼层或楼层之间的高度大于轿厢入口时，必须安装紧急门和紧急活板门。紧急门和紧急活板门的规格在“层站门”和“轿厢门”标题下给出。

6. 调速器和机械制动器

当电梯速度超过额定速度的 115% 时，会启动一个将轿厢夹在轨道上的机械系统，使轿厢停止运行。这个系统称为机械制动器或安全装置，由两个主要部分组成：启动系统的调速器，以及在系统启动时使轿厢停止运行的安全装置。

6.1. 州长

调速器是一种通过机械方式评估速度的系统。虽然调速器的类型多种多样，但它们的共同特点是基于离心特性运行，当达到一定速度时锁定并停止调速器绳索。调速器完全以机械方式运行。不允许在向下方向上使用电动调速器。为了启动机舱安全装置，应在机舱达到额定速度的 115% 时启动超速调速器。与调速器绳索的运动相关的调速器上的跳闸点之间的最大距离不应超过 250 毫米。在超过额定速度的速度下以及绳索松动的情况下，调速器触点应切断电路。调速器的锁定方向应为下降方向。如果底坑下方有客运，则还应在配重上安装调速器和机械制动器。滑轮直径与绳索的比值应为 30。超速调速器由张紧滑轮张紧，张紧滑轮应使用非常柔韧的绳索张紧。限速器绳索应易于从安全装置上拆卸，并在需要时进行测试。超速限速器或其他装置应在轿厢达到启动限速器的速度之前通过电动安全装置停止电梯电机。限速器上的限速器绳索触点应在绳索断裂或过度拉伸时停止电梯。在图 2 中，我们看到了限速器安装的细节。

图 2 是 Aspar Asansör 按照 EN 81/20 标准生产的调速器的图片：

•  a)235/315毫米
• b)120毫米

6.2 机械刹车（降落伞系统）

机械制动器通过限速器绳的张紧动作，锁住轿厢。安装在轿厢框架上的机械安全钳是利用压缩轨道的原理工作的。它们可以安装在轿厢框架的下方或上方，但最好安装在轿厢框架下方。如果安装在轿厢下方，制动力在降落伞系统和连接螺栓中产生，但不会在悬挂梁和承载梁中产生力。这种放置方式更安全。但由于维护和安装困难，也可以安装在轿厢上。轿厢框架和安全钳连接采用具有足够耐久性的螺栓联轴器。制动时，在高速下会在轨道上产生阻尼力和1.5m/s2以上的加速度。因此，根据轿厢速度使用不同的安全钳。如果电梯额定速度不超过0.63m/s，轿厢安全钳可以是瞬时式的。如果额定速度超过1m/s，安全钳应为渐进式。安全钳启动时发生的最大加速度不应超过 1g。安全钳不应由电动、液压或气动装置触发。当轿厢安全钳启动时，安装在轿厢上的电动安全装置会在安全钳操作之前或操作时启动机器的停止。此触点称为安全触点或降落伞触点，可确保在机械制动器锁定时切断电机电路并激活电磁电路。在安全系统启动之前，安全触点的启动至关重要。

同样，还有一种方法可以检测上升轿厢不受控制的加速度。在新电梯中，必须提供双向加速度安全装置。下面显示了各种安全装置。

关于安全装置连接的另一个重要点是限速器连接和提供足够的绳索张力。限速器绳索和安全装置臂应以不会松动的方式制作。除定制系统外，此连接应使用两个夹具。为了启动安全装置，应拉紧限速器绳索。如果限速器绳索松动或脱落，应采取必要的安全预防措施，以防止电梯通过由旋转臂启动的接触器运行。为了使限速器张力重量发挥其张紧功能，应有一个障碍物以防止臂下降时张紧，并有一个旋转臂以允许其下降。此外，该旋转臂应固定旋转装置的导向部分，并应允许重量在制动拖拽时垂直移动。当使用双向安全装置时，应计算限速器的重量以克服提供向上制动的弹簧力。在图 3 中，我们看到了一个安全装置块。

在图 5 中，我们看到了 Aspar Asansör 按照 EN 81/20 标准制造的渐进式安全钳组。

除了向下的安全钳外，TS EN 81/1 还要求使用向上操作的安全钳，以防止轿厢超速。该装置应能检测到上升轿厢在额定速度至少 115% 时的不受控制的移动，并使轿厢停止，或至少将其速度降低到对重缓冲器的设计速度。防止上升轿厢超速的装置应作用于轿厢、对重或绳索系统（悬挂或补偿）或牵引滑轮（直接作用于滑轮或作用于滑轮附近的同一轴上）。

当该系统工作时，应启动适当的电气安全装置并切断电机和制动电路的供电。如果该系统需要电源，则应设计成在断电时也能运行的方式。双向操作的安全装置是安全部件，应带有 CE 标志。在图 3 中，我们看到了一个常见的调速器-安全装置连接。

为保证反向安全，对重上可安装安全钳。当额定速度超过 1 米/秒时，对重或平衡重的安全钳应为渐进式。其他情况下，可使用瞬时式安全钳。轿厢、对重或平衡重的安全钳应分别由各自的限速器触发。

除此之外，还可以通过使用绳锁来保证上升轿厢不受控制地移动，以及通过使用蓄能器供电系统（其工作原理类似于磁力制动器）来保证滑轮的安全，从而保证安全。尽管绳锁价格昂贵，但建议使用绳锁来防止绳索打滑或轿厢堵塞，尤其是在高速电梯中。绳索不受控制地打滑是应预防的风险之一。标准中关于下降和上升安全装置的要求总结如下：

6.2.1 缓降安全钳

1. 轿厢内应安装安全钳，该安全钳仅能在限速器启动的额定速度下向下操作，并能通过夹紧导轨来停止轿厢，即使悬挂装置损坏也能抓住轿厢。安全钳最好安装在轿厢下方。 
2. 安全钳应能向下动作，并能通过夹紧导轨，使载有额定载荷的轿厢、对重或平衡重在限速器的动作速度下（或悬挂装置损坏时）停止，并能抱住轿厢、对重或平衡重。
3. 当额定速度超过1m/s时，轿厢的安全钳应为渐进式：
   • 当电梯额定速度不超过0.63m/s时，可采用瞬时式安全钳。如果轿厢内有多个安全钳，则应为渐进式。
   • 当额定速度超过 1m/s 时，对重或平衡重的安全钳应为渐进式，否则可采用瞬时式安全钳，其它情况下可采用瞬时式安全钳。
4. 安装在轿厢上的适当的电气安全装置应在安全钳操作之前或操作时启动机器的停止。

6.2.2. 上行轿厢超速保护装置

1. 上升轿厢超速保护装置包括速度监控和减速元件，可检测到上升轿厢以至少额定速度的 115% 发生不受控制的运动，并使轿厢停止，或至少将其速度降低到对重缓冲器的设计速度。
2. 上升式轿厢超速保护装置应能够在没有任何电梯部件协助的情况下运行，这些电梯部件在正常运行期间控制速度或减速，或停止轿厢，除非有内置冗余。轿厢的机械联动装置（无论是否用于其他目的）可用于协助实现此性能。
3. 它应该对配重或绳索系统（悬挂或平衡绳）或 d) 牵引滑轮（在牵引滑轮上或滑轮附近）有效。电机制动器可用于无齿轮机器。
4. 当上行轿厢超速保护装置动作时，应动作适当的电气安全钳。

致谢

我要感谢 Aspar Asansör 和 AKSÖZ Makine 提供的图片参考，以及 Ayşen Baysal 在本文准备期间提供的参考资料和图片。