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再论:对电梯机-电式制动器抱闸自监测载荷的选取和验证方式的质疑!

时间:2017-07-08 11:16来源:新电梯 作者:电梯安全论坛
  

    本论坛的主要目的之一是提供一个电梯行业的交流平台,我始终认为观点无所谓对错,只要大家能认真讨论了、思考了、目的就算达到了!有时候提出问题供人们争论显得更重要。
    本文是刘德民教授级高工对之前文章【争鸣:对电梯机-电式制动器抱闸自监测载荷选取和验证方式的质疑!】的简化版,不过内容还是太长啦,于是我让刘工再做个简单总结,大致可以概括成下面几句话:

    质疑一:现在电梯广泛使用的机电式制动器的两个抱闸是不是存在真正意义上的冗余,能不能担当电梯上行超速保护和轿厢意外移动保护的重任?
    质疑二:在用电梯小于24小时自监测制动器抱闸的制动力矩选取110%额定制动力矩,且两组同时制动的方式是不是符合国家标准和安全技术规范的要求?
    质疑三:这种自监测的方式应该采用什么方法来验证?需不需要验证?
    质疑四:标准和法规对自监测有单组抱闸制动能力的要求,为什么绝大多数在用电梯不敢做单抱闸验证?

    如果大家对上述问题都比较清晰的话下面的内容就不需要太仔细看啦!另外,前些天和几个同行交流,他们也提出了另一个质疑:就是变频器以及电机能否根据控制系统的要求输出需要的扭矩?这个恐怕只有通过实验才能确认啦!

    一、问题的提出:
    电梯制动器是一个重要安全部件,其制动性能和效果是动态变化的,由于这种变化的存在,仅仅依靠人为检查、监督是不能从根本上解决制动器失效而引起的电梯非正常运行的。美国防止制动器失效采用的措施是:所有电梯除了工作制动器外还必须要有一套独立于主机制动器以外的紧急制动器。欧洲大多数国家采用的是内部存在冗余的机-电式制动器,也就是相当于“人的两个肾”,这就叫冗余。我国在用的机-电式制动器是否具备“冗余”功能?能不能起到“两个肾”的作用?业内争论了十几年。应该讲满足等效欧标EN81的GB7588-2003和一号修改单要求的机-电式制动器可以在一定程度上防止电梯的上行超速和轿厢的意外移动。
    最近有幸参加了电梯行政许可鉴定评审员继续教育培训,苏州汇川技术有限公司的技术人员介绍了默纳克UCMP产品,并提出了按TSG T7007-2016《电梯型式试验规则》做的解决方案,经学习后茅塞顿开,原来是我们的电梯电梯部件制造商说是执行欧洲标准采用冗余的制动器,其实根本就没有按标准要求进行制造和验证,更谈不上制动器内部的冗余了。
     国家标准规定:采用内部存在冗余的机-电式制动器可以作为电梯上行超速保护和轿厢意外移动保护的制动单元,要求不大于24小时要对制动器的抱闸制动力进行自监测。通过对默纳克UCMP解决方案的学习,惊奇的发现:由于制动器失效或部分失效造成电梯制动力不足而出现的电梯冲顶和意外移动的原因竟然是出在这种机-电式制动器抱闸自监测载荷的选取和验证的方式上!
    下面是默拉克UCMP抱闸制动力自监测解决方案 (培训教材提供)



    从上图可以看到默拉克UCMP的解决方案对UCMP制动单元抱闸制动力自监测选取的是电机110%额定力矩!注意到抱闸制动力矩是 “在不打开抱闸的情况下”即:两组制动闸块同时作用在曳引机制动轮上的。
这里就有几个问题需要探讨或质疑:
    1、在自监测时,控制系统制造商给定的首选机-电式制动器选取电机110%额定力矩作为抱闸制动力自监测的依据是不是符合标准法规要求?自监测的制动能力够不够?能不能保证电梯制动器在一组抱闸失效的情况下电梯安全制动?
    2.在自监测时,机-电式制动器的两组制动闸块同时作用在曳引机制动轮(盘)上的验证方式是不是符合标准法规要求?能不能保证电梯制动器在一组抱闸失效的情况下安全制动?用这种方式制动,机-电式制动器内部是否存在“冗余”?
    3、既然标准要求这是一种冗余的制动器,要保证一组制动抱闸失效另一组抱闸也要将额定载重量以额定速度下行的电梯制停或减速,为什么UCMP解决方案中要将这个强制性要求的必要条件列为客户定制控制系统时的一个选择?即:“可根据客户需求,软件上做单臂分别检测方案”。

    二、机-电式制动器抱闸制动力自监测设定的制动力矩和验证方式不符合现行国家标准和安全技术规范的要求,存在严重的事故隐患
   1、自监测设定的制动力矩远远达不到国家标准和安全技术规范的要求:
    标准规定曳引式电梯的平衡系数是0.4-0.5,如果平衡系数为0.4,在125%额定载重量工况下,轿厢侧与对重侧的转动力矩差是0.85。根据GB7588-2003中12.4.2.1和 GB7588.1中5.9.2.2.2.1规定这种制动器“所有参与向制动面施加制动力的制动器机械部件应至少分两组设置。如果由于部件失效其中一组不起作用,应仍有足够的制动力使载有额定载重量以额定速度下行的轿厢和空载以额定速度上行的轿厢减速、停止并保持停止状态……”。那么两组制动器的制动力矩最少是曳引轮两侧力矩差的2倍!即两 组抱闸同时制动的制动力最少也是1.7倍的力矩差(一组是0.85)!
    同时,TSG T7007-2016《电梯型式试验规则》要求这种机电式制动器要符合GB/T24479-2009《电梯曳引机》4.2.2.2“曳引机的额定制动力矩应按GB7588-2003中12.4.2.1(当轿厢载有125%额定载重量并以额定速度向下运行时,制动器自身应能使驱动主机停止运转)与曳引机用户商定,或为额定转矩折算到制动轮(盘)上的力矩的2.5倍”。

    现在自监测时采用的是空载正反向输入电机110%额定力矩,当空轿厢上行时,机-电式制动器只要输出1.5(1.1+0.4)<1.7倍的额定力矩就能满足自监测的要求;
    当空轿厢下行时,机-电式制动器只要输出0.7(1.1-0.4)<1.7倍的额定力矩就能满足自监测的要求。
    显然机-电式制动器抱闸自监测选取的制动力是电机110%额定力矩是远远不够的,是不符合国家标准和安全技术规范要求的!

    2、自监测的验证方式不符合国家标准和安全技术规范的要求:
    自监测的验证方式是上述标准和安全技术规范的第二个内容:“所有参与向制动面施加制动力的制动器机械部件应至少分两组设置。如果由于部件失效其中一组不起作用,应仍有足够的制动力使载有额定载重量以额定速度下行的轿厢和空载以额定速度上行的轿厢减速、停止并保持停止状态。”这里有几个关键词:所有参与向制动面施加制动力的制动器机械部件“至少分两组设置”、如果由于部件失效其中一组不起作用,另一组“应仍有足够的制动力”使载有额定载重量以额定速度下行的轿厢和空载以额定速度上行的轿厢减速、停止并保持停止状态。可见现在这种机-电式制动器的抱闸自监测时采用两组同时制动的方式是不符合国家标准的。说的极端一点,就算自监测时给定的抱闸制动力大于额定转矩折算到制动轮(盘)上的力矩的2.5倍的话,怎么能保证单组抱闸制动力就一定能将“载有额定载重量以额定速度下行的轿厢和空载以额定速度上行的轿厢减速、停止并保持停止状态”呢?又怎么保证两组制动力是均衡的呢?
    制动器是一个动态的安全部件,时刻都在发生变化,所以标准定义的这种制动器必须是要同时满足GB/T24479-2009《电梯曳引机》4.2.2所有条件,才能说算得上是具有“内部冗余”功能的制动器,如果这种制动器的抱闸做不到真正意义上的“冗余”,电梯的安全运行无法保障。大胆的说一句最近几年出现的电梯上行超速冲顶和轿厢“开门走梯”事故是不是与这个试验方法有关?

    三、对我国电梯上广泛使用的机-电式制动器 “内部存在冗余”分析
    符合GB7588-2003中12.4.2和GB/T24479-2009《电梯曳引机》4.2.2要求的制动器认为是存在内部冗余的。其制动器的抱闸可以作为电梯工作制动、上行超速制动和轿厢意外移动制动。
    问题是我们现在电梯上广泛使用的这种机-电式制动器的抱闸是否存在真正意义上的内部冗余?答案是没有!
    如果要达到标准和法规要求的真正意义上的冗余制动器,其主机驱动系统的制造成本和使用成本会大幅度提高,主机重量、体积和能耗也会大幅度增加,最重要的是机-电式制动器的制动力要大幅度提高,相应带来的是制动器的正压力或制动轮直径要增大,其制动臂的外形尺寸、强度也要增加,最终电梯成本大幅度上升。
    通过上述分析我觉得如果我们严格执行标准和法规,这种冗余的制动器是不可能大规模广泛使用的。正因为其没有严格执行标准、法规和利用错误的抱闸自监监方法和低于标准要求的自监测制动力,才得到广泛的使用。

    四、改进措施和意见
    1、鉴于目前制动器是电梯门区安全的最大事故隐患的事实,建议在新制定的GB7588.1和GB7588.2中明确给出这种内部冗余的制动器在自监测时必须要满足两个条件:其一是自监测时,机-电式制动器应选取电机250%(或经与用户商定不小于170%)额定力矩作为两组抱闸同时制动的制动力;其二自监测时,机-电式制动器必须要满足其中一组抱闸失效另一组抱闸“应仍有足够的制动力”使载有额定载重量以额定速度下行的轿厢和空载以额定速度上行的轿厢减速、停止并保持停止状态。也就是说抱闸自监测时单组制动力矩应不小于100%;两组抱闸同时制动其制动力矩不小于电机170%(或250%)额定制动力矩。
    2、规定曳引机制造商应在产品铭牌上给出经型式试验确认的单组抱闸自监测最大静、动制动扭矩且该扭矩在自监测过程中应有显示或记录。
    3、在新的电梯检规中明确自监测的制动扭矩是定期检验中的必检项目。

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