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对一起曳引机蜗轮断齿导致电梯轿厢冲顶事故的再分析

前阵子见到“中国电梯”微信公众号发表的由施科益、邬伯奇、郑世洪及杨森编写的一篇《一起曳引机蜗轮断齿导致电梯轿厢冲顶的事故分析》文章(可点击阅读),从该文可知:2017年7月,1台曳引驱动载货电梯在从3层运行至4层过程中突发轿厢冲顶事故,造成1人重伤及电梯严重损坏。事故主要原因是作为减速机构的蜗轮发生疲劳断齿致使蜗轮蜗杆副传动失效和轿厢上行超速无法制停而造成的。

涉事电梯2007年12月出厂,额定速度0.50m/s,额定载重2000kg,5层/5站,提升高度14.3m,曳引机型号YJ210,曳引比为1︰1,采用双向限速器,安全钳为机械触发式(为便于分析理解,借用该文图1 事故电梯结构示意图)。

文章详细分析了事故发生的过程、发生的原因、蜗轮材质缺陷及电梯检验存在的不足等方面,并提出电梯检验的改进措施。我感觉文章写的不错,从中学习了解了不少知识和信息,同时感觉也缺少一些内容,故在此我再补充一些分析。

一、关于曳引机设计

1、文章提及:“若蜗轮蜗杆副出现失效,则电梯将处于失控状态,会发生冲顶或蹾底的严重事故。”为什么会这样呢?

从图1中可见是由于制动器(2)安装在电动机(1)与减速机(3)之间,导致制动力无法直接作用在曳引轮上,这种设计应该明显不符合我国强制性GB标准的规定。根据GB7588-2003标准第12.4.2.2条要求:“被制动部件应以机械方式与曳引轮或卷筒、链轮直接刚性连接。”(对应EN81-1:1998标准第12.4.2.2条为“The component on which the brake operates shall be coupled to the traction sheave or drum or sprocket by direct and positive mechanical means.”)也即制动器(2)的制动力应该直接作用在曳引轮,或至少是与曳引轮直接采用“刚性”(如键/轴等)有效的“固定零部件”连接型式,而不应采用涡轮蜗杆这种“活动零部件”的连接型式。

涉事电梯配置的这种设计类型的曳引机为什么能够通过监管部门的审查及型式认可呢?是否存在监管漏洞?但愿这仅仅是个个例或仅是一个厂家所为,而不具有普遍性。因为这种设计结构的涡轮断齿等失效概率应该相对会比较高的,例如文章提及“该事故后排查此制造厂家的同型号、同时期电梯,发现较多电梯同样存在着蜗轮齿面点蚀现象,曳引比采用1∶1的电梯点蚀相对严重,采用2∶1的电梯稍好。其他厂家采用相同材质的曳引机蜗轮的电梯,也存在齿面严重点蚀现象。”文章认为可能是使用“高铝锌基合金材料”的原因,但其实还有一个可能没有注意到的问题是,图1这种设计型式的减速机(涡轮蜗杆)在电梯安装后就一直处于带载状态,而如果制动器直接刚性作用在曳引轮上,那么在电梯停止运行时减速机是不承载的,减速机的使用工况完全不一样!不知道该减速机在设计时是否考虑了这个因素?另外,是否考虑过如果断齿等导致蜗轮蜗杆副出现失效会产生什么后果呢?如文章所说“电梯将处于失控状态,会发生冲顶或蹾底的严重事故”,难道此时都需要寄希望于安全钳或上行保护器(老电梯可能还没有设置)上?这明显违背GB标准要求制动器双套设置的初衷的。

2、文章还提及:“高铝锌基合金材质的蜗轮受温度影响较大,事故中曳引机减速箱内润滑油长期未更换,已失去润滑降温效果。事故电梯在运行中油温快速上升,使得高铝锌基合金蜗轮力学性能大大下降,出现点蚀磨损、裂纹等失效。”我不知道该减速箱是否设有温度监测报警装置及润滑油液位监测装置呢?我认为是很有必要设置的。

二、关于电梯安全部件的选型控制

文章提及:涉事“电梯存在配置缺陷。该电梯实际配置曳引比为1∶1,而在存档的监督检验资料中,施工单位所提供的施工自检报告却填写2∶1,资料与实际不符。对于该型号曳引机YJ210,查阅其技术参数发现,曳引比为1∶1时对应的额定载重量为1000kg,曳引比为2∶1时对应的额定载重量为2000kg。该电梯额定载重量为2000kg,因此应该设计曳引比为2∶1。”

为什么会出现这种情况?首先是电梯制造厂在设计阶段选型曳引机时出现了错误(且逻辑上不应该仅是个例而是批量性的),而且该电梯又是如何通过检测机构型式认可/试验的?之后在大批量用于各地各项目且需要经过安装自检、监督检验等,难道都没有发现这个问题?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》不是有对“技术资料”审查的要求吗?施工自检报告为什么会填写2∶1呢?难以想象!这种情况在船用电梯应该是不会出现的,因为船用电梯的监管方式与陆用电梯的确不一样,感兴趣的朋友可以看看我之前写的《陆用电梯与船用电梯监检模式异同分析(全)》(可点击阅读)。

三、关于电梯上行超速保护

该电梯是采用夹绳器作为上行超速保护装置,夹绳器由双向限速器进行控制,那事故电梯的夹绳器为什么没有可靠动作并起到保护作用呢?

文章提及:“限速器上行侧触发夹绳器用的小钢丝绳处于松弛状态,并不能可靠触发夹绳器动作。而在最近的一次电梯定期检验中,检验人员并未提出“夹绳器无法动作”的检验整改意见。”那么GB标准、监督检验及定期检验等对上行超速保护装置有设计及检验/试验要求吗?答案应该是肯定的。

GB7588-2003标准第9.10条对“轿厢上行超速保护装置”有明确的要求,第9.10.11条还明确“轿厢上行超速保护装置是安全部件,应根据F7的要求进行验证。”

TSG T7001-2009附录A曳引与强制驱动电梯监督检验和定期检验内容、要求与方法表中第2.12条及8.2条都有试验验证要求,不知道涉事电梯是否在监督检验及定期检验时按该规则进行过检验和试验?

TSG T5001-2009《电梯使用管理与维护保养规则》在表A-4 年度维保项目(内容)和要求的第7项要求“上行超速保护装置动作试验工作正常”;TSG T5002-2017 《电梯维护保养规则》对上行超速保护要求与2009要求一致,难道维保也没有对“上行超速保护装置动作试验工作正常”做验证?

文章还提及:“因对重侧钢丝绳已松弛,轿厢自由下坠,导致轿厢安全钳动作,轿厢被制停在导轨上”,但此时“限速器的甩块和电气安全装置处于上行动作状态”,为什么轿厢在冲顶后下坠并在300mm距离内安全钳会动作制停轿厢?是什么原理触发轿厢安全钳动作的?未见提及限速器处于下行动作状态啊。

四、关于涉事电梯对减速机的维保

文章提及:“自电梯安装后,维保单位未按电梯制造厂家提供的《电梯维护使用说明书》的要求对减速箱的润滑油进行定期更换。”

根据TSG T5001-2009表A-2季度维保项目(内容)和要求第1条:“减速机润滑油油量适宜,除蜗杆伸出端外均无渗漏”,表A-4 年度维保项目(内容)和要求第1项:“减速机润滑油按照制造单位要求适时更换,保证油质符合要求”。TSG T5002-2017对减速机要求与2009要求一致。看来这次涉事电梯的维保是没有做到位啊!



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