资深电梯人：永磁同步无齿曳引机的“封星电路” 对制动器失效后的安全保护

      2011年有一段时间，发生了四台电梯冲顶事故，有造成人员受伤；发生事故的电梯所用曳引机是知名曳引机厂家生产的永磁同步曳引机，事故的原因是制动器失效和“封星电路”的设计弃用。事故的发生有偶然因素也有必然因素。说到这里，我们有必要回顾一下电梯上行超速保护的发展历史。

      在GB7588—2003之前的标准中没有要求上行超速保护装置，在GB7588—2003中，增加了9.10条;在电梯行业内，衍生出以下几种方式：

1、限速器+对重安全钳或限速器+双向安全钳(应用不多);

2、限速器+夹绳器;一般针对的是异步电动机的蜗轮副失效后，或者是制动器失效后，只要楼层够行程，有时间加速，上行超速是必然的，限速器侦测出超速，或机械牵引或电动触发，夹绳器动作，使轿厢制停。

3、限速器+与曳引轮同轴一体的制动轮+制动器+封星电路。这种方式是现今行业内非常通行的上行超速保护装置，针对就是永磁同步无齿电动机驱动的电梯。

   在第三种方式中，限速器侦测出超速(无论上下行)，制动器动作，并作用于与曳引轮同轴一体的制动轮上，产生制动力矩，使电梯轿厢安全制动停止;当然，国际GB/13435中5.3.6条规定了制动器部件的闸瓦组件应分两组独立装设，如果其中一组不起作用，制动轮上仍能获得足够的制动力，使载有额定载重量的轿厢减速，这一切，基于一个关键因素，该制动装置是可靠的，设计是合理的;现在的电梯检验也止步于此，如果因为制动器的设计制造出现漏洞，或使用维护不当，出现制动器不闭合的情况，发生了“飞车冲顶”，我们的设计中还有“封星电路”，“封星”是一种通俗的说法，正确的说法是“永磁同步电机的自发电式能耗制动”，当电机断电时(换速、平层、停车、开门过程中)运行接触器断开后，将同步机的定子绕组短接，电梯轿厢将发生能耗制动下的“溜车”现象(条件是轿厢与对重重量不平衡)，这种“溜车”速度很慢，一般在5cm—15cm/s左右，这也是同步机区别于异步机的一大优点。

      本次事故的原因是制动器失效和上述的“封星电路”设计弃用，制动器失效后，没有封星电路的同步机，在轿厢与对重重量不平衡的情况下，电梯除了“飞车”，别无他途。永磁同步电机停止后“封星”对制动器失效后电梯，起到一定的弥补与保护作用，超码不会“飞车”，而是“溜车”。

       行业内有很多人，认为在变频器有输出和电机有速度旋转的情况下封星是有安全隐患的;在实际操作中，封星专用接触器的释放时间不合适，或发生接触器拉弧，或发生停车舒适感很差，因而取消使用的企业有很多;而这些在电梯的检验中，也是没有与此相关的检验项目，因此，形成隐患。但是笔者认为如果永磁同步电机的电控系统取消“封星”后，它的一切安全基础就是制动器，制动器失效，发生飞车是必然的。“封星”虽有缺点，但是永磁同步电机的自发电式能耗制动在现阶段会弥补一定的安全风险;当然，我们可以设计出一些更加灵敏的电路来“封星”，如电机无电流时封星，或零速延时后封星等。

       下面，我们再进一步讨论一下，永磁同步电机在封星状态下，溜车就一定安全吗?我们可以想象，在制动器失效时，轿厢内有超过半载的载重量，会向下溜车，在到达底层，打开厅门后，轿厢的人员陆续走出轿厢时，随着载重的减少，轿厢将向上“溜车”，直到顶层，对重压到缓冲器上停止，虽然上述速度很慢，但这样安全吗?

       八十年代，天津某医院，发生过一起这样的事故，一台直流电梯在停车时，反激绕组未加上，制动器间隙过大，而发生溜车，速度为20cm/s左右，轿厢有人在电梯缓慢向上移动的过程中，一直没有走出轿厢，但在轿厢地坎与厅门上坎还有40-50cm的间隙时，其人慌乱中，要跳出轿厢，结果惨剧发生。现在的永磁同步电机的封星溜车与其很相像。笔者认为它还是有安全隐患的。一切不受控制的移动，都是有危险和不安全的。

       从这里可以看出，生产厂商安全意识的不足，笔者认为“封星”+制动器+限速器作为超速和制动器失效后的保护的设计还是不够的，应该增加制动器的辅助装置——辅助制动器，(见GB7588—2003，12.4.1.2条)，具体的作法是，当制动器失效后，由UPS装置供电的辅助制动器系统，侦测出电梯的非正常移动，电动地执行夹住钢丝绳的动作，使轿厢制停。

       当然，国家标准只是行业内的入门标准，生产商不能只是简单地“被强制执行”国家标准，作为生产商要制定出高于国家标准的企业标准，生产出更安全的电梯，这是企业的社会责任。