邓陆 王盛兴
武汉市特种设备监督检验所，湖北 武汉 430019
摘要：近年来，我国对电梯的需求不断增加，电梯的检验工作也越来越受到重视。本文针对电梯检验中常见的永磁同步曳引机运行问题，做简单的论述，提出预防和处理的策略，共享给相关人员参考。基于运行故障及处理经验总结，造成永磁同步曳引机运行问题的原因较多，来源于运行环境和设备自身等。为避免发生安全事故，日常检验维修工作中要注重对其的检查与维护，全面排查潜在的隐患与风险，保障电梯处于高安全水平运行，为使用者提供优质的电梯运行服务。
关键词：永磁同步；曳引机；电梯检验；安全事故
0 引言
电梯的使用首先要确保其安全性，制动系统是电梯安全系统的重要组成部分。相关事故统计报告表明，电梯发生开门溜车、冲顶或蹾底等安全事故大多数因电梯制动器失效导致，由此可见曳引机制动器制动力测试的重要性。目前的制动力矩测试方法一般需要人员参与，不适合自动完成，如砝码载重法。因此，开发一种方便快捷的制动力测试方式，具有重要意义。由于曳引机的电动机部分本身就是出力设备，因此利用电动机出力来检测制动力的大小具有一定的可行性。
1 永磁同步曳引机概述
永磁同步曳引机采用高性能永磁材料和特殊的电机结构，具有体积小、节能、环保、低速运行平稳、噪声低、大转矩、免维护等优点，越来越广泛运用于电梯行业。但永磁同步曳引机在使用过程中有时会出现失磁现象，从而引起机械性能出现很明显的下降，电流增大但力矩输出不足，甚至会导致电机不能驱动负载以致烧坏电机，因此做好永磁同步曳引机的失磁防护工作尤为重要[1]。
2 永磁同步曳引机常见的运行问题分析
2.1曳引力不足
单个或多个曳引轮绳槽磨损严重，曳引钢丝绳接触绳槽底部，导致曳引轮与绳槽之间产生的摩擦力变小。曳引轮绳槽内有油的现象，由于钢丝绳绳芯润滑油被挤出等原因，导致曳引轮绳槽内有油，油在曳引轮绳槽表面形成油膜使摩擦系数变小，也使曳引力变小，曳引力不足容易造成溜梯现象[2]。
2.2失磁问题分析
（1）材料本身的原因，即永磁材料自身的热稳定性、时间稳定性、化学稳定性、外磁场稳定性和抗振动性等性能下降或在外界影响下受到破坏而引起永磁电机永磁体失磁；（2）对电机不当使用或发生故障引起的失磁，如严重过载电流增大，永磁体在冲击产生的电枢反应作用下失磁；或剧烈震动或电机故障时在冲击电流产生的电枢反应的作用下造成永磁体失磁；（3）工作环境恶劣。如电机在高温、潮湿的机房内工作，磁体保护不当易发生化学腐蚀，最终失去磁性。（4）永磁体磁场失磁。在电机处于负载工况时，特别是高速弱磁时，电机的合成磁场存在大量谐波，将在永磁体表面产生涡流，导致永磁体温度升高，增加了永磁体的失磁风险。如果控制系统不稳定，在高速时会产生过大的去磁电流，可能导致永磁体失磁。通过对永磁同步无齿轮曳引机失磁现象的分析，永磁同步无齿轮曳引机失磁主要是在运行过程中出现失磁现象，这也充分说明这种失磁现象与曳引电机的运行环境、使用时限和不当使用或故障有关[3]。
2.3冗余制动器制动力矩及失效问题
一般来说，齿轮减速机不会配置在永磁同步曳引机内，如果电动机出现电力消失的情况，并且动力矩尚未形成，那么在对重和曳引机轿厢之间，将产生力矩不平衡的情况，使得加速度产生。因为涡轮蜗杆自锁行为能够使得传统的曳引机消耗相应的能量，但使用的永磁同步曳引机无法实现，必须在曳引轮或曳引轮轴上加上制动力，产生很大的制动力矩制停电梯。
考虑制动器单边失效，以及特殊满足125%额定载荷制停情况下的冗余制动，那么单边的制动力矩需高达125%额定载重量。然而，采用250%额定载荷、额定速度紧急制停时（a=g）的制动力，来制动轻载（一个人）下行时，其制动减速度将超过1g，远远高于医学界提供的人体能够承受的减速度最大值0.21g对乘客产生极大的伤害。因此，不可能按照双边250%的额定载重量（单边125%）额定速度下行来调整制动器，如果按此调整，轻载下行制动时就会对乘客和电梯运行带来极大的伤害。但是，如果不按此调整，又不能满足单边制动125%额定载荷的冗余要求。因而永磁同步主机制动器要提供冗余的制动力，就必须做到以下两点：其一，这种制动器的两组制动力必须实时监控，确保每组制动力分别大于100%额定载荷；其二，这种制动器的制动力比没有冗余的制动器几乎增加100%，对相关零部件强度进行重新计算。设计上冗余制动器达不到冗余制动力矩的要求，那么出现单边制动器失效时就极可能发生溜梯、蹲底等事故。
2.4对平衡系数进行估算与保护
电梯的平衡系数影响电梯的曳引能力、装载能力等，进一步可以影响到电梯的安全性能。当平衡系数较小时，为了满足制动力测试的要求，可能会导致电动机电流过大，进而导致控制柜功率器件的损坏，因此当平衡系数较小时，不再继续进行制动力的测试。根据得到的电梯轿厢与对重之间的不平衡力矩，考虑机械电气损耗、轿厢位置和补偿装置带来的影响，可以估算出电梯的平衡系数；由于平衡系数影响到用梯的安全性，因此如果估算出平衡系数不满足要求，电梯曳引轮槽会出现严重磨损从而影响曳引能力。
3 制动器使用过程中的要求
制动器作为电梯中动作最频繁的部件之一，直接关系到电梯的安全运行，因此《试验规则》中提出：“制动器的机械部件应至少分两组设置，并且应当有监测每组机械部件动作状态的装置。”《检验规则》中提出：“应当具有制动器故障保护功能，当监测到制动器的提起(或者释放)失效时，能够防止电梯的正常启动。”根据以上规则，制动器上一般都是安装微动开关来检测制动器的动作是否可靠。由于制动器动作频繁并且制动行程很小，对微动开关的质量要求也很高，通常要求能通过几百万次的动作试验才能保障电梯低故障率。电梯整机检验时可分为两个步骤来模拟操作以验证该功能。（1）当监测到制动器的提起失效时，能够防止电梯的正常启动。检验时，电梯停止时让制动器开关失效（不能正常动作），电梯正常启动时电梯应该报对应故障，并且停止启动。（2）当监测到制动器的释放失效时，能够防止电梯的正常启动。检验时，电梯停止时制动器没有松开，人为地让制动器检测开关动作，电梯应该报对应故障，并且下一次不能正常启动。
4 制动力矩自动测试的特点
(1)方便快捷，利用电梯停止时轿厢与对重间的不平衡力和电动机出力，不需要额外的装置和人员参与。(2)监测周期较人员和设备参与的测试方式可大幅缩短，提高了电梯的安全性。(3)一旦检测到制动力矩不足，电梯停止使用，降低了制动力不足带来的风险。(4)测试结果通过物联网上传远程数据平台，通过对相关数据的对比分析，可实现电梯相关部件的按需保养。
5 结语
综上所述，永磁同步曳引机的安全运行，对保证电梯稳定运行，起到了积极的作用。电梯检验实践中，要根据曳引机的特点和运行环境，做好常见问题的防范与排查，通过建立永磁同步曳引机档案、制定且实施检验制度等措施，消除潜在的安全隐患，保障设备处于安全稳定状态。
参考文献
[1]符敢为，井德强，陈禹陶，杨新明，赵明，刘涛.一起盘式永磁同步电机的检验与故障分析[J].特种设备安全技术，2020(04):29-30.
[2]张宏亮，李杰锋.电梯检验工艺手册[M]2版.北京：中国标准出版社，2018.12.
[3]李文明，李文鹏，雷磊，王平坚.永磁同步曳引机定子绕组匝间短路故障对电梯运行的影响[J].中国特种设备安全，2019,35(10):56-58+62.