第七章 安全保护系统
电梯是高层建筑中必不可少的垂直运输工具，其运行质量直接关系到人员的生命安全和货物的完好，所以电梯运行的安全性必须放在首位。为保障电梯的安全运行，从电梯设计、制造、安装及日常维保等各个环节都要充分考虑到防止危险发生，并针对各种可能发生的危险，设置专门的安全装置。根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》中的规定，现代电梯必须设有完善的安全保护系统，包括一系列的机械安全装置和电气安全装置，以防止任何不安全情况的发生。在电梯的安全系统中，包括有高安全系数的曳引钢丝绳、限速器、安全钳、缓冲器、多道限位开关、防止超载系统及完善严格的开关门系统和安全保障。
7.1 安全保护系统
7.1.1 电梯可能发生的事故和故障
1、轿厢失控、超速运行
当曳引机电磁制动器失灵，减速器中的的轮齿、轴、销、键等折断，以及曳引绳在曳引轮绳槽中严重打滑等情况发生，正常的制动手段已无法使电梯停止运动，轿厢失去控制，造成运行速度超过额定速度。
2、终端越位
由于平层控制电路出现故障，轿厢运行到顶层端站或底层端站时，未停车而继续运行或超出正常的平层位置。
3、冲顶或蹲底
当上终端限位装置失灵等，造成轿厢或对重冲向井道顶部，称为冲顶；
当下终端限位装置失灵或电梯失控，造成电梯轿箱或对重跌落井道底坑，称为蹲底。
4、不安全运行
由于限速器失灵、层门和轿门不能关闭或关闭不严时电梯运行、轿厢超载运行、曳引电动机在缺相、错相等状态下运行等。
5、非正常停止
由于控制电路出现故障、安全钳误动作、制动器误动作或电梯停电等原因，都会造成在运行中的电梯突然停止。
6、关门障碍
电梯在关门过程中，门扇受到人或物体的阻碍，使门无法关闭。
7.1.2 电梯安全保护系统的组成
1、超速（失控）保护装置：限速器、安全钳；
2、超越上下极限工作位置保护装置：强迫减速开关、限位开关、极限开关，上述三个开关分别起到强迫减速、切断控制电路、切断动力电源三级保护；
3、撞底（与冲顶）保护装置：缓冲器；
4、层门、轿门门锁电气联锁装置：确保门不可靠关闭电梯不能运行；
5、近门安全保护装置：层门、轿门设置光电检测或超声波检测装置、门安全触板等；保证门在关闭过程中不会夹伤乘客或货物，关门受阻时，保持门处于开启状态。
6、电梯不安全运行防止系统：轿厢超载控制装置、限速器断绳开关、安全钳误动作开关、轿顶安全窗和轿厢安全门开关等；
7、供电系统断相、错相保护装置：相序保护继电器等；
8、停电或电气系统发生故障时，轿厢慢速移动装置；
9、报警装置：轿厢内与外联系的警铃、电话等；
除上述安全装置外，还会设置轿顶安全护栏、轿厢护脚板、底坑对重侧防护栏等设施。综上所述，电梯安全保护系统一般由机械安全装置和电气安全装置两大部分组成，但是机械安全装置往往也需要电气方面的配合和联锁，才能保证电梯运行安全可靠。
图7-1 电梯安全系统关联图
7.1.3 电梯安全保护装置的动作关联关系
由上图可知，当电梯出现紧急故障时，分布于电梯系统各部位的安全开关被触发，切断电梯控制电路，曳引机制动器动作，制停电梯。当电梯出现极端情况如曳引绳断裂，轿厢将沿井道坠落，当到达限速器动作速度时，限速器会触发安全钳动作，将轿厢制停在导轨上。当轿厢超越顶、底层站时，首先触发强迫减速开关减速；如无效则触发限位开关使电梯控制线路动作将曳引机制停；若仍未使轿厢停止，则会采用机械方法强行切断电源，迫使曳引机断电并制动器动作制停。当曳引钢丝绳在曳引轮上打滑时，轿厢速度超限会导致限速器动作触发安全钳，将轿厢制停；如果打滑后轿厢速度未达到限速器触发速度，最终轿厢将触及缓冲器减速制停。当轿厢超载并达到某一限度时，轿厢超载开关被触发，切断控制电路，导致电梯无法起动运行。当安全窗、安全门、层门或轿门未能可靠锁闭时，电梯控制电路无法接通，会导致电梯在运行中紧急停车或无法起动。当层门在关闭过程中，安全触板遇到阻力，则门机立即停止关门并反向开门，稍作延时后重新尝试关门动作，在门未可靠锁闭时电梯无法起动运行。
7.2 限速器
限速器是电梯安全运行中最为重要的安全装置之一，它随时监测控制着电梯的运行速度，当出现超速情况时，能及时发出信号，继而产生机械动作，切断控制电路或驱动安全钳（夹绳器）将轿厢强制制停或减速，限速器是指令发出者并非执行者。
控制轿厢超速的限速器触发速度和相关要求，在GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》中有明确的规定：即该速度至少等于电梯额定速度的115%；限速器动作时，限速器绳的张力不得小于安全钳起作用所需力的两倍或300N；限速器绳的最小破断载荷与限速器动作时产生的限速器绳张力安全系数应大于8，限速器绳公称直径不应小于6㎜；限速器绳必须配有张紧装置张紧，且在张紧轮上装设导向装置。
限速器与安全钳组合方式和工作原理见图7-2所示。限速器装置由限速器、限速器绳及绳头、限速器绳张紧装置等组成；限速器一般安装在机房内，限速器绳绕过限速器绳轮后，穿过机房地板上开设的限速器绳孔，竖直穿过井道总高，一直延伸到装设于电梯底坑中的限速器绳张紧轮并形成回路；限速器绳绳头处连接到位于轿厢顶的连杆系统，并通过一系列安全钳操纵拉杆与安全钳相连；电梯正常运行时，电梯轿厢与限速器绳以相同的速度升降，两者之间无相对运动，限速器绳绕两个绳轮运转；当电梯出现超速并达到限速器设定值时，限速器中的夹绳装置动作，将限速器绳夹住，使其不能移动，但由于轿厢仍在运动，于是两者之间出现相对运动，限速器绳通过安全钳操纵拉杆拉动安全钳制动元件，安全钳制动元件则紧密地夹持住导轨，利用其间产生的摩擦力将轿厢制停在导轨上，保证电梯安全。
对于传统的电梯，都必须使用限速器来随时监测并控制轿厢的下行超速，但随着电梯的使用，人们发现轿厢上行超速并且冲顶的危险也确实存在，其原因是轿厢空载或极小载荷时，对重侧重量大于轿厢，一旦制动器失效或曳引机轴、键、销等折断，或由于曳引轮绳槽严重磨损导致曳引绳在其中打滑，于是轿厢上行超速就发生了。所以在GB7588-2003中规定，曳引驱动电梯应装设上行超速保护装置，该装置包括速度监控和减速元件，应能检测出上行轿厢的失控速度，当轿厢速度大于等于电梯额定速度115%时，应能使轿厢制停，或至少使其速度下降至对重缓冲器的允许使用范围。该装置应该作用于轿厢、对重、钢丝绳系统（悬挂绳或补偿绳）或曳引轮上，当该装置动作时，应使电气安全装置动作或控制电路失电，电机停止运转，制动器动作。
