淺談電梯平衡系數(shù)的檢驗(yàn)

陳航 吳曉軍 陳治理 練萍

摘?要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，電梯業(yè)正處于快速發(fā)展階段，因此電梯的質(zhì)量安全也普遍受到人們的關(guān)注，所以電梯的檢驗(yàn)成為相關(guān)部門工作的重中之重！電梯平衡系數(shù)是電梯監(jiān)督檢驗(yàn)中較為特殊的一個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目，而其對(duì)于電梯檢驗(yàn)人員來(lái)說(shuō)往往是一個(gè)生疏又熟悉的參數(shù)。說(shuō)它熟悉是因?yàn)榇蠹叶贾酪芬诫娞輰?duì)重的配置都有一個(gè)“平衡系數(shù)”，都知道國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定“平衡系數(shù)應(yīng)在40%?～50%的范圍內(nèi)”，說(shuō)它生疏是因?yàn)榈降灼胶庀禂?shù)在電梯上起什么作用？其取值大小將影響什么？應(yīng)如何取值最為合適？以及到底如何測(cè)定才是準(zhǔn)確的？許多電梯安裝、檢驗(yàn)人員并不清楚?。

關(guān)鍵詞：電梯平衡系數(shù)檢驗(yàn)

現(xiàn)時(shí)，各地特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)在對(duì)電梯進(jìn)行驗(yàn)收檢驗(yàn)時(shí)，最費(fèi)時(shí)，也最費(fèi)人力、物力的，便是檢測(cè)電梯的平衡系數(shù)。按檢驗(yàn)規(guī)定：必須在轎廂分別承載0、25%、40%、50%、75%、100%、110%額定載荷下，測(cè)定電梯運(yùn)行的載荷—電流曲線，取其上、下行曲線的交匯點(diǎn)的載荷系數(shù)，便是該梯的平衡系數(shù)，交匯點(diǎn)在40%?～50%范圍內(nèi)為合格。為了測(cè)定這一參數(shù)，除了兩名檢驗(yàn)人員，還需要多名來(lái)回搬運(yùn)法碼的工人。由于影響試驗(yàn)的因素太多，其結(jié)果是否可信尚且不說(shuō)，即便測(cè)試結(jié)果在40%～50%的范圍之內(nèi)，一定合格嗎？若是超出此范圍，為什么就不合格呢？“平衡系數(shù)”的意義是什么？對(duì)電梯有什么影響？不知其所以然，測(cè)定“平衡系數(shù)”就失去了意義。

1.平衡系數(shù)的意義

電梯的驅(qū)動(dòng)有多種方式，主要有強(qiáng)制式驅(qū)動(dòng)、液壓式動(dòng)、曳引式驅(qū)動(dòng)等，而曳引式驅(qū)動(dòng)是當(dāng)前電梯業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的驅(qū)動(dòng)方式。平衡系數(shù)作為電梯整體設(shè)計(jì)的最重要的參數(shù)之一，是曳引式驅(qū)動(dòng)電梯的一個(gè)很重要的性能指標(biāo)。所以平衡系數(shù)的檢測(cè)是電梯監(jiān)督檢驗(yàn)中一項(xiàng)很重要的功能試驗(yàn)項(xiàng)目。要正確理解平衡系數(shù)的含義，就必須先掌握曳引式驅(qū)動(dòng)電梯的工作原理.

曳引電梯工作原理：曳引式電梯就是一種載人或重物沿軌道升降的起重設(shè)備。曳引式電梯由安裝在機(jī)房的電動(dòng)機(jī)、減速箱、制動(dòng)器等組成的曳引機(jī)作為動(dòng)力裝置，鋼絲繩通過(guò)曳引輪一端連接轎廂，另一端連接對(duì)重裝置。轎廂與對(duì)重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪的繩槽內(nèi)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由曳引輪繩槽與曳引鋼絲繩之間產(chǎn)生的摩擦力，帶動(dòng)鋼絲繩使轎廂和對(duì)重作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轎廂在井道內(nèi)沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，將人或重物運(yùn)送到相應(yīng)的層站。

（1）電動(dòng)機(jī)?（2）制動(dòng)器?（3）減速器?（4）曳引鋼絲繩

（5）導(dǎo)向輪?（6）繩頭組合?（7）轎廂?（8）對(duì)重

由以上工作原理可知，在電梯運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)重裝置通過(guò)對(duì)重導(dǎo)靴在對(duì)重導(dǎo)軌上滑行，起平

衡作用。對(duì)重裝置是曳引驅(qū)動(dòng)不可缺少的部分，用來(lái)平衡轎廂的重量和部分載荷重量，減少了電動(dòng)機(jī)的功率損耗。

對(duì)重的總質(zhì)量一般由下式?jīng)Q定：W=P+?KQ?h（1）

式中：W――對(duì)重重量

P――?轎廂自重

K――?電梯平衡系數(shù)

Q?h――電梯額定載重量

由公式（1）可以看出：平衡系數(shù)K?的實(shí)質(zhì)就是設(shè)計(jì)配置對(duì)重質(zhì)量的大小，它的取值大小直接影響對(duì)重質(zhì)量和電梯的不平衡載荷。如果設(shè)電梯運(yùn)行時(shí)轎廂實(shí)際載荷為Q，此時(shí)不平衡載荷△T可表示為：△T=（P+Q）-（P+K?Q?h）=Q-KQ?h?（2）

由以上可知，電梯平衡系數(shù)K?是為了平衡部分轎廂重量而設(shè)置的對(duì)重與轎廂的額定載荷之間的比值。其表達(dá)式為：K=（W-P）/Q?h（3）

因此，電梯平衡系數(shù)的作用就是不僅決定了對(duì)重質(zhì)量的大小，也決定了最大不平衡載荷的大小。

2.平衡系數(shù)K值的意義

由以上分析可知，如果始終能使△T=0，即Q=KQ?h（或?W=P+Q），是最理想的曳引狀態(tài)，但是轎廂實(shí)際載荷Q是一個(gè)變量，而且變化是隨機(jī)的，可能是空載（Q=0）到滿載（Q=Q?h）范圍內(nèi)的任意值，所以K無(wú)論取何值平衡都是相對(duì)的，不平衡卻是絕對(duì)的。這樣只能選擇一個(gè)合適的K值，使△T在多數(shù)情況下盡可能地小。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10058―2009《電梯技術(shù)條件》3.3.8規(guī)定：曳引電梯的平衡系數(shù)K值應(yīng)在0.4～0.5范圍內(nèi)。國(guó)標(biāo)這個(gè)推薦取值不能理解為電梯的K只有在這個(gè)范圍內(nèi)才合格，只是絕大多數(shù)電梯取這個(gè)值是合適的，并非絕對(duì)的值。這可能也是考慮到乘客電梯在實(shí)際運(yùn)行中輕載運(yùn)行機(jī)率更大，這樣也會(huì)使對(duì)重偏小些，對(duì)空載時(shí)防止曳引失效更有利如果假設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)取K=0.5，則滿載時(shí)不平衡載荷為（1―K）Q?h=0.5Qh，空載時(shí)不平衡載荷也是0.5Qh（只是由不平衡載荷產(chǎn)生的不平衡力的方向在空載和滿載時(shí)相反），如果考慮到電梯要做125%Qh靜載試驗(yàn)，則此時(shí)最大靜不平衡載荷為（1.25-K）Q?h=0.75?Q?h。電梯運(yùn)行或靜載試驗(yàn)中最大不平衡載荷所產(chǎn)生的最大不平衡力，就是電梯曳引機(jī)所要提供的最小曳引力。

2.1?平衡系數(shù)K的取值

從以上式（1）可以看出，只有當(dāng)?Q?=?KQH?時(shí)系統(tǒng)才處于平衡，因此，不論K取何值，平衡只是相對(duì)的，而不平衡是絕對(duì)的。我們只能希望系統(tǒng)盡可能地接近平衡。一種簡(jiǎn)單的辦法便是取轎廂載荷變化的平均值。因?yàn)檗I廂載荷的變化為：0～100%，因此取K=50%?左右都是合理的，很難說(shuō)取多少更好些。電梯在出廠時(shí)并不完全了解實(shí)際運(yùn)行使用時(shí)載荷的情況，要想真正達(dá)到比較理想的平衡，應(yīng)該在電梯實(shí)際運(yùn)行使用中，實(shí)際測(cè)定日常運(yùn)行載荷的變化。比如，目前大量的住宅電梯其實(shí)際的載荷變化基本在?0～60%，極少出現(xiàn)滿載的情況，因此取?K?=?30%～40%?應(yīng)該更為合適。現(xiàn)在一般的乘客電梯在載荷超過(guò)80%時(shí)就進(jìn)入直駛狀態(tài)，因此真正滿載的時(shí)候也較少，因此取平衡系數(shù)K?=40%～50%?為合適。相反，一些載貨電梯，由于轎廂超面積，其載荷變化會(huì)在0～105%，因此平衡系數(shù)取?K≥50%?應(yīng)該更為合適。必須指出，這里說(shuō)K的取值是指電梯設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)平衡系數(shù)K的取值，稱為設(shè)計(jì)值，絕不是電梯安裝時(shí)或使用后隨意配置的K值。

3.檢測(cè)平衡系數(shù)K

電梯平衡系數(shù)的檢驗(yàn)方法有很多，如手動(dòng)盤(pán)車法、直接稱重法、無(wú)載荷法、電流法等，任何一種方法都有利也有弊。但無(wú)論用任何一種方法，都要在真正理解K?的基礎(chǔ)上進(jìn)行，才能得出正確合理的檢測(cè)結(jié)果。TSG?T7001～2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則》（非正式稿）對(duì)K的檢驗(yàn)要求：曳引電梯的平衡系數(shù)應(yīng)在0.4～0.5之間，或者符合制造單位的設(shè)計(jì)值。檢驗(yàn)方法：轎廂分別空載、裝載額定載重量的25%、40%、50%、75%、100%、110%作上下全程運(yùn)行，當(dāng)轎廂和對(duì)重運(yùn)行到同一水平位置時(shí)，記錄電動(dòng)機(jī)的電流值，繪制電流-負(fù)荷曲線以上、下行運(yùn)行曲線的交點(diǎn)確定平衡系數(shù)。以電動(dòng)機(jī)電源輸入端為電流檢測(cè)點(diǎn)。

作為檢驗(yàn)人員對(duì)檢規(guī)的這個(gè)要求有的并沒(méi)真正理解，對(duì)所有需檢電梯都按以上方法做試驗(yàn)，

如果檢測(cè)得出K=0.4～0.5，則合格，反之為不合格。GB7588―2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》附錄D：應(yīng)檢查平衡系數(shù)是否如安裝者所說(shuō)，這種檢查可通過(guò)電流檢測(cè)并結(jié)合：速度測(cè)量（用于交流電動(dòng)機(jī)）或電壓測(cè)量（用于直流電動(dòng)機(jī)）。這里已經(jīng)說(shuō)得非常明確，作為檢驗(yàn)人員，在檢測(cè)之前，首先要做的是了解所要檢測(cè)的電梯的平衡系數(shù)設(shè)計(jì)值是多少，其次是“檢查是否如安裝者所說(shuō)”（這里應(yīng)注意，并不是說(shuō)是否在0.4～0.5之間），最后才是使用正確的檢測(cè)方法，保證平衡系數(shù)測(cè)試的正確性和準(zhǔn)確性。

對(duì)經(jīng)二次裝潢過(guò)的電梯是否可以按以上方法做K的試驗(yàn)？實(shí)踐證明，二次裝潢過(guò)的電梯按常規(guī)方法做K的試驗(yàn)已無(wú)意義。二次裝潢后檢測(cè)K相當(dāng)于建立了以下數(shù)學(xué)模型：裝潢后轎廂自重增加，如果設(shè)因裝潢增加質(zhì)量為M，這時(shí)轎廂自重變?yōu)镻+M，則：K=（W-P-M）/?Q?h?（4）

式（4）和式（3）比較，顯然由式（4）計(jì)算出來(lái)的K值變小了。實(shí)際檢測(cè)的結(jié)果也是和計(jì)算的結(jié)果是一致的，得出所謂的K值變小了。并且這個(gè)值很容易低于0.4，如果由此得出結(jié)論說(shuō)電梯平衡系數(shù)不合格，就不符合K的本意了。這樣檢測(cè)出的K已經(jīng)不是平衡系數(shù)了，因?yàn)闄z驗(yàn)的前提已經(jīng)錯(cuò)了。K值是個(gè)設(shè)計(jì)值，一經(jīng)選定，不再隨外界條件的改變而改變。經(jīng)二次裝潢過(guò)的電梯，除非知道了裝潢后增加的質(zhì)量M，在操作時(shí)將M當(dāng)作轎廂載荷予以考慮，否則將不能準(zhǔn)確測(cè)量出K。有的安裝單位、維保單位等對(duì)經(jīng)二次裝潢過(guò)的電梯用增加對(duì)重的方法來(lái)使平衡系數(shù)達(dá)到原來(lái)的值，這種做法非常不妥。這樣的后果是直接地增加了轎廂和對(duì)重系統(tǒng)的總質(zhì)量，增加了電梯的負(fù)擔(dān)，使原設(shè)計(jì)的安全系數(shù)得不到保障，增加了安全陷患。

4.結(jié)束語(yǔ)

作為一名電梯檢驗(yàn)的工作者，我們要做到對(duì)我們正在檢測(cè)的項(xiàng)目，不僅要知其然，更要知其所以然，這樣才不至于只浮于表面。要善于對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、總結(jié)與歸納，得出準(zhǔn)確、正確的檢測(cè)結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]TSG?T?7001―2009，電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則[S].

[2]GB/T?10058―2009，電梯技術(shù)條件[S].

[3]GB7588-2003，電梯制造與安裝安全規(guī)范[S].