曳引驅(qū)動電梯平衡系數(shù)原理分析

【摘 要】本文主要通過對照檢規(guī)規(guī)定和曳引驅(qū)動電梯曳引原理，分析曳引驅(qū)動電梯平衡系數(shù)的本質(zhì)及取值范圍，探討合理設置條件。

【關鍵詞】曳引驅(qū)動電梯；平衡系數(shù)；取值

平衡系數(shù)對電梯專業(yè)人員來說是一個很熟悉的參數(shù)。它是曳引驅(qū)動電梯重要的特性參數(shù)之一，也是曳引驅(qū)動電梯驗收檢驗的必檢項目，因為它關系到電梯運行性能和曳引機輸出功率大小，而曳引條件又是保證曳引傳動安全可靠的必要條件。合理的平衡系數(shù)能降低曳引機功率，使電梯運行的能耗得到最大程度的降低，而平衡系數(shù)的不當則不光是增加能耗，更重要的是容易出現(xiàn)蹲底、沖頂?shù)劝踩鹿?，甚至危急人民生命?/p>

因此，在曳引驅(qū)動電梯設計安裝時合理配置平衡系數(shù)就變得尤為重要。

按照《電梯型式試驗細則》的規(guī)定：電梯轎廂分別裝載0、25%、50%、75%、100%額定載荷情況下，測定電梯運行的載荷-電流曲線，取其上下行曲線的交點的載荷系數(shù)，即為該電梯的平衡系數(shù)，通常在40%-50%范圍內(nèi)即為合格，同時，在《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則—曳引與強制驅(qū)動電梯》8.5項也有明確的要求：曳引電梯的平衡系數(shù)應當在0.40～0.50之間，或者符合制造（改造）單位的設計值。檢驗方法是轎廂分別裝載額定載重量的30%、40%、45%、50%、60%作上、下全程運行，當轎廂和對重運行到同一水平位置時，記錄電動機的電流值，繪制電流-負荷曲線以上、下行運行曲線的交點確定平衡系數(shù)。

下面，我們通過受力分析，了解一下平衡系數(shù)的實質(zhì)。曳引驅(qū)動電梯是使重物作垂直上下運動的升降設備。從力學的角度，要使一重物在空中保持靜止狀態(tài)，必須有一拉力T與物體的重力Q相平衡，即T =Q，這時物體處于靜止或勻速運動狀態(tài)，稱為力的平衡。此系統(tǒng)稱為平衡系統(tǒng)。若要使物體向上運動，速度發(fā)生改變，則這一拉力T除了克服物體的重力Q，還要提供一個產(chǎn)生加速度的力F，即T=Q+F=Q+ma（m —為物體的質(zhì)量；a—為加速度）。

如果物體的重力Q被另外一個平衡力W所平衡，W=Q，即構成一個平衡系統(tǒng)，這時拉力T就不用去克服重力Q了，而只需提供使物體產(chǎn)生加速度所需的力，即 T=F=ma這樣就大大減小了拉力T。這就是曳引驅(qū)動電梯上采用的平衡原理。這個平衡力就是由對重來提供。因此我們要求對重的重力W，要與轎廂及載荷的重力（P+Q）相等。

但要真正做到這一點，在曳引驅(qū)動電梯的實際應用中非常困難，或且說目前還沒有想出一個辦法來實現(xiàn)這一點。因為轎廂的載荷Q 是隨機變化的，可能是0（空載），也可能是100%QH（滿載）范圍內(nèi)的任意值，因此我們只能選擇一個恰當?shù)膶χ刂亓俊?/p>

即取W=P+KQH。這個系數(shù)K，就是平衡系數(shù)。因此 ，平衡系數(shù)的實質(zhì)就是設計配置對重的質(zhì)量大小。它影響著對重的質(zhì)量和電梯的不平衡載荷。當轎廂與載荷為 P+Q，（其中 P—是轎廂的自重；Q—是轎廂的實際載荷；QH—轎廂的額定載荷），轎廂側與對重側的不平衡載荷為：△T=（P+Q）-（P+KQH）=Q-KQH，以上是根據(jù)受力分析角度得出的結論。要想真正達到比較理想的平衡，應該在曳引驅(qū)動電梯實際運行使用中，實際測定日常運行載荷的變化。比如，目前大量的住宅電梯其實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% 應該更為合適。現(xiàn)在一般的曳引驅(qū)動乘客電梯在載荷超過80%時就進入直駛狀態(tài)，因此真正滿載的時候也較少，因此取平衡系數(shù)K=40%-50% 為合適。

從以上受力分析可以看出，轎廂與對重系統(tǒng)上的不平衡是絕對的。如果曳引機的功率余量足夠，并且鋼絲繩與曳引輪摩擦系數(shù)滿足曳引要求，則平衡系數(shù)主要影響電梯的能耗，如果曳引機的功率余量不足，則平衡系數(shù)取值不合適可能會造成電梯啟動后倒拉、溜車等事故。

同時，平衡系數(shù)取值也直接影響曳引輪兩側鋼絲繩的拉力，取值不合適可能會造成曳引條件不成立、鋼絲繩打滑等事故。因此，在電梯設計時，平衡系數(shù)的選取既要考慮曳引機功率，又要考慮曳引條件。從受力分析還可以看出，平衡系數(shù)的選取也會影響轎廂、對重質(zhì)量，而轎廂、對重質(zhì)量則會影響鋼絲繩、鋼絲繩數(shù)量、曳引輪繩槽參數(shù)、安全鉗、緩沖器等的選擇。以上分析是建立在設定條件下的結論，在實際應用時還需要按照實際工況進行一些修正。比如當電梯無補償裝置時，電梯的實際曳引比將加大，其實際影響相當于減少轎廂重量；隨行電纜質(zhì)量實際影響補償裝置對鋼絲繩的實際補償比變化。一般在電梯無補償裝置時轎廂自重按照實際重量的90%選取，隨行電纜質(zhì)量的實際影響按補償裝置對鋼絲繩的實際補償比確定。

平衡系數(shù)的確定必須在設計時結合鋼絲繩、鋼絲繩數(shù)量、曳引輪繩槽參數(shù)、安全鉗、緩沖器、曳引機等綜合考慮。同時需要指出的是，平衡系數(shù)的取值，并非只要安裝或者驗收時測得在40%-50%即可，而是必須保證轎廂、對重重量與設計要求一致的前提下才行。這就要求實際安裝時不得隨意改變轎廂重量，電梯驗收時或檢驗時必須檢測實際值與設計值是否一致，有無私自改變轎廂重量。

近年來，隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展進步，有些建筑尤其是高檔建筑在對客用電梯的裝飾要求很高。在電梯安裝完成后，又私自進行施工裝潢，改變了轎廂重量，從而影響了曳引條件及平衡系數(shù)的改變，同時也影響到安全鉗以及緩沖器是否適用。所以電梯在經(jīng)過國家質(zhì)量監(jiān)督總局特種設備檢驗機構驗收合格投入使用后，使用單位不得隨意對轎廂進行裝潢，在對轎廂進行裝潢前必須經(jīng)原制造單位同意，并且改造后要重新檢驗。同時還應該驗證電梯的安全鉗、緩沖器、安全裝置等是否仍可靠有效，其中平衡系數(shù)等重要檢測參數(shù)還要重新測定，以防止由于客戶自行對電梯裝修造成各種參數(shù)變化，留下隱患，從而引發(fā)安全隱患。