平衡系數(shù)變化引起的超載問題分析

吳曉梅

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350008）

平衡系數(shù)變化引起的超載問題分析

吳曉梅

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350008）

“溜梯”是較為常見的一種電梯安全事故，而因平衡系數(shù)變化引起的超載則是引發(fā)“溜梯”事故的原因之一。文中結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)平衡系數(shù)的實(shí)質(zhì)、平衡系數(shù)變化引起超載的原因及其危害進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際提出了解決該問題的建議。

溜梯；平衡系數(shù)；超載；二次裝修

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，住宅、商場、辦公樓、工廠廠房處處可見電梯，其已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚牟糠?，電梯的運(yùn)行安全也越發(fā)受到社會(huì)的關(guān)注。在歷年來發(fā)生的電梯安全事故中，“溜梯”事故占了一定的比例。除了電梯控制系統(tǒng)故障外，發(fā)生“溜梯”事故的直接原因主要可分為曳引力不足與制動(dòng)力不足兩種。在部分“溜梯”事故的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，電梯轎廂內(nèi)載荷并未超過額定載荷，制動(dòng)器各部件完好，曳引輪槽、鋼絲繩也不存在過度磨損。經(jīng)分析得出，導(dǎo)致事故發(fā)生的原因是由于轎廂二次裝修使得電梯平衡系數(shù)變小，偏離了制造單位的設(shè)計(jì)范圍，從而使得電梯在轎廂載荷未超過額定載荷情況下發(fā)生了實(shí)際意義上的超載，進(jìn)而導(dǎo)致電梯曳引力或制動(dòng)力的不足引發(fā)“溜梯”。

2 電梯平衡系數(shù)與不平衡載荷

平衡系數(shù)是保證曳引驅(qū)動(dòng)式電梯安全運(yùn)行和節(jié)能的一項(xiàng)重要特征參數(shù)。GB7588-2003《電梯制造與安裝規(guī)范》附錄G中指出平衡系數(shù)即額定載荷及轎廂質(zhì)量與對(duì)重或平衡重的平衡量[1]。其數(shù)學(xué)計(jì)算公式為：

電梯的不平衡載荷指的是轎廂側(cè)與對(duì)重側(cè)的質(zhì)量差，其決定了曳引機(jī)的功率，關(guān)系到電梯的能耗。在電梯實(shí)際運(yùn)行中由于轎廂載荷是不確定，因此不平衡載荷也是不確定的。但其最大不平衡載荷卻可以根據(jù)平衡系數(shù)來確定，一般電梯的最大不平衡載荷出現(xiàn)在轎廂裝載125%時(shí)，其值為，該值即為曳引機(jī)需提供的最小曳引力。

由上述分析可知，平衡系數(shù)的實(shí)質(zhì)就是設(shè)計(jì)對(duì)重質(zhì)量的大小，它也決定了電梯的最大不平衡載荷的大小。

TSG T7001-2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》中規(guī)定曳引電梯的平衡系數(shù)應(yīng)當(dāng)在0.40～0.50之間，或者符合制造（改造）單位的設(shè)計(jì)值[2]。

3 平衡系數(shù)變化引起的超載的危害

平衡系數(shù)是電梯在設(shè)計(jì)過程中就已經(jīng)確定的數(shù)值或范圍。根據(jù)TSG T7001-2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則一曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》規(guī)定，僅在電梯監(jiān)督檢驗(yàn)中，對(duì)該系數(shù)進(jìn)行測量以確保新安裝電梯的平衡系數(shù)符合檢規(guī)或制造單位的設(shè)計(jì)要求。

但實(shí)際情況中，在對(duì)事故電梯調(diào)查及老舊電梯評(píng)估中，常發(fā)現(xiàn)電梯平衡系數(shù)偏離檢規(guī)要求或設(shè)計(jì)要求，特別是有些使用單位為了美觀或提高舒適度，擅自對(duì)電梯進(jìn)行了二次裝修使得電梯轎廂自重變大，在額定載荷不變情況下，則相當(dāng)于平衡系數(shù)變小。而此時(shí)若要保持平衡系數(shù)不變，則根據(jù)公式（1）應(yīng)減小轎廂額定載荷到（＞），即電梯允許裝載的額定載荷變小。但在實(shí)際情況中，使用單位一般認(rèn)為轎廂裝修不會(huì)影響電梯運(yùn)行，裝修過程沒有告知檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)，而維保單位即使知道其進(jìn)行的裝修，但由于缺乏對(duì)平衡系數(shù)的正確認(rèn)識(shí)，也不會(huì)采取措施減小轎廂裝修帶來的影響。在此情況下，當(dāng)轎廂裝載原額定載荷時(shí)，實(shí)際上可能已嚴(yán)重超載。

3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)過載運(yùn)行

由公式（2）可看出，在平衡系數(shù)等參數(shù)相同的情況下，額定載荷越大所需的電機(jī)容量越大。當(dāng)電梯二次裝修后，若仍按原額定載荷使用，則可能造成電機(jī)長期過載運(yùn)行，且若設(shè)計(jì)時(shí)選擇的電機(jī)的冗余量較小時(shí)，則可能出現(xiàn)電梯在啟動(dòng)時(shí)由于功率不足出現(xiàn)“倒溜”現(xiàn)象，影響電梯的安全運(yùn)行。

3.2 曳引力不足

根據(jù)GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》第9.3條規(guī)定，鋼絲繩曳引應(yīng)滿足以下三個(gè)條件[1]：

（1）轎廂裝載至125%額定載荷的情況下應(yīng)保持平層狀態(tài)不打滑；

（2）必須保證在任何緊急制動(dòng)的狀態(tài)下，不管轎廂內(nèi)是空載還是滿載，其減速度的值不能超過緩沖器（包括減行程的緩沖器）作用時(shí)減速度的值；

（3）當(dāng)對(duì)重壓在緩沖器上而曳引機(jī)按電梯上行方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)不可能提升空載轎廂。

其附錄M中提示曳引力計(jì)算可按工況采用以下的公式（3）、（4）計(jì)算[1]：

（1）在轎廂裝載和緊急制動(dòng)工況下；

根據(jù)前述分析，若轎廂進(jìn)行了二次裝修，轎廂自重增加，在保持平衡系數(shù)不變情況下，轎廂允許裝載的額定載荷應(yīng)變小為。若此時(shí)電梯仍按原額定載荷使用，按照公式（3）在轎廂裝載及滿載緊急制動(dòng)工況下，的靜態(tài)比值、動(dòng)態(tài)比值將變大，嚴(yán)重時(shí)可能使電梯無法滿足公式（3）中的曳引條件，因曳引力不足而造成鋼絲繩在曳引輪上打滑，發(fā)生“溜梯”事故。

3.3 制動(dòng)力不足

根據(jù)GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》第12.4.2條規(guī)定，當(dāng)轎廂載有125%額定載荷并以額定速度向下運(yùn)行時(shí)，操作制動(dòng)器應(yīng)能使曳引機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。制動(dòng)器的制動(dòng)力矩為靜力矩與動(dòng)力矩之和，根據(jù)其實(shí)際情況以靜力矩為主要影響因素，其計(jì)算公式如下[3]：

3.4 對(duì)安全部件等的影響

根據(jù)GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》附錄F3、F4，允許質(zhì)量是安全鉗、緩沖器、上行超速保護(hù)裝置等電梯安全部件的一個(gè)重要選型參數(shù)。電梯二次裝修后，轎廂自重變大，使得轎廂系統(tǒng)總質(zhì)量（）發(fā)生變化，且有些施工單位，在對(duì)電梯進(jìn)行二次裝修后，通過增加對(duì)重塊的方法來保持平衡系數(shù)不變，而使得對(duì)重的質(zhì)量（）也發(fā)生變化。這些質(zhì)量的變化嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致原有的安全鉗、緩沖器、上行超速保護(hù)裝置等安全部件不再與裝修后實(shí)際系統(tǒng)質(zhì)量相匹配，而起不到相應(yīng)的保護(hù)作用。

此外，轎廂系統(tǒng)總質(zhì)量、對(duì)重質(zhì)量的變化還將影響到鋼絲繩、導(dǎo)軌等零部件的受力情況，可能使原設(shè)計(jì)的安全系數(shù)得不到保障，電梯運(yùn)行存在安全隱患。

4 如何解決由平衡系數(shù)變化引起的超載

由前文分析可知，電梯二次裝修將引起平衡系數(shù)變化，而若要保持平衡系數(shù)不變，則應(yīng)減小電梯轎廂的額定載重量，否則將會(huì)因超載使用電梯而造成各種安全隱患。根據(jù)GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》，電梯轎廂限制載荷主要從兩個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)：限制轎廂有效面積、超載檢測裝置。筆者認(rèn)為，要解決由平衡系數(shù)變化引起的超載也可從這兩方面進(jìn)行考慮。

（1）加大宣傳，讓使用單位、維保單位建立風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。電梯的使用單位一般沒有學(xué)習(xí)過電梯工作原理、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則等方面的知識(shí)，對(duì)于轎廂二次裝修對(duì)電梯造成的影響也不甚了解。而有些維保單位人員，雖然學(xué)習(xí)過電梯相關(guān)知識(shí)，但對(duì)相關(guān)條款理解不足，而無法給使用單位正確的提醒與建議。這就造成電梯在檢驗(yàn)檢測單位不知情的情況下進(jìn)行二次裝修。因此要解決平衡系數(shù)變化引起的超載問題，首先應(yīng)加大宣傳，告知使用單位、維保單位轎廂二次裝修及擅自增減對(duì)重快的危害，讓其建立相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。

（2）新安裝電梯，預(yù)留裝修質(zhì)量。對(duì)于新安裝電梯，在訂立購銷合同時(shí)，使用單位應(yīng)根據(jù)后期用途規(guī)劃及實(shí)際使用需求，提出預(yù)留裝修質(zhì)量的需求。制造單位則可根據(jù)需求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就留出一定的裝修余量，并在產(chǎn)品技術(shù)文件中對(duì)該裝修余量加以明確說明，從而避免使用單位因未經(jīng)計(jì)算校核擅自裝修導(dǎo)致平衡系數(shù)改變而引發(fā)事故。

（3）在用電梯，二次裝修后應(yīng)采取相應(yīng)措施。電梯二次裝修后，應(yīng)通過計(jì)算校核確定裝修后的電梯轎廂允許的載重量，并采取相應(yīng)措施來對(duì)轎廂載重量加以限制，如：縮小轎廂的有效面積、在醒目位置對(duì)裝修后電梯的允許載重量限載人數(shù)加以標(biāo)識(shí)、相應(yīng)調(diào)整超載保護(hù)裝置等。此外，電梯的二次裝修，使用單位應(yīng)主動(dòng)申報(bào)檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)合格后方能繼續(xù)使用。

（4）可根據(jù)平衡系數(shù)變化自適應(yīng)調(diào)整的超載檢測新技術(shù)。文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了一種可監(jiān)測平衡系數(shù)的電梯超載保護(hù)裝置，為解決因平衡系數(shù)變化引起的超載問題提供了一種新的思路。隨著傳感器、控制器等技術(shù)的發(fā)展，實(shí)時(shí)監(jiān)測平衡系數(shù)的變化將變成可能，而通過在電梯控制主板中寫入相應(yīng)計(jì)算方法，則可實(shí)現(xiàn)對(duì)電子式超載檢測裝置的實(shí)時(shí)調(diào)整。

5 結(jié) 語

（1）平衡系數(shù)是保證曳引驅(qū)動(dòng)式電梯安全運(yùn)行和節(jié)能的一項(xiàng)重要特征參數(shù)，文中分析了由二次裝修導(dǎo)致的平衡系數(shù)變化，及其引起的超載問題。

（2）從引發(fā)“溜梯”事故的直接原因出發(fā)，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析了平衡系數(shù)變化引起的超載的危害。

（3）針對(duì)轎廂二次裝修引起的平衡系數(shù)變化導(dǎo)致的超載問題，從安全宣傳風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)建立、新裝及在用電梯應(yīng)注意的問題、新技術(shù)研發(fā)等方面提出解決方法及建議。

[1] GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》[S]，北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．

[2] TSG T7001-2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則一曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》[S]．

[3]毛懷新.電梯與自動(dòng)扶梯技術(shù)檢驗(yàn)[M]．北京：學(xué)苑出版社，2000．

[4]林進(jìn)展，索朗平措，潘洪權(quán)．可監(jiān)測平衡系數(shù)的電梯超載保護(hù)裝置設(shè)計(jì)研究[J]．機(jī)電工程技術(shù)，2016，45(01)：66-69．

Analysis of Overload Caused by Changes of Balance Coef fi cient

WU Xiao-Mei
(Fujian Special Equipment Inspection and research Institute, Fuzhou 350000, Fujian ,China)

The elevator slipping out of control is one of common elevator security incidents. The overload caused by changes of balance coef fi cient is one of the reasons of the slipping. This paper analyzes the essence of balance coef fi cient, the reason and harm of overloading caused by the change of balance coef fi cient, and puts forward some suggestions to solve the problem.

Elevator slipping out of control; Balance coef fi cient; Overload; Re-decoration

2017-04-06

吳曉梅，女，福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，助理工程師，碩士