曳引驅(qū)動電梯平衡系數(shù)測試方法綜述*

陳 穎，周葉平，陳星斌，毛錦榮

（江西省特種設(shè)備檢驗檢測研究院，南昌 330096）

0 引言

近年來隨著中國城市化進程的加快，人們對高品質(zhì)生活的需求日益增加，越來越多的特種設(shè)備為中國國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活質(zhì)量提高發(fā)揮著積極的作用。但隨之而來的安全問題，卻給社會造成了一定的經(jīng)濟損失，甚至產(chǎn)生了惡劣的社會影響。其中，因曳引電梯平衡系數(shù)不符合要求而引發(fā)的電梯事故時有發(fā)生。據(jù)資料顯示，原國家質(zhì)檢總局委托相關(guān)技術(shù)機構(gòu)對3000臺在用老舊曳引式乘客電梯安全狀態(tài)抽查發(fā)現(xiàn)，東北地區(qū)抽查的400臺電梯中，有52%的平衡系數(shù)不符合要求，西南地區(qū)抽查的400臺電梯中，有48%的平衡系數(shù)不符合要求，甚至更有平衡系數(shù)值為0.1以下（電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則中規(guī)定0.4～0.5 為合格范圍）的電梯處于在用狀態(tài)，已經(jīng)存在嚴(yán)重的安全隱患。電梯平衡系數(shù)不符合要求會存在以下危害。

（1）增加了曳引機驅(qū)動力矩與抱閘的制動力矩，容易造成溜車的安全隱患。

（2）降低了曳引輪與曳引繩之間的摩擦力，容易造成曳引繩在繩槽中打滑，存在安全隱患。

（3）增加電機的功率，不利于電梯節(jié)能降耗。

當(dāng)前國內(nèi)電梯平衡系數(shù)測量方法研究用的比較多的是電流法，該方法是電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則（以下簡稱檢規(guī)）中規(guī)定的方法。隨著各檢驗機構(gòu)人機比矛盾的日益凸顯，采用檢規(guī)的方法測量平衡系數(shù)將不再適合實際檢驗工作，同時隨著電梯運行速度不斷提高，高速電梯的平衡系數(shù)測量方法雖然按照檢規(guī)進行測量也能滿足，但是對于高速電梯在低提升高度場合下的應(yīng)用（俗稱樣板梯）檢規(guī)中規(guī)定的方法將不再適合使用。若轎廂與對重處于同一水平處電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，測量的電機電流則不再符合檢規(guī)要求的測量平衡系數(shù)的方法。國內(nèi)外學(xué)者對平衡系數(shù)的測量方法進行了大量研究，但是主要集中在電流法、稱重法、測鋼絲繩張力法方面的研究，本文對最新的平衡系數(shù)測量方法進行綜述，為曳引驅(qū)動電梯平衡系數(shù)測量方法研究工作提供技術(shù)基礎(chǔ)[1]。

1 平衡系數(shù)測量方法

1.1 電流法

電流法測試電梯平衡系數(shù)的過程如下：測試前將轎廂和對重停在一個水平線上，在鋼絲繩上做標(biāo)識，轎廂分別裝載額定載重量的30%、40%、45%、50%、60%，并作上下全程運行，用鉗形電流表測出電梯轎廂與對重在同一水平線時刻的電機電源輸入端的電流，然后根據(jù)數(shù)據(jù)手工繪制平衡系數(shù)曲線圖，從而確定平衡系數(shù)。該方法應(yīng)用范圍最廣，也是現(xiàn)行檢規(guī)中規(guī)定使用的測試方法。同時各大電梯生產(chǎn)廠家已然熟悉并應(yīng)用于產(chǎn)品實際，包括通力電梯在內(nèi)的幾家電梯制造廠商，在電梯控制系統(tǒng)中已加載并應(yīng)用了這一技術(shù)，裝載相應(yīng)重量后電梯全程運行，控制顯示屏上自動能夠顯示轎廂與對重平齊處電機的輸入電流值，最終顯示相應(yīng)的平衡系數(shù)。

電流法測量平衡系數(shù)的方法簡單、技術(shù)含量低、對測試人員的技術(shù)水平要求低；但是缺點也同樣明顯，要求多次裝載不同的載荷進行測量電機的電流輸出值，工作勞動強度大、耗時長、經(jīng)濟成本大。通過鉗形電流表對電機電流進行測量，由于電梯運行過程中電機負載不斷變化，采用人工讀取電流值及人為識別轎廂與對重平齊位置的判定增大了所需求電流值的誤差。王繼業(yè)等[2]基于上述誤差的存在，通過采集電梯不同載荷情況時上、下行全過程運行時曳引機的電流值，對其進行電流曲線繪制，分析得出人為因素影響小的電梯平衡系數(shù)，雖然一定程度上解決了人為因素引起的誤差，實現(xiàn)了智能化平衡系數(shù)的計算，但是沒能從根本上得到解決強度大、耗時長、成本高的問題。

1.2 稱重法

根據(jù)平衡系數(shù)公式K=(W-G)/Q，直接測量電梯對重與轎廂的重量，實現(xiàn)平衡系數(shù)測試的方法。石成江等[3]研發(fā)平衡系數(shù)測試儀，在空載情況下，通過對重、轎廂底部分別裝設(shè)力變送器的方式，直接測量轎廂與對重的重量差（W-G）以及根據(jù)給定的電梯額定載重量Q，計算出平衡系數(shù)K。這一方法原理上有一定程度的欠缺，對于提升高度大的電梯安裝測試將非常不便。鑒于當(dāng)前檢規(guī)附件A8.1 項的要求，增大了對電梯平衡系數(shù)的測量需求，空載測量平衡系數(shù)方法得到了大量的研究，如大連光程光電科技有限公司開發(fā)的DTPH微力無載型電梯平衡系數(shù)檢測儀、上海安而簡儀器儀表有限公司開發(fā)的LSl201 電梯平衡系數(shù)測試儀、上海英盛儀器有限公司M-111型電梯平衡系數(shù)測試儀以及大連徠特光電精密儀器有限公司開發(fā)的XDC-B威力型電梯平衡系數(shù)檢測儀等均是采用間接稱重法得到轎廂與對重的重量差（W-G），從而通過計算獲得平衡系數(shù)。楊靜[4]本著“經(jīng)濟、便捷、精準(zhǔn)”的原則，提出了一種基于間接稱重法的優(yōu)化檢驗設(shè)計裝置，通過液壓裝置頂升提起對重的方式獲取轎廂與對重的重量差（W-G）的信息，計算得出平衡系數(shù)。

1.3 測鋼絲繩張力法

測鋼絲繩張力法是通過測量鋼絲繩中的張力來得到平衡系數(shù)的方法，國內(nèi)外研究人員在測鋼絲繩張力法方向進行了深度研究。趙國先[5]采用電阻應(yīng)變片側(cè)力傳感器測量鋼絲繩中的張力，通過數(shù)據(jù)采集器采集到轎廂和對重的重量，通過電梯平衡系數(shù)的力學(xué)公式計算出電梯平衡系數(shù)。德國某公司ADIASYSTEM 電梯檢測系統(tǒng)是一套多功能檢測裝置，將便攜式彈簧張力測量裝置安裝在轎廂一側(cè)的曳引鋼絲繩與機房地板之間。手動松閘后，對重使曳引輪轉(zhuǎn)動直到便攜式張力測量裝置（皮帶或彈簧）被自然張緊時停止，借助手動盤車輪盡量緩慢無沖擊地使曳引輪處于平衡狀態(tài)，讀取張力值。測量結(jié)果可以用USB 電纜傳輸?shù)接嬎銠C中，然后可以使用ADIASYSTEM軟件進行詳細分析，得出平衡系數(shù)，對操作人員的要求較高，在適用性上存在一定困難。錢宇等[6]提出并設(shè)計了一種基于力學(xué)和電子技術(shù)的電梯平衡系數(shù)檢測方法，通過自主設(shè)計了一種三點張力法的鋼絲繩張力傳感器，自主設(shè)計的張力傳感器精度高、使用方便、靈敏度高、不改變鋼絲繩受力結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，通過測量出電梯鋼絲繩張力，從而得出轎廂和對重的重量差實現(xiàn)了電梯平衡系數(shù)無載檢測。動態(tài)無載荷電梯平衡系數(shù)測試方法，陳向俊等[7]借鑒現(xiàn)有的無載荷測試平衡系數(shù)的技術(shù)成果，以現(xiàn)行電梯檢驗規(guī)則的檢測數(shù)據(jù)為參照，深入分析了曳引系統(tǒng)摩擦力對平衡系數(shù)張力法測量結(jié)果產(chǎn)生的影響，重點解決系統(tǒng)摩擦力對檢測結(jié)果的影響，提高測試結(jié)果的精度和效率，以滿足電梯安全技術(shù)規(guī)范的要求。通過在轎廂側(cè)距離曳引輪30 cm處裝設(shè)鋼絲繩夾具，采用織帶替代鋼絲繩受力測量織帶的張緊力實現(xiàn)轎廂與對重重量的獲取，經(jīng)過現(xiàn)場測試與其他鋼絲繩張力法比對證明，摩擦力對系統(tǒng)的測量結(jié)果影響較大，尤其對于采用異步電動機驅(qū)動的電梯，可以使測量結(jié)果的偏差在10%以上。

2 發(fā)展趨勢

隨著電梯數(shù)量的增多，檢驗人員及維保人員與電梯的人機比矛盾的日益顯現(xiàn)，便攜、高效的平衡系數(shù)測試裝置需求越來越大。無載測試平衡系數(shù)的方法無疑成為高效測試的首選，研究人員應(yīng)在更智能化傳感器及各類新型傳感器方面的應(yīng)用與研究上進行突破，以便更好地實現(xiàn)便攜化、快速化測量平衡系數(shù)，這也是電梯檢驗人員與維護保養(yǎng)人員的實際需求。

3 結(jié)束語

通過上述3 種電梯平衡系數(shù)測試技術(shù)分析與比較，顯然電流法應(yīng)用研究最廣泛；鋼絲繩張力法當(dāng)期研究最為火熱，但是通過研究人員對鋼絲繩張力法的分析發(fā)現(xiàn)，其摩擦力對平衡系數(shù)的影響較大；稱重法研究較少，如何實現(xiàn)轎廂與對重重量差的信息采集有待研究人員對稱重傳感器和實施稱重夾具進行深入研究，未來稱重法將最具研究應(yīng)用潛力。電梯平衡系數(shù)測試技術(shù)的發(fā)展，有效地提高了檢驗檢測效率，確保了檢驗數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)，保障了電梯的安全運行。本文探討了平衡系數(shù)測試方法的研究現(xiàn)狀和展望，對曳引電梯平衡系數(shù)測試方法的研究具有一定的參考意義。