一種電梯平衡系數(shù)檢測儀校準(zhǔn)方法研究

中圖分類號：TU857 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）18-0137-04

Abstract：Elevatorbalancecoeffcientisaverycriticalparameterintheelevatorinspectionproces.Thispaperfirstbriefly discusesandintroducestheworkingprincipleandmaincomponentsof thecurentlywidelyusedelevatorbalancedetectorwith no-loadratemethod.Subsequently，thevaluetraceabilityandcalibrationmethodoftheelevatorbalancedetectorbasedothe no-loadratemethodwasfurtherexplainedindepthanddetail.Throughdetailedstepanalysisandrelevantkeypoints，it providedacomprehensiveandsystematicbasisforthecalibrationoftheelevatorbalancecoefcientdetector.Thetheoretical basisandpracticalguidancewithstrongoperabilitywillhelprelevanttechniciansbetermasterandapplythedetection instrumentanditscalibrationtechnology，therebyensuringtheaccuracyandreliabilityoftheelevatorbalancecoeficientdetection and promoting the continuous development and progress in the field of elevator inspection technology.

Keywords：elevatorbalancecoeficient;no-loadpowermethod;calibrationmethod；elevatorbalance tester;elevator

電梯，作為現(xiàn)代高層建筑中不可或缺的垂直運輸手段，在城市化進程不斷加快的背景下，其數(shù)量呈現(xiàn)出迅猛的增長態(tài)勢。而電梯運行的安全性與舒適性始終是社會各界矚目的核心要點。在電梯的日常檢驗工作中，于眾多對電梯性能產(chǎn)生影響的參數(shù)之中，平衡系數(shù)的地位顯得尤為突出。平衡系數(shù)合理與否，直接影響到電梯電引系統(tǒng)的受力狀況、制動性能以及轎廂運行的平穩(wěn)性。一旦平衡系數(shù)偏離標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間，電梯在運行期間便極有可能出現(xiàn)諸如電引輪磨損加劇、制動失效風(fēng)險上升、轎廂產(chǎn)生抖動等一系列不良狀況，這無疑會對乘客的生命安全以及乘梯體驗構(gòu)成嚴重威脅。在TSGT7001—2023《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則》A1.3.2“平衡系數(shù)測試\"項目中要求電引電梯的平衡系數(shù)應(yīng)當(dāng)在0.40＼～0.50之間，并且符合制造（改造）

單位所執(zhí)行的設(shè)計值。電梯平衡系數(shù) （q） 等于電梯對重系統(tǒng)質(zhì)量（W）和轎廂系統(tǒng)質(zhì)量 （G） 之差與電梯額定載重量 （Q） 之比，可見只有電梯的平衡系數(shù)滿足要求時，才能確保電梯安全運行。因此，電梯平衡系數(shù)檢測儀的量值溯源工作尤為重要，其量值的準(zhǔn)確性保證電梯平衡系數(shù)測量的可靠程度。本文通過對電梯平衡系數(shù)檢測儀測量原理的分析，提出一種電梯平衡系數(shù)檢測儀的校準(zhǔn)方法。

1電梯平衡系數(shù)檢測儀

1.1電梯平衡系數(shù)檢測儀的工作原理

電梯平衡系數(shù)檢測儀是依據(jù)T/CASEIT101—2015《電梯平衡系數(shù)快捷檢測方法》對電梯平衡系數(shù)進行檢測的一種儀器。電梯平衡系數(shù)的一種快捷檢測方法為“空載功率法”，在電梯空載工況分別測量向上與向下運行時的驅(qū)動電動機功率與轎廂速度，基于功率、速度和負載的函數(shù)關(guān)系求解電梯平衡系數(shù)。

空載功率法測量平衡系數(shù)計算如公式（1）所示

式中： 為電梯平衡系數(shù)設(shè)定值; V_x 為空載下行速度， m/s;P_s 為空載下行功率， W;V_s 為空載上行速度， P_s 為空載上行功率， W;Q 為電梯額定載荷， kg;g_n 為重力加速度， 9.801m/s² 。

“空載功率法”電梯平衡系數(shù)檢測儀主要由主機（涵蓋計算及顯示模塊）功率測量模塊以及速度傳感器3個關(guān)鍵模塊所構(gòu)成。其工作原理基于在電梯處于空載運行工況時，分別對驅(qū)動電動機向上運行與向下運行過程中的功率以及轎廂速度予以精準(zhǔn)測量。然后利用功率、速度和負載的函數(shù)關(guān)系求解電梯平衡系數(shù)，其工作原理圖如圖1所示。該檢測儀在運行過程中至少應(yīng)顯示運行功率、運行速度、平衡系數(shù)讀數(shù)值，也可顯示運行電壓、運行電流、功率因數(shù)和頻率等過程參數(shù)。

1.2電梯平衡系數(shù)檢測儀的示值誤差

平衡系數(shù)誤差為被校檢測儀平衡系數(shù)示值與電梯平衡系數(shù)設(shè)定值之差

平衡系數(shù)誤差計算如公式（2）所示

式中： Δq 為被校檢測儀平衡系數(shù)示值誤差； q_x 為被校檢測儀平衡系數(shù)示值； 為電梯平衡系數(shù)按公式（1）的計算值。

2計量特性

2.1 功率測量

測量范圍：（1～66）kW，（ cosφ ：（0～1）），（40～60）Hz，最大允許誤差： ±1% 。

2.2 速度測量

測量范圍：（0.3～8） m/s ，最大允許誤差： ±1% 。

2.3 平衡系數(shù)

測量范圍：0.2～0.8，最大允許誤差： ±0.02 。

3 校準(zhǔn)條件

3.1 環(huán)境條件

校準(zhǔn)工作需在特定的環(huán)境條件下開展，環(huán)境溫度應(yīng)維持在（ 20±5 ） C 的范圍之內(nèi)，相對濕度不得超過85% 。同時，校準(zhǔn)過程中所使用的標(biāo)準(zhǔn)器要求配備穩(wěn)壓電源，其電壓需穩(wěn)定在（ 220±22 ）V之間，頻率為（ 50± 1） Hz ，以確保標(biāo)準(zhǔn)器能夠正常、精準(zhǔn)地運行。此外，校準(zhǔn)場地周圍應(yīng)不存在任何會對正常校準(zhǔn)工作產(chǎn)生干擾的電磁干擾源以及機械振動等因素。

3.2 校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器

1）三相標(biāo)準(zhǔn)功率源。測量范圍：（1＼～66） kW C， 3× （1＼～ 最大允許誤差： ±0.1% 。

2）速度發(fā)生器。測量范圍： （0.3～8）m/s ；最大允許誤差： ±0.2% 。

4校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法

4.1外觀及功能檢查

1）待校準(zhǔn)的電梯平衡系數(shù)檢測儀在外觀方面需保持整潔且完好無損，不存在任何會對儀器使用性能造成不良影響或危及使用安全的瑕疵與缺陷。其銘牌應(yīng)當(dāng)能夠清晰、精確地標(biāo)注出產(chǎn)品名稱、型號規(guī)格、出廠編號、制造的具體年月及制造商名稱等一系列必要的信息，以此確保儀器的身份可識別性與基本信息的完整性。

2）在通電檢測環(huán)節(jié)，檢測儀主機需實現(xiàn)精準(zhǔn)無誤的連接，且具備支持主機遠程對功率測量模塊以及速度傳感器參數(shù)展開復(fù)位、設(shè)置與修改操作的能力。當(dāng)功率測量模塊與速度傳感器準(zhǔn)確接入測試端之后，兩者應(yīng)能夠?qū)π盘枌嵤┚_測量。與此同時，主機所顯示的測量數(shù)值需與功率測量模塊、速度傳感器所測得的數(shù)值保持完全一致。

3）在校準(zhǔn)工作開展之前，用于校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)器以及被校的電梯平衡系數(shù)檢測儀均需嚴格依據(jù)各自說明書所規(guī)定的要求，完成充分的預(yù)熱操作。確保標(biāo)準(zhǔn)器與被校儀器均能在達到穩(wěn)定的工作狀態(tài)后再進行后續(xù)的校準(zhǔn)工作，從而有效保障校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。

4.2 運行功率

1）采用功率源法，接線如圖2所示。將電梯平衡系數(shù)檢測儀的功率測量模塊分別連接到三相標(biāo)準(zhǔn)功率源的電壓端。三相標(biāo)準(zhǔn)功率源電流端分相輸出短接，檢測儀功率測量模塊的電流鉗分別鉗人三相標(biāo)準(zhǔn)功率源的電流短接端。

2）選擇校準(zhǔn)點。 ① 選取頻率 50Hz ，運行電壓選取相電壓 220V ，功率因數(shù)選取 0.5L ，運行電流在電流量程范圍內(nèi)均勻選取5個電流點（其中包含 10% 電流量程點和 100% 電流量程點）分別進行校準(zhǔn)。 ② 選取頻率 50Hz ，運行電壓選取相電壓 220V ，功率因數(shù)選取0.8L ，運行電流選取 10% 電流量程點、 100% 電流量程點分別進行校準(zhǔn)。 ③ 選取頻率 50Hz ，運行電壓選取相電壓 220V ，功率因數(shù)選取 1.0L ，運行電流選取 10% 電流量程點、 .100% 電流量程點分別進行校準(zhǔn)。 ④ 根據(jù)需要，可增加校準(zhǔn)點。

3）設(shè)置三相標(biāo)準(zhǔn)功率源輸出標(biāo)準(zhǔn)值，讀取檢測儀運行功率的示值，記錄數(shù)據(jù)。

4）按公式（3）分別計算運行功率示值誤差。

式中： δ_P 為被校檢測儀運行功率示值相對誤差； P_X 為被校檢測儀運行功率示值， W;P_N 為功率標(biāo)準(zhǔn)值， W 。

4.3 運行速度

1）根據(jù)選定的線速度校準(zhǔn)點，按照公式（4）計算轉(zhuǎn)速校準(zhǔn)裝置的各校準(zhǔn)點標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。

式中： n_0i 為各校準(zhǔn)點標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速， r/min;v_0i 為各校準(zhǔn)點標(biāo)準(zhǔn)線速度， m/s;C 為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤周長， m 。

2）將電梯平衡系數(shù)檢測儀速度傳感器與速度發(fā)生器緊密接觸（圖3），確保二者之間無松動，以實現(xiàn)精準(zhǔn)的信號傳輸。與此同時，將檢測儀主機與速度傳感器的連接線路妥善連接，保證數(shù)據(jù)能夠正常、穩(wěn)定地傳輸。

3）選取 0.5，1.0，2.0，2.5 和 5m/s 速度點分別進行校準(zhǔn)。根據(jù)需要，可增加校準(zhǔn)點。

4）設(shè)置速度發(fā)生器輸出標(biāo)準(zhǔn)值，待讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取檢測儀運行速度的示值，記錄數(shù)據(jù)。

5）每個校準(zhǔn)點測量3次，取其平均值作為測量結(jié)果。

6）按公式（5）計算運行速度示值誤差。

式中： δ_v 為被校檢測儀運行速度示值相對誤差； v_X 為被校檢測儀運行速度示值， m/s;v_N 為運行速度標(biāo)準(zhǔn)值， m/s 。

4.4平衡系數(shù)

1）按照圖4接線，將電梯平衡系數(shù)檢測儀與三相標(biāo)準(zhǔn)功率源和速度發(fā)生器分別進行連接。

2）選擇校準(zhǔn)點。 ① 設(shè)置檢測儀額定載荷為 1050kg 上、下行運行速度分別為1.61和 1.83m/s ，平衡系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為 0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8 ，額定速度分別為1.75m/s ，相電壓為 220V ，頻率 50Hz ，功率因數(shù)0.5L ，曳引比為1：1。 ② 設(shè)置檢測儀額定載荷為

1 050kg ，上、下行運行速度分別為 1.46m/s 和 0.52m/s 平衡系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為0.4、0.5，其他具體參數(shù)設(shè)置與 ① 一致。 ③ 設(shè)置檢測儀額定載荷為 1050kg ，上、下行運行速度分別為 2.3m/s 和 2.62m/s ，平衡系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為0.4、0.5，其他具體參數(shù)設(shè)置與 ① 一致。 ④ 根據(jù)需要，可增加校準(zhǔn)點。

3）示值誤差的校準(zhǔn)。以表1為例，設(shè)定額定載荷為 1050kg ，額定速度分別為 1.75m/s ，相電壓為 220V 頻率 50Hz ，功率因數(shù) 0.5L ，引比為1：1，按要求分別設(shè)定功率和速度，調(diào)節(jié)檢測儀進人測試界面，開始上行測試，待被校檢測儀指示速度和功率穩(wěn)定后，繼續(xù)測試20s以上。改變速度發(fā)生器速度運行方向，模擬電梯下行。待被校檢測儀的功率和轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后繼續(xù)測試 20s 以上。讀取檢測儀平衡系數(shù)的示值，記錄數(shù)據(jù)。按公式（2）計算平衡系數(shù)示值誤差。

計算方法如下。

以平衡系數(shù)為0.5為例，設(shè)定額定載荷為 1050kg 上、下行運行速度分別為1.61和 1.84m/s ，則：根據(jù)公式（1），平衡系數(shù)的定義得出轎廂與對重之差為 525kg 則空載下行時，相當(dāng)于電機做功使 525kg 物體以1.61m/s 的速度勻速向上運行，運行功率 P=8284.295W ：空載上行時，相當(dāng)于 525kg 物體在重力作用下以1.84m/s 的速度勻速向下運行的同時對電機做功，做功功率 P=9416.311W ，上行和下行時的區(qū)別為運行方向相反。

5 結(jié)束語

本文深入剖析并闡釋了空載功率法電梯平衡系數(shù)檢測儀的工作原理，在此基礎(chǔ)上，全面且詳細地提出了與之對應(yīng)的計量校準(zhǔn)方法。通過對空載功率法電梯平衡系數(shù)檢測儀校準(zhǔn)方法展開深入探究，能夠為計量校準(zhǔn)工作的規(guī)范化開展提供堅實的理論依據(jù)與實踐指導(dǎo)，從而確保量值溯源的一致性以及量值傳遞的準(zhǔn)確性，這不僅有助于推動電梯相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域在計量方面朝著更為精確、可靠的方向發(fā)展，還為電梯整體的安全穩(wěn)定運行筑牢了堅實的技術(shù)防線，提供了不可或缺的有力保障，在電梯行業(yè)的技術(shù)進步與安全保障進程中發(fā)揮著極為關(guān)鍵的作用。

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