電梯定期檢驗(yàn)中平衡系數(shù)測(cè)定的必要性研究

屈名勝，高 勇，井德強(qiáng)，賀拴民

（陜西省特種設(shè)備質(zhì)量安全監(jiān)督檢測(cè)中心，陜西 西安 710048）

0 引言

根據(jù)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》8.5項(xiàng)的規(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。平衡系數(shù)一般在安裝或改造時(shí)調(diào)整，而設(shè)定后一般不再改變，因此現(xiàn)行檢規(guī)中平衡系數(shù)的項(xiàng)目檢驗(yàn)只在監(jiān)督檢驗(yàn)中進(jìn)行，定期檢驗(yàn)中對(duì)此系數(shù)不再重復(fù)檢驗(yàn)。但隨著人們生活水平的提高，對(duì)電梯乘運(yùn)中轎廂的環(huán)境提出了更高的要求，對(duì)電梯進(jìn)行裝潢、安裝空調(diào)的現(xiàn)象日益普遍，而使用單位進(jìn)行裝潢往往發(fā)生于電梯安裝監(jiān)督檢驗(yàn)之后，由于使用單位和安裝改造單位對(duì)改造認(rèn)識(shí)不夠，在進(jìn)行裝潢后并未申請(qǐng)檢驗(yàn)而直接投入使用。這就造成檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在定期檢驗(yàn)時(shí)在不知情的情況下進(jìn)行相關(guān)功能試驗(yàn)，就可能造成不必要的損失和危險(xiǎn)。而轎廂重量的改變，如不經(jīng)驗(yàn)算和調(diào)整，將使到電梯平衡系數(shù)變小，而給電梯的安全使用留下隱患。

1 平衡系數(shù)的意義

曳引式電梯的驅(qū)動(dòng)靠鋼絲繩與曳引輪之間的摩擦力，其值的大小取決于曳引輪兩側(cè)重量差的大小。在曳引電梯的勻速運(yùn)行段，曳引機(jī)通過曳引輪與鋼絲繩之間的摩擦力帶動(dòng)轎廂和對(duì)重勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的系統(tǒng)近似為一個(gè)平衡系統(tǒng)。在這個(gè)平衡系統(tǒng)中最理想的狀態(tài)是使對(duì)重側(cè)重量與轎廂側(cè)重量（包括轎廂自重和運(yùn)輸載荷重量等）相等，但運(yùn)輸載荷是一個(gè)變量，在實(shí)際應(yīng)用中曳引輪兩側(cè)的重量很難相等，因此選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)膶?duì)重重量很重要。

平衡系數(shù)k的值取為：

其中：W1為對(duì)重的重量；W2為轎廂自重；Q為電梯的額定載荷。

一般情況下轎廂自重和電梯的額定載重量是確定的，因此，平衡系數(shù)的實(shí)質(zhì)就是設(shè)計(jì)對(duì)重的質(zhì)量大小。

2 平衡系數(shù)改變的危害

2.1 對(duì)電機(jī)容量的影響

根據(jù)文獻(xiàn)［1］，曳引電機(jī)的容量在初選和核算時(shí)可按靜功率進(jìn)行計(jì)算，一般計(jì)算公式為：

其中：P為電動(dòng)機(jī)功率；v為額定速度；η為機(jī)械傳動(dòng)總效率；i為倍率。

由式（2）可知，若k變化將導(dǎo)致電機(jī)容量的變化，k變小，將導(dǎo)致所需電機(jī)的容量變大，可能會(huì)造成“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載而損壞；更為嚴(yán)重的是在電動(dòng)機(jī)選擇使用余量較小時(shí)，電梯在啟動(dòng)時(shí)由于功率不足出現(xiàn)倒溜而引發(fā)危險(xiǎn)。

2.2 對(duì)電梯曳引能力的影響

根據(jù)GB7588－2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》的附錄M要求，曳引應(yīng)滿足的計(jì)算條件如下：

（1）在轎廂裝載和緊急制動(dòng)工況時(shí)，曳引力應(yīng)滿足下式：

其中：T1，T2分別為曳引輪兩側(cè)的鋼絲繩分配的張力；α為鋼絲繩在繩輪上的包角；f為當(dāng)量摩擦因數(shù)。

（2）在轎廂滯留工況時(shí)，曳引力應(yīng)滿足下式：

曳引示意圖如圖1所示。

圖1 曳引示意圖

式（3）和式（4）中轎廂裝載工況按照轎廂裝載1.25倍額定載荷并考慮轎廂在井道中最不利情況下進(jìn)行計(jì)算。如果使用單位因?yàn)檠b潢等原因造成轎廂質(zhì)量的改變，根據(jù)式（1）可知這將造成平衡系數(shù)的減小。由于其轎廂面積并沒有改變，試驗(yàn)載荷應(yīng)按照對(duì)應(yīng)額定載重量的1.25倍裝載。此時(shí)由于轎廂質(zhì)量的改變，裝潢質(zhì)量加上試驗(yàn)載荷其實(shí)際載荷可能遠(yuǎn)大于額定載荷的1.25倍，電梯不滿足曳引條件的風(fēng)險(xiǎn)極大。此時(shí)曳引鋼絲繩開始在曳引輪上打滑，電梯就可能發(fā)生溜梯。檢驗(yàn)時(shí)在不滿足曳引條件的情況下進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，則很容易發(fā)生事故。在正常使用時(shí)由于轎廂面積不能限制人員的進(jìn)入，特別是在電梯超載功能失效而轎廂又嚴(yán)重超載時(shí)將會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡事故［1，2］。

2.3 對(duì)安全部件的影響

在電梯因?yàn)檠b潢等原因造成轎廂質(zhì)量與設(shè)計(jì)質(zhì)量不一致而引起平衡系數(shù)改變時(shí)，施工單位往往在沒有進(jìn)行校核計(jì)算的情況下通過增加對(duì)重側(cè)質(zhì)量的方法使平衡系數(shù)滿足要求。這種情況下雖然使得平衡系數(shù)滿足了要求，卻使整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量W2＋Q也相應(yīng)增加。而W2＋Q是安全鉗等安全部件的重要選擇依據(jù)，其值的改變將直接影響到所用制動(dòng)器制動(dòng)能力以及上行超速裝置、安全鉗、緩沖器等安全部件的選型是否匹配，給電梯運(yùn)行留下重大的安全隱患。

另外曳引輪兩側(cè)質(zhì)量的增加，根據(jù)牛頓第二定律，將影響到電梯啟、制動(dòng)時(shí)的加速度，會(huì)帶來電梯啟、制動(dòng)加速度的減小，以至制動(dòng)困難［3］。

3 平衡系數(shù)檢驗(yàn)的方法和必要性

3.1 平衡系數(shù)的檢驗(yàn)方法

平衡系數(shù)的測(cè)定有多種方法，文獻(xiàn)［4］介紹了5種，即稱重法、調(diào)整配重法、電流法、張力檢測(cè)法、扭矩檢測(cè)法，目前比較常用的方法是電流法?，F(xiàn)行的檢規(guī)8.5項(xiàng)中平衡系數(shù)的測(cè)定是C類項(xiàng)目，測(cè)定由施工單位實(shí)施，檢驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)觀察確認(rèn)。而實(shí)際測(cè)定過程中勞動(dòng)強(qiáng)度較大，而且由于載荷本身精度等問題，其測(cè)量精度不高。

3.2 電梯改造的界定

由于施工單位對(duì)改造和維修認(rèn)識(shí)不夠，在進(jìn)行裝潢和（或）加裝空調(diào)后未對(duì)曳引系統(tǒng)進(jìn)行校核計(jì)算并申報(bào)監(jiān)督檢驗(yàn)。從根本上講電梯改造與重大維修和維修有較大區(qū)別，從某種意義上說，電梯改造相當(dāng)于對(duì)電梯進(jìn)行一次再設(shè)計(jì)，牽涉到電梯的總體方案布置、各零部件和元器件的選型、配置與計(jì)算校核、性能與技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)等問題。

GB 7588－2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》附錄E中特別指出，改變轎廂質(zhì)量應(yīng)視為重大改裝。在《機(jī)電類特種設(shè)備安裝改造維修許可規(guī)則（試行）》（國質(zhì)檢鍋［2003］251號(hào)）附件5中電梯施工類別劃分表中指出：改變轎廂質(zhì)量不管所列部件是否變更，應(yīng)當(dāng)認(rèn)定為改造作業(yè)。從我國現(xiàn)行的電梯制造和安裝改造維修現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中都明確規(guī)定了電梯轎廂質(zhì)量的改變應(yīng)認(rèn)定為改造作業(yè)，但并沒有明確改變多少屬于改造，而部分地市在實(shí)際執(zhí)行中采用的標(biāo)準(zhǔn)并不一樣，例如《上海市電梯改造規(guī)則》規(guī)定：改變轎廂質(zhì)量是指原電梯轎廂設(shè)計(jì)質(zhì)量或其附件的質(zhì)量發(fā)生變化，超出原有的5%。

根據(jù)GB 7588－2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》8.2.1要求：為了允許轎廂設(shè)計(jì)的改變，對(duì)表1所列各額定載重量對(duì)應(yīng)的轎廂最大有效面積允許增加不大于表列值5%的面積。對(duì)常見乘客電梯而言，其允許偏差是在0.12m2左右，根據(jù)表2，可以多承載1人。由于電梯是按照超載25%設(shè)計(jì)的，因此將改造的界限定為超過轎廂質(zhì)量的5%是合理的，應(yīng)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中明確指出。

由于現(xiàn)在轎廂的裝潢日益普遍，應(yīng)從制造環(huán)節(jié)起進(jìn)行管理。在產(chǎn)品銷售的初期，對(duì)于需要改變轎廂質(zhì)量進(jìn)行裝潢和額外加裝設(shè)備的，應(yīng)在產(chǎn)品合同中進(jìn)行明確，制造單位在進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留出一定的余量供用戶進(jìn)行裝修改造，并在產(chǎn)品技術(shù)文件中明確說明其裝潢后轎廂質(zhì)量允許改變的最大值，從而最大限度降低未經(jīng)計(jì)算校核擅自裝潢引起平衡系數(shù)改變?cè)斐墒鹿实目赡苄浴?/p>

3.3 定期檢驗(yàn)中平衡系數(shù)的檢驗(yàn)

我國現(xiàn)行的檢規(guī)中，平衡系數(shù)的測(cè)定僅存在于電梯的監(jiān)督檢驗(yàn)項(xiàng)目中，而從目前的電梯安裝使用狀況看，在檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)時(shí)，電梯絕大部分并沒有移交給使用單位，此時(shí)測(cè)定的平衡系數(shù)是符合制造單位要求的。而在電梯使用單位接收后，使用單位可能要求維護(hù)保養(yǎng)單位協(xié)助進(jìn)行二次裝潢和（或）加裝空調(diào)等操作，這時(shí)如果使用單位不申報(bào)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是無法確定其是否進(jìn)行了裝潢以及轎廂質(zhì)量的改變情況。若因平衡系數(shù)改變引發(fā)事故，雖然這其中無檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)本身責(zé)任，但作為技術(shù)監(jiān)督機(jī)構(gòu)，有責(zé)任發(fā)現(xiàn)并指出相關(guān)單位的違法行為并進(jìn)行糾正。

鑒于以上分析可知，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在監(jiān)督檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)在報(bào)告中明確在安裝監(jiān)督檢驗(yàn)時(shí)其轎廂裝潢和其他輔助設(shè)備安裝情況，并留存相關(guān)照片的見證資料。如果已經(jīng)進(jìn)行了裝潢，應(yīng)要求相關(guān)單位提供制造單位或其授權(quán)單位設(shè)計(jì)計(jì)算證明文件等資料。如果暫沒有進(jìn)行裝潢，則檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)向使用單位出具備忘錄，指明其如果進(jìn)行裝潢應(yīng)履行的職責(zé)和辦理的相關(guān)手續(xù)。如在定期檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)其未按照備忘錄要求辦理相關(guān)手續(xù)，則出具相應(yīng)的意見通知書，由監(jiān)察機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行查處。

這種做法可履行檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在技術(shù)監(jiān)督方面的責(zé)任，但要從根本上解決該問題，則有必要將平衡系數(shù)的檢驗(yàn)項(xiàng)目列入定期檢驗(yàn)中。

4 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)于平衡系數(shù)，檢驗(yàn)人員首先應(yīng)正確理解其取值的意義，以及取值的改變對(duì)電梯的影響，其次是采取正確的方法進(jìn)行測(cè)量并按照監(jiān)督檢驗(yàn)的項(xiàng)目要求進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)。在定期檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電梯裝潢改變的情況時(shí)，不能盲目地進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)在校核計(jì)算的基礎(chǔ)上確認(rèn)其滿足要求后進(jìn)行試驗(yàn)，以免對(duì)電梯造成損壞。

［1］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，2001.

［2］黃忠林.曳引電梯平衡系數(shù)的取值探析［J］.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2010（1）：64-65.

［3］吳予馨.曳引電梯平衡系數(shù)及其檢測(cè)方法研究［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2010（2）：101-103.

［4］史旭洲，王智廣，張?chǎng)矽i，等.曳引電梯平衡系數(shù)及其檢測(cè)方法之討論［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（22）：99.