淺析曳引式電梯平衡系數(shù)

唐文斌

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院永州分院 永州 425000）

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淺析曳引式電梯平衡系數(shù)

唐文斌

（湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院永州分院 永州 425000）

摘 要：電梯平衡系數(shù)是曳引式電梯的重要參數(shù)之一，它不僅影響電梯的不平衡載荷和主機(jī)的曳引力及其能量消耗，還直接關(guān)系到電梯運(yùn)行安全。根據(jù)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)電梯中平衡系數(shù)的判定標(biāo)準(zhǔn)，平衡系數(shù)檢驗(yàn)時(shí)可能出現(xiàn)誤判，使電梯存在安全隱患。本文探討了電梯平衡系數(shù)的本質(zhì)、電梯平衡系數(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)，分析了電梯平衡系數(shù)與電梯參數(shù)的相互關(guān)系，提出了一種新的平衡系數(shù)判定標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：平衡系數(shù) 曳引式電梯 檢驗(yàn)規(guī)則 判定標(biāo)準(zhǔn)

電梯平衡系數(shù)是曳引式電梯的重要參數(shù)之一，曳引式電梯的曳引力是由轎廂和對(duì)重的重力共同通過鋼絲繩作用于曳引輪繩槽上產(chǎn)生的，曳引式電梯的理想狀態(tài)是對(duì)重側(cè)與轎廂側(cè)的重量相等，若不考慮鋼絲繩重量的變化，曳引機(jī)只要克服摩擦阻力就可以帶動(dòng)電梯運(yùn)行，此時(shí)電梯輸出功率最小，最節(jié)能。在電梯監(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（以下簡(jiǎn)稱《檢規(guī)》）中要求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。

1 電梯平衡系數(shù)的本質(zhì)

電梯使用過程中，必須要保證安全與節(jié)能，而平衡系數(shù)的設(shè)計(jì)就是在滿足安全的情況下盡量使能耗最小。平衡系數(shù)是確定曳引式電梯對(duì)重質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)。由于轎廂的載荷是隨機(jī)變化的，因此只能選擇一個(gè)合適的對(duì)重重量，使得電梯在大多數(shù)情況下運(yùn)行時(shí)的曳引力都盡可能小，即降低電梯運(yùn)行中的不平衡載荷。

式中：

w——對(duì)重；

p——轎廂自重；

qh——額定載重；

k——平衡系數(shù)，0≤k≤1。

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。它直接影響對(duì)重的質(zhì)量和電梯的不平衡載荷。當(dāng)轎廂與載荷為p+q時(shí)（其中p為轎廂的自重；q為轎廂的實(shí)際載荷），轎廂側(cè)與對(duì)重側(cè)的不平衡載荷為：

由于實(shí)際載荷q在0～qh之間變化，當(dāng)k<0.50時(shí)，Δt≤（1-k）qh；當(dāng)k>0.50時(shí)，Δt≤kqh；當(dāng)k=0.50時(shí)，Δt≤0.50qh，此時(shí)Δt的變化范圍最小。

2 電梯平衡系數(shù)的取值設(shè)計(jì)

曳引式電梯利用對(duì)重來平衡轎廂自重和部分額定載重，其本質(zhì)目的就是為了降低曳引機(jī)的功率，減少能量消耗，因此平衡系數(shù)的取值也是圍繞這一目的來設(shè)計(jì)計(jì)算的。

從式（2）可以看出，只有當(dāng)q=kqh時(shí)系統(tǒng)才處于平衡，因此，不論平衡系數(shù)k取何值，平衡只是相對(duì)的。只能希望系統(tǒng)盡可能地接近平衡。一種簡(jiǎn)單的辦法便是取轎廂載荷變化的平均值，即取k=0.50。電梯在出廠設(shè)計(jì)時(shí)無法了解該電梯實(shí)際運(yùn)行時(shí)的載荷變化情況，因此電梯出廠時(shí)只是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)平衡系數(shù)的取值之后，設(shè)計(jì)計(jì)算其它參數(shù)。如一般乘客電梯載荷不會(huì)超過額定載荷的80%，因此取平衡系數(shù)k=0.40～0.50比較合適；一般載貨電梯經(jīng)常裝載較重的貨物，因此取平衡系數(shù)k=0.45～0.55比較合適；對(duì)于部分別墅私人電梯，如果載重量大于500kg的電梯，實(shí)際載荷一般都不會(huì)超過60%，因此可以取平衡系數(shù)k=0.30～0.40更合適些；如果載重較小的電梯，如載重不大于300kg的，則平衡系數(shù)應(yīng)取0.50～0.60為宜。綜上所述，平衡系數(shù)的設(shè)計(jì)與電梯的實(shí)際載荷變化范圍有關(guān)，必須強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是平衡系數(shù)的取值是由廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)候的取值，而不是電梯安裝時(shí)或者使用后隨意配置的值。

電梯檢驗(yàn)人員在做平衡系數(shù)試驗(yàn)時(shí)存在一個(gè)誤區(qū)，普遍的檢驗(yàn)人員都認(rèn)為平衡系數(shù)試驗(yàn)時(shí)測(cè)出平衡系數(shù)在0.40～0.50之間，就認(rèn)為平衡系數(shù)是合格的，并沒有意識(shí)到電梯的平衡系數(shù)還應(yīng)符合電梯制造廠的設(shè)計(jì)值。例如，一臺(tái)貨梯的平衡系數(shù)設(shè)計(jì)值為0.50，在檢驗(yàn)時(shí)測(cè)出的值為0.40，該電梯的平衡系數(shù)是否符合要求？根據(jù)檢規(guī)判定應(yīng)該是符合要求，但是筆者認(rèn)為該電梯平衡系數(shù)不符合要求。

3 電梯平衡系數(shù)與電梯參數(shù)的相互關(guān)系

3.1 電梯平衡系數(shù)與主機(jī)功率

電梯主機(jī)需要提供一個(gè)使轎廂產(chǎn)生加速度的力和部分不平衡載荷，平衡系數(shù)的設(shè)計(jì)值就決定了電梯運(yùn)行過程中的不平衡載荷的大小。當(dāng)電梯主機(jī)功率選取足夠大時(shí)，此時(shí)無論平衡系數(shù)設(shè)計(jì)多少，電梯運(yùn)行都是安全的，但是電梯運(yùn)行時(shí)不平衡載荷越大，電梯能耗越高。

在平衡系數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，曳引輪兩側(cè)的不平衡力矩就是根據(jù)平衡系數(shù)的取值計(jì)算出來的，電梯運(yùn)行時(shí)的最大載荷不超過額定載荷的10%，若某電梯平衡系數(shù)設(shè)計(jì)取值為0.50，則空載時(shí)電梯不平衡載荷為0.50qh，超載時(shí)電梯不平衡載荷為電梯在下行制動(dòng)試驗(yàn)和安全鉗聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)時(shí)是以125%額定載荷做試驗(yàn)的，此時(shí)電梯不平衡載荷最大，為，這是電梯可能產(chǎn)生的最大不平衡載荷（指靜載荷），只要電梯主機(jī)選取的功率能夠提供0.75qh的不平衡載荷則可以滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，但如果電梯安裝人員在安裝時(shí)使平衡系數(shù)為0.40，當(dāng)電梯在125%額定載荷時(shí)產(chǎn)生的不平衡載荷達(dá)到了0.85qh，超過電梯主機(jī)提供的最大曳引能力，那么電梯則會(huì)出現(xiàn)帶不動(dòng)現(xiàn)象，可能使電梯出現(xiàn)倒拉，發(fā)生溜車或者沖頂?shù)氖鹿省?/p>

3.2 電梯平衡系數(shù)與轎廂、對(duì)重系統(tǒng)的總質(zhì)量

電梯安裝人員為了應(yīng)對(duì)監(jiān)督檢驗(yàn)，通常會(huì)增加對(duì)重的重量，使電梯平衡系數(shù)接近0.50，其目的就是為了在125%額定載荷做下行制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)降低電梯的不平衡載荷。這是非常不負(fù)責(zé)的做法，在檢驗(yàn)過程中也最容易被忽略。

安裝人員人為的增加對(duì)重塊，使得電梯平衡系數(shù)大于設(shè)計(jì)值，直接導(dǎo)致了電梯轎廂、對(duì)重系統(tǒng)的總質(zhì)量增加，增大了曳引輪兩側(cè)鋼絲繩的張力，這個(gè)張力會(huì)使曳引輪鋼絲繩在繩槽中產(chǎn)生比壓，張力越大比壓也越大，同時(shí)也加劇了鋼絲繩與繩槽的磨損。另外額外增加對(duì)重的重量，使得電梯運(yùn)行中起、制動(dòng)的加、減速度的改變，間接影響到電梯安全鉗、緩沖器等安全部件的選擇。由此可見，電梯平衡系數(shù)與電梯的對(duì)重塊、鋼絲繩、曳引輪及繩槽、安全鉗、緩沖器等都有一定的關(guān)聯(lián)。它表面上看只是一個(gè)比值，實(shí)際上它與轎廂、對(duì)重的質(zhì)量有密切關(guān)系，撇開額定載重、轎廂自重等參數(shù)，純粹的平衡系數(shù)是沒有任何意義的。

近年來，很多電梯使用單位將電梯轎廂進(jìn)行了重新裝潢，如鋪地板磚，裝大理石等，這就導(dǎo)致轎廂自重增加，間接的減小了電梯的平衡系數(shù)，而且使電梯容易超載運(yùn)行。為了解決這些問題，有人采取增加對(duì)重塊的方法來保持平衡系數(shù)不變，降低超載保護(hù)裝置的設(shè)置值使電梯不超載運(yùn)行。這是極其錯(cuò)誤的，增加對(duì)重塊會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體質(zhì)量大大增加，破壞了電梯的安全性能，降低了電梯的安全系數(shù)，起、制動(dòng)加速度減小，使電梯存在嚴(yán)重的安全隱患。正確的做法是降低電梯的額定載荷，限制轎廂的面積，在安全性能許可的條件下適當(dāng)調(diào)整平衡系數(shù)的取值，使電梯運(yùn)行時(shí)更加節(jié)能。其實(shí)轎廂自重的改變屬于重大改造，要求由電梯制造單位或者通過合同委托取得許可的施工單位進(jìn)行，因?yàn)橹圃靻挝挥性嫉脑O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，只有制造單位才知道改造之后的電梯是否符合安全性能的要求。

4 結(jié)論

本文探討了電梯平衡系數(shù)的本質(zhì)、電梯平衡系數(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)，分析了電梯平衡系數(shù)與電梯參數(shù)的相互關(guān)系。曳引式電梯平衡系數(shù)判定的關(guān)鍵是轎廂自重和額定載重不改變的情況下，平衡系數(shù)的測(cè)量值是否符合制造廠的設(shè)計(jì)值。筆者認(rèn)為《檢規(guī)》中“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?！辈荒苷_的判定電梯平衡系數(shù)是否符合要求。建議電梯平衡系數(shù)判定方法更改為：“曳引式電梯平衡系數(shù)應(yīng)當(dāng)符合制造（改造）單位的設(shè)計(jì)值，制造廠家必須提供平衡系數(shù)的設(shè)計(jì)值和對(duì)重重量，平衡系數(shù)測(cè)量值與設(shè)計(jì)值偏差0.05以內(nèi)”。如電梯平衡系數(shù)設(shè)計(jì)值為0.50，則測(cè)量值在0.45～0.55范圍之內(nèi)該平衡系數(shù)判定為符合要求。

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Analysis of Elevator Equilibrium Coefficient

Tang Wenbin
（Hunan special equipment inspection and testing research institute Yongzhou branch Yongzhou 425000）

AbstractThe equilibrium coefficient is an important parameter in the design of traction drive lift. It not only affects unbalanced load on the elevator， elevator machine traction force and energy consumption， but also related to the safe operation of the elevator. According to the regulation for lift supervisory inspection and periodical inspection: traction and positive drive lift， a miscarriage of justice may occur when the equilibrium coefficient is tested， which may lead the security risk of lift. This paper discusses the essence and design basis of elevator equilibrium coefficient，analyzes the relationship between the elevator equilibrium coefficient and the elevator parameters， puts forward a new elevator equilibrium coefficient criterion.

KeywordsEquilibrium coefficient Traction drive lift Inspection regulation Criterion

作者簡(jiǎn)介：唐文斌（1988～），男，碩士，中級(jí)工程師，從事機(jī)電類特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)工作。

收稿日期：（2016-02-04）

中圖分類號(hào)：X941

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-257X（2016）06-0071-03

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.06.018