曳引式電梯平衡系數檢測現狀及發展趨勢

王 璇 武 瀟 穆 彤(天津市特種設備監督檢驗技術研究院 天津 300192)

曳引式電梯平衡系數檢測現狀及發展趨勢

王 璇 武 瀟 穆 彤
(天津市特種設備監督檢驗技術研究院 天津 300192)

簡要介紹了曳引式電梯平衡系數的本質和意義；分析了現行的各種針對曳引式電梯平衡系數檢測方法的優缺點，并對曳引式電梯平衡系數檢測的未來發展趨勢做出了展望。

曳引式電梯 平衡系數 檢驗方法 智能化

隨著經濟及科學技術的發展，高層建筑在城市之中不斷涌現，轎廂式電梯作為一種高效的垂直運輸交通工具，已經成為人們日常生活中不可缺少的一部分。《特種設備安全監察條例》第五條規定“特種設備生產、使用單位的主要負責人應當對本單位特種設備的安全和節能全面負責”，可見電梯運行的節能性越發受到人們的關注。平衡系數是保證電梯安全運行和節能的一項重要特征參數，它不僅關系到電梯的運行性能，而且還影響電梯的使用壽命及對重的質量和電梯的不平衡載荷[1]。當電梯的最大曳引力小于電梯最大不平衡載荷時，鋼絲繩會在曳引輪繩槽內打滑，引發事故。當平衡系數取0.4～0.5時，對重裝置能夠有效地平衡轎廂內變化的重量，從而降低曳引機功率損耗，實現節能降耗。目前，按照《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》中規定的電梯平衡系數檢測方法比較繁瑣，僅在監督檢驗中進行檢驗，定期檢驗中不再檢測此項。但是，檢驗時發現電梯在投入使用后，部分使用單位私自對轎廂內部裝飾進行修改[2]，這樣電梯的平衡系數發生了改變，致使電梯存在一定的安全隱患。

1 平衡系數的本質

現代電梯驅動方式應用最廣泛的是曳引驅動，平衡系數是曳引式電梯設計的重要性能之一，也是曳引式電梯的重要參數之一。曳引式電梯是指曳引機工作時，通過鋼絲繩在曳引輪繩槽內的摩擦力，帶動鋼絲繩使轎廂和對重作相對運行，轎廂在井道中沿導軌上下運動。對重裝置是曳引式電梯不可缺少的部分，它還平衡轎廂質量和部分額定載荷，即[3]：W=G+KQ （1）式中：W——對重的重量；

G——轎廂的重量；

K——平衡系數；

Q——額定載重量。

由式（1）可知：平衡系數K的實質就是配置對重質量的一個參數，用來均衡兩邊的重量。它的取值大小直接影響對重質量和電梯的不平衡載荷。如果平衡系數達不到國家標準規定的最小值0.4時，將不利于轎廂在最低層站時的曳引條件。滿載上行時，將增加曳引電動機運行的負荷，容易使電動機發熱；滿載下行時，容易發生不平層、鋼絲繩在曳引輪上打滑或電梯制動器開閘后轎廂“溜車”現象。當平衡系數超過國家標準規定的最大值0.5時，當輕載運行時可能會發生“沖頂”事故。

2 目前平衡系數測量的方法及缺點

2.1 電流法

這種方法是目前最常用的，也是《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》中規定的檢驗方法。電梯在運行中，由于轎廂內的載重量不斷變換，所以曳引電動機需要提供不同的轉矩，這樣才能保證電梯安全運行。曳引電動機的輸出功率和輸出力矩的關系為：

式中：P——曳引電動機的輸出功率；T——曳引電動機的輸出力矩；n——曳引電動機的轉速。

由式（2）可知，在曳引電動機的轉速一定的情況下，輸出力矩與輸出功率成正比。同時，曳引電動

機的輸出功率還與輸入電壓和輸入電流有關，即：

式中：U——曳引電動機的輸入電壓；

I——曳引電動機的輸入電流；φ——曳引電動機的功率因數。

在不是臨時供電系統中，曳引電動機的輸入電壓U波動不大，而功率因數φ為定值，所以輸入電流I與功率P成正比，故輸入電流I也與輸出力矩T正比。根據這個原理，當轎廂自重+轎廂側載荷重量=對重重量時，當轎廂和對重運行到同一位置時，對應的上、下行曳引電動機輸入電流應當相等。

目前，應用“電流法”檢測電梯平衡系數的過程如下：檢驗前將轎廂和對重停在在一個水平線上，在鋼絲繩上做上標識，轎廂分別裝載額定載重量的30%、40%、45%、50%、60%作上下全程運行，一個人通過目測曳引繩上的標識來判斷電梯轎廂是否與對重在同一水平線，另一個人用鉗形電流表測出這一時刻的電動機電源輸入端的數據，然后把數據手工繪制報告書中的平衡系數曲線圖，從而確定平衡系數。隨著電梯的發展，這種檢驗方法漸漸的暴露出諸多缺點：1)耗時長，效率低，勞動強度大。一臺客梯光平衡系數試驗就要1～2h，且需要在試驗中反復的搬運砝碼，效率十分低下。2)測試數據人為因素的影響較大。因為需要目測曳引繩上的標識來判斷轎廂和對重是否在同一水平線上，不同觀察者由于個體差異以及疲勞程度不同而出現數據差別，而且由目測判斷曳引繩標識再到記錄電流表數據之間的時間差異也會使測試數據的精度降低。另外，在電梯速度比較高的情況下，根本無法準確讀取測試數據。3)實驗載荷不精確。由于目前在用的砝碼通常是20kg/件的標準砝碼，所以對于某些載重量的電梯，試驗時的載荷難以保證每一次加載都能準確地控制在檢規規定的范圍內造成誤差。4)另外描點、作曲線時由于描的線型和光滑程度不同，也會造成誤差；曲線圖繪制復雜、費時，原始記錄要求在檢驗現場完成，這樣一上午最多只能檢驗1一臺，這樣的工作效率是完全不能滿足定期檢驗工作需要的。

2.2 手動盤車法

從平衡系數的本質可知，當轎廂裝載與平衡系數值相等的倍數的載重量時，曳引輪兩側的靜力矩應當平衡。最簡單的實驗方法就是在主機上松開制動器，用人力在盤車手輪上感覺曳引輪兩側的力矩是否平衡，從而判斷曳引系數是否合理。這種方法優勢十分明顯，電梯處于靜止狀態，避免了由轎廂運動造成的阻力矩誤差，也能保證轎廂與對重在同一水平線上。但是這種方法人為因素的影響大，不同的檢驗員可能會產生不同的檢測結果，而對于無盤車手輪的電梯來說，此項測量則根本進行。

2.3 超聲—電流法

針對檢規規定的平衡系數檢測方法中，用目測曳引繩上的標識來判斷轎廂和對重是否在同一水平線上產生的誤差這一缺點，中國科學大學及江蘇省特檢院的吳飛艷、張齊等利用超聲波測距原理[4]，通過檢測轎廂與對重的距離和轎廂與井道壁或其他障礙物的距離實現了平衡狀態自動檢測。這種方法，需要進行對重檢測學習，測試數據還能上傳計算機，建立原始數據庫系統，對電梯的設計、安裝、維護和檢修具有一定的指導意義，并且其也能夠自動檢測出轎廂和對重的平衡狀態，但仍避免不了“電流法”的其他缺點，并且安裝超聲波傳感器也存在一些難度。

2.4 “基于移動電話的電梯平衡系數擬合測試軟件”

這種方法原理與“電流法”基本相同，但是它開發了一種自動擬合平衡系數的軟件，這種軟件摒棄了傳統手工繪制曲線的一些缺點，并且適合電梯檢驗移動性大的特點，檢驗結果的精確性得到了一定的提高。但是這種方法仍然需要反復地進行加載試驗，并不能解決效率低下這一根本問題。

2.5 盤車力矩法

針對“手動盤車法”人為感覺盤車輪兩側的力矩是否平衡這一缺點，福建省特種設備檢驗研究院泉州分院的李典偉等人設計了一種盤車力矩測試裝置，用來檢測上下盤車時所用的力，雖然這一方法解決了引入的人為誤差，但其需要注意的事項比較多，例如：進行停電盤車操作時，要保證抱閘完全打開，避免抱閘與制動輪的摩擦引入的誤差；力矩測試裝置要牢固安裝，測試過程中不應有移位等等。最主要的是這種方法還是沒有解決無盤車輪的電梯平衡系數的測量問題，故沒能有在行業內推展開。

3 平衡系數測量發展趨勢

3.1 智能化

近年來，隨著科學技技術的不斷發展，傳感器種類和數量不斷增多，各種新型技術和傳感器不斷涌現，如多信息融合技術、信息沖突性分析、大量程力傳感器、高精度激光傳感器、超聲波觸覺傳感器等。應用新技術和新傳感器改進現行平衡系數測量方法存在的諸多弊端，提高檢測報告的權威性、科學性和嚴謹性，使檢測結果更加精確，增強對客戶的說服力。

3.2 高效化

電梯平衡系數將重點研究低成本、無載荷、高效率的測試方法。因現行的電梯平衡系數檢測方法耗時長、勞動力大，而且電梯數量的劇增，致使平衡系數的檢測很難成為定期檢驗的項目，故很難發現轎廂二次裝修造成的安全隱患。開發節能、高效、省力的電梯平衡系數檢測系統，使得該系統不僅能夠在定期檢驗中檢測平衡系數，而且在檢測平衡系數的同時也可檢測其他檢驗項目，縮短檢驗時間。

4 結論

電梯平衡系數檢測技術的研究，有力地推動電梯檢驗的高效化和嚴謹性。近年來，我國在無載測量平衡系數和應用計算機或設計軟件來擬合平衡系數曲線進行了大量的研究和應用，很大程度上減少了人為因素對結果的影響。隨著網絡化技術、計算機技術和人工智能理論的進一步發展，平衡系數檢測還有許多值得我們認真研究的問題，特別是智能化技術是未來研究的主要方向，這方面還有大量艱苦的工作需要開拓。

1 詹沛枝，彭成淡.淺析曳引式電梯平衡系數的意義及其檢驗[J].中國電梯 2013,13:32～35.

2 林張剛.電梯安裝檢測中存在的問題及對策分析[J].設計分析,2013,81.

3 朱德文.圖表詳解電梯安檢[M].北京:中國電力出版社，2009

4 吳飛艷,萬蒞新,張齊.超聲波在電梯平衡系數測量中的應用[J].自動化與儀器儀表,2011,158:93～95.

5 黃曉楓.電梯的檢驗模式的分析[J].中國特種設備安全,2013,29(3):25～26.

6 楊慶.電梯監督檢驗幾個案例分析[J].中國特種設備安全,2013,29(8):18～20.

7 秦宜奮.曳引電梯平衡系數的合理配置及檢測[J].中國特種設備安全,2013,29(3):14～16.

8 張國安.電梯曳引鋼絲繩繼股分析[J].中國特種設備安全,2013,29(8):44～46.

Analysis of Inspecting Situation of Elevator Balance Coeffi cient and Development Trend

Wang Xuan Wu xiao Mu Tong
(Tianjin Special Equipment Inspection Institute Tianjin 300192)

This paper briefly introduced the elevator balance coefficient essence and significance. Analyzed the current inspection methods merits and faults for inspecting the elevator balance coefficient, and the development trend of inspection in future was presented. The intelligent technology and high effi ciency were considered as the main development directions.

Traction elevator Balance coeffi cient Inspection methods Intelligent technology

X941

：B

1673－257X（2014）10－45－03

10.3969/j.issn.1673-257X.2014.10.012

王璇（1986～),男,碩士研究生,主要研究方向為電梯智能檢測技術。

2014-06-06）