關(guān)于電梯平衡系數(shù)檢測方法的探討

特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范TSG T7002-2011《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)與定期檢驗(yàn)規(guī)則——消防員電梯》、TSG T7003-2011《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)與定期檢驗(yàn)規(guī)則——防爆電梯》中關(guān)于曳引電梯平衡系數(shù)的檢驗(yàn)方法與TSG T7001-2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)與定期檢驗(yàn)規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》的相應(yīng)規(guī)定有所不同。為了更合理、更準(zhǔn)確地做好電梯平衡系數(shù)的檢驗(yàn)工作，筆者對(duì)此進(jìn)行如下比對(duì)和分析。

1.兩種檢驗(yàn)方法的比對(duì)

TSG T7001-2009中關(guān)于曳引電梯平衡系數(shù)的檢驗(yàn)方法是：“轎廂分別裝載額定載重量的30%、40%、45%、50%、60%作上、下全程運(yùn)行，當(dāng)轎廂和對(duì)重運(yùn)行到同一水平位置時(shí)，記錄電動(dòng)機(jī)的電流值，繪制電流-負(fù)電荷曲線以上、下運(yùn)行曲線的交點(diǎn)確定平衡系數(shù)。以電動(dòng)機(jī)電源輸入端為電流檢測點(diǎn)。”

TSG T7002-2011與TSG T7003-2011中關(guān)于曳引電梯平衡系數(shù)的檢驗(yàn)方法的規(guī)定相同，即：“轎廂分別裝載定載重量的25%、40%、50%、75%、100%作上、下全程運(yùn)行，當(dāng)轎廂和對(duì)重運(yùn)行到同一水平位置時(shí)，記錄電動(dòng)機(jī)的電流值，繪制電流負(fù)電荷以上、下運(yùn)行曲線的交點(diǎn)確定平衡系數(shù)。以電動(dòng)機(jī)電源輸入段為電流檢測點(diǎn)。”

上述兩種檢測方法的主要區(qū)別是試驗(yàn)中的加載點(diǎn)設(shè)備不同，這對(duì)具體檢測作業(yè)程序及其工作量，以及檢測結(jié)果有一定影響。

2.平衡系數(shù)的定義及其檢測原理

筆者從未在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范與專業(yè)書籍中檢索到電梯平衡系數(shù)的明確定義，僅在國家標(biāo)準(zhǔn)GB75882003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》附錄G中找到這一描述：“q——平衡系數(shù)，即額定載荷及轎廂質(zhì)量由對(duì)重平衡的量。”是否可以確認(rèn)，這就是平衡系數(shù)的定義？筆者認(rèn)為應(yīng)該是。

一旦確認(rèn)了平衡系數(shù)的這個(gè)定義，平衡系數(shù)q的數(shù)學(xué)表達(dá)式則為：

q=W-P/Q×100%

式中：W——對(duì)重質(zhì)量；

P——轎廂質(zhì)量；

Q——額定載荷。

按照這個(gè)定義，平衡系數(shù)是電梯轎廂系統(tǒng)的質(zhì)量與對(duì)重系統(tǒng)的質(zhì)量相互比例關(guān)系的一個(gè)量值。平衡系數(shù)是一個(gè)靜態(tài)參數(shù)，并沒有考慮電梯運(yùn)行中的工況，例如電梯運(yùn)行中傳動(dòng)效率等。

TSG T7001-2009或TSG T7002-2011、TSG T7003-2011對(duì)平衡系數(shù)檢驗(yàn)的相同之處是，在轎廂內(nèi)從小到大分別加載作上、下全程運(yùn)行，當(dāng)轎廂和對(duì)重運(yùn)行到同一水平位置時(shí)，記錄電動(dòng)機(jī)的電流值，繪制電流-負(fù)荷曲線，以上、下運(yùn)行曲線的交點(diǎn)確定平衡系數(shù)。其測試原理是，電動(dòng)機(jī)的電流值可代表電梯負(fù)載的大小，當(dāng)裝載重量為“額定載重量×平衡系數(shù)”時(shí)，曳引輪兩側(cè)的荷重相等。此時(shí)，電梯向上或向下運(yùn)行的阻力相同，電動(dòng)機(jī)的電流相同，即電梯的轎廂系統(tǒng)與對(duì)重系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。這種通過電梯逐級(jí)加載運(yùn)行，記錄電動(dòng)機(jī)的電流值，繪制電流-負(fù)荷曲線圖確定平衡系數(shù)的檢測方法，就是要找出電梯向上運(yùn)行與向下運(yùn)行時(shí)電流值相同的載荷值。

上述檢測方法通常稱之為“電流法”，是在實(shí)施檢測中供電電壓不變，運(yùn)行中轎廂、對(duì)重系統(tǒng)向上或向下運(yùn)行速度不變，電動(dòng)機(jī)、機(jī)械系統(tǒng)向上或向下運(yùn)行傳動(dòng)效率不變等條件下，得到按平衡系數(shù)定義的量值。此檢測方法的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，檢測精度只與電流表本身的重復(fù)性、穩(wěn)定性有關(guān)，對(duì)檢測儀表精度要求不高，檢驗(yàn)結(jié)果可以滿足電梯安裝工程與電梯安全運(yùn)行的檢測要求。繪制電流——負(fù)荷曲線時(shí)使用微軟辦公軟件Exce1可以避免手工描點(diǎn)連線繪圖的人為操作差異。

3.關(guān)于檢驗(yàn)中加載點(diǎn)的設(shè)置

對(duì)于電梯平衡系數(shù)的檢驗(yàn)，TSG T700l-2009要求分別裝載額定載重量的30%、40%、45%、50%、60%進(jìn)行試驗(yàn)，TSG T7002-2011與TSG T7003-2011要求分別裝載額定載重量的25%、40%、50%、75%、100%、110%進(jìn)行試驗(yàn)。兩者要求加載點(diǎn)的設(shè)置數(shù)量與重量有所不同。

筆者通過對(duì)同一臺(tái)電梯分別按上述方法實(shí)施檢驗(yàn)，比對(duì)兩者的差異。

電梯參數(shù)：型號(hào)為三菱Nexway-S，額定速度為l.00m/s，額定載荷為825kg，電梯電源為380V/50Hz，電動(dòng)機(jī)供電為152V/19Hz（額定）。檢測設(shè)備：（1）日置HIOKI328形電流表，電流測量精度±1.5%（10Hz～1000Hz）；（2）試重砝碼，精度±0.3%。

a）執(zhí)行TSG T7002-2011與TSG T7003-2011的檢測結(jié)果

b）執(zhí)行TSG T7001-2009的檢驗(yàn)結(jié)果

圖1 兩種檢測方法的檢測結(jié)果

通過圖1中兩幅電流-負(fù)荷曲線圖以及業(yè)界大量的檢測實(shí)踐可以得出，遠(yuǎn)離曲線交點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)對(duì)交點(diǎn)位置的影響很小。因?yàn)楹细耠娞莸钠胶庀禂?shù)在40%～50%之間，故TSG T7002-2011與TSG T7003-2011規(guī)定進(jìn)行的100%、110%額定載重量的加載試驗(yàn)，對(duì)平衡系數(shù)檢驗(yàn)沒有實(shí)際意義。其相對(duì)于TSG T7001-2009提出的加載點(diǎn)及其檢驗(yàn)方法，至少要多付出20%的工作量。

對(duì)同一臺(tái)電梯應(yīng)用上述兩種檢測方法得到的平衡系數(shù)一個(gè)為46.1%，另一個(gè)則為47.3%。分析檢測數(shù)據(jù)及其圖表可得，應(yīng)用TSG T7001-2009規(guī)定的檢測方法其結(jié)果要更精確些，原因是在“40%”與“50%”額定載重量加載點(diǎn)之間增加了“45%”這個(gè)加載點(diǎn)，相當(dāng)于在曲線圖的交點(diǎn)附近，數(shù)據(jù)點(diǎn)的密度增加了1倍，這樣可以有效地限制繪圖曲線的分散性，以提高檢測精度。

對(duì)于電梯平衡系數(shù)檢測而言，加載點(diǎn)的設(shè)置會(huì)直接影響檢測作業(yè)的時(shí)間與檢測精度。筆者認(rèn)為，TSG T7001-2009的加載點(diǎn)的設(shè)置更合理些。

4.關(guān)于檢驗(yàn)中的電流檢測位置

TSG T7001-2009、TSG T7002-2011、TSG T7003-2011在引用GB/T10059-2009《電梯試驗(yàn)方法》中的電梯平衡系數(shù)的檢測方法時(shí)增加了“以電動(dòng)機(jī)電源輸入端為電流檢測點(diǎn)”的新規(guī)定。據(jù)調(diào)研，在我國質(zhì)檢技術(shù)機(jī)構(gòu)中，電梯檢驗(yàn)普遍配置的是通用型鉗形電流表，適用于工頻電源測量。如果以電動(dòng)機(jī)電源輸入端為電流檢測點(diǎn)，就可能超出了儀表的使用范圍，檢測數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，肯定不可取。于是，有的機(jī)構(gòu)提出把檢測點(diǎn)改為變頻器之前。這種做法，顯然又與檢驗(yàn)規(guī)則的要求相違。

現(xiàn)代電梯普遍應(yīng)用了交流變頻拖動(dòng)技術(shù)，平衡系數(shù)檢驗(yàn)中的電流檢測位置是放在變頻器之后（即圖2的“檢測點(diǎn)A”），還是放在變頻器之前（即圖2的“檢測點(diǎn)B”），一直是困擾電梯檢測作業(yè)的技術(shù)難題。

圖2 電流檢測位置的選擇

檢測點(diǎn)A直接得到電動(dòng)機(jī)的電流值，能實(shí)時(shí)、真實(shí)地反映電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況，在理論上更合理。問題是由于廣泛使用的永磁同步曳引機(jī)額定電源頻率不是工頻，通常為10Hz～30Hz，超出了通用電流表的使用頻率范圍。檢測點(diǎn)B是間接得到電動(dòng)機(jī)的電流值，電源是工頻正弦波，可使用通用電流表測量。問題是由于電源與電動(dòng)機(jī)之間串入了變頻器，此處的電壓、頻率等可能與電動(dòng)機(jī)供電不同，電流值也不同。

圖3是同一臺(tái)電梯分別在拖動(dòng)變頻器后（即檢測點(diǎn)A）與在拖動(dòng)變頻器前（即檢測點(diǎn)B）接入電流表檢測的結(jié)果。從圖中可以看出，電流數(shù)據(jù)與圖形差別較大，但得到的平衡系數(shù)檢測結(jié)果基本一致。

據(jù)資料介紹，江西省特檢院完成了國家質(zhì)檢總局科技項(xiàng)目2007QK174《變頻調(diào)壓調(diào)速拖動(dòng)設(shè)備電參數(shù)測量研究》，并通過了科技成果鑒定，其研究結(jié)論概括為：（1）通過逐級(jí)加載測量電流方式對(duì)電梯平衡系數(shù)檢測，在變頻器前端和后端為測試點(diǎn)，得出的平衡系數(shù)數(shù)值基本一致。（2）使用寬頻儀表與工頻儀表測量，電梯平衡系數(shù)檢測結(jié)果基本一致；平衡系數(shù)檢測結(jié)果只與電流表本身的重復(fù)性、穩(wěn)定性有關(guān)，而與電流表的頻率響應(yīng)特征無明顯關(guān)聯(lián)。（3）綜合考慮測量數(shù)據(jù)的真實(shí)性、穩(wěn)定性和不確定度等因素，建議平衡系數(shù)檢驗(yàn)中電流測試點(diǎn)選變頻器的輸入端。

a）電流表接在變頻器前測量

b）電流表接在變頻器后測量

圖3 電流表接在變頻器前、后的測量結(jié)果

綜合以上情況，筆者認(rèn)為“以電動(dòng)機(jī)電源輸入端為電流檢測點(diǎn)”的規(guī)定具有一定的局限性。

5.對(duì)策與建議

（1）按電梯品種執(zhí)行對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)規(guī)則。特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范是國家質(zhì)檢總局頒布的強(qiáng)制性規(guī)定，檢測檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)及其檢測檢驗(yàn)人員必須貫徹執(zhí)行。雖然TSG T7002-2011、TSG T7003-2011與TSG T7001-2009對(duì)電梯平衡系數(shù)的檢測方法有不同的規(guī)定，進(jìn)而對(duì)檢測結(jié)果有一定影響，但在現(xiàn)實(shí)的電梯檢測檢驗(yàn)中，只能是根據(jù)不同的電梯品種執(zhí)行相應(yīng)的電梯檢驗(yàn)規(guī)則，否則就是違規(guī)了。

（2）建議更新相應(yīng)的檢驗(yàn)規(guī)則，修改相關(guān)的檢測方法條款。對(duì)于電梯平衡系數(shù)的檢測方法的規(guī)定，TSG T7001-2009引用了 GB/T10059-2009中的相應(yīng)條款；而TSG T7002-2011與 TSG T7003-2011引用了10多年前頒布的老版本GB/T10059-1997《電梯試驗(yàn)方法》。

基于上述，我們知道：特種設(shè)備在安全檢驗(yàn)中，存在諸多的安全隱患。同時(shí)，對(duì)于設(shè)備的安全管理，要強(qiáng)化檢驗(yàn)人員的安全意識(shí)、檢驗(yàn)操作，以及管理體制，進(jìn)而更好地確保設(shè)備的安全檢驗(yàn)管理。