淺析曳引式電梯平衡系數

唐文斌

（湖南省特種設備檢驗檢測研究院永州分院 永州 425000）

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淺析曳引式電梯平衡系數

唐文斌

（湖南省特種設備檢驗檢測研究院永州分院 永州 425000）

摘 要：電梯平衡系數是曳引式電梯的重要參數之一，它不僅影響電梯的不平衡載荷和主機的曳引力及其能量消耗，還直接關系到電梯運行安全。根據電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯中平衡系數的判定標準，平衡系數檢驗時可能出現誤判，使電梯存在安全隱患。本文探討了電梯平衡系數的本質、電梯平衡系數的設計依據，分析了電梯平衡系數與電梯參數的相互關系，提出了一種新的平衡系數判定標準。

關鍵詞：平衡系數 曳引式電梯 檢驗規則 判定標準

電梯平衡系數是曳引式電梯的重要參數之一，曳引式電梯的曳引力是由轎廂和對重的重力共同通過鋼絲繩作用于曳引輪繩槽上產生的，曳引式電梯的理想狀態是對重側與轎廂側的重量相等，若不考慮鋼絲繩重量的變化，曳引機只要克服摩擦阻力就可以帶動電梯運行，此時電梯輸出功率最小，最節能。在電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯（以下簡稱《檢規》）中要求曳引電梯的平衡系數應當在0.40～0.50之間，或者符合制造（改造）單位的設計值。

1 電梯平衡系數的本質

電梯使用過程中，必須要保證安全與節能，而平衡系數的設計就是在滿足安全的情況下盡量使能耗最小。平衡系數是確定曳引式電梯對重質量的一個重要參數。由于轎廂的載荷是隨機變化的，因此只能選擇一個合適的對重重量，使得電梯在大多數情況下運行時的曳引力都盡可能小，即降低電梯運行中的不平衡載荷。

式中：

w——對重；

p——轎廂自重；

qh——額定載重；

k——平衡系數，0≤k≤1。

因此，平衡系數的實質就是設計對重的質量。它直接影響對重的質量和電梯的不平衡載荷。當轎廂與載荷為p+q時（其中p為轎廂的自重；q為轎廂的實際載荷），轎廂側與對重側的不平衡載荷為：

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

2 電梯平衡系數的取值設計

曳引式電梯利用對重來平衡轎廂自重和部分額定載重，其本質目的就是為了降低曳引機的功率，減少能量消耗，因此平衡系數的取值也是圍繞這一目的來設計計算的。

從式（2）可以看出，只有當q=kqh時系統才處于平衡，因此，不論平衡系數k取何值，平衡只是相對的。只能希望系統盡可能地接近平衡。一種簡單的辦法便是取轎廂載荷變化的平均值，即取k=0.50。電梯在出廠設計時無法了解該電梯實際運行時的載荷變化情況，因此電梯出廠時只是根據經驗設計平衡系數的取值之后，設計計算其它參數。如一般乘客電梯載荷不會超過額定載荷的80%，因此取平衡系數k=0.40～0.50比較合適；一般載貨電梯經常裝載較重的貨物，因此取平衡系數k=0.45～0.55比較合適；對于部分別墅私人電梯，如果載重量大于500kg的電梯，實際載荷一般都不會超過60%，因此可以取平衡系數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，則平衡系數應取0.50～0.60為宜。綜上所述，平衡系數的設計與電梯的實際載荷變化范圍有關，必須強調一點的是平衡系數的取值是由廠家設計生產時候的取值，而不是電梯安裝時或者使用后隨意配置的值。

電梯檢驗人員在做平衡系數試驗時存在一個誤區，普遍的檢驗人員都認為平衡系數試驗時測出平衡系數在0.40～0.50之間，就認為平衡系數是合格的，并沒有意識到電梯的平衡系數還應符合電梯制造廠的設計值。例如，一臺貨梯的平衡系數設計值為0.50，在檢驗時測出的值為0.40，該電梯的平衡系數是否符合要求？根據檢規判定應該是符合要求，但是筆者認為該電梯平衡系數不符合要求。

3 電梯平衡系數與電梯參數的相互關系

3.1 電梯平衡系數與主機功率

電梯主機需要提供一個使轎廂產生加速度的力和部分不平衡載荷，平衡系數的設計值就決定了電梯運行過程中的不平衡載荷的大小。當電梯主機功率選取足夠大時，此時無論平衡系數設計多少，電梯運行都是安全的，但是電梯運行時不平衡載荷越大，電梯能耗越高。

在平衡系數設計計算時，曳引輪兩側的不平衡力矩就是根據平衡系數的取值計算出來的，電梯運行時的最大載荷不超過額定載荷的10%，若某電梯平衡系數設計取值為0.50，則空載時電梯不平衡載荷為0.50qh，超載時電梯不平衡載荷為電梯在下行制動試驗和安全鉗聯動試驗時是以125%額定載荷做試驗的，此時電梯不平衡載荷最大，為，這是電梯可能產生的最大不平衡載荷（指靜載荷），只要電梯主機選取的功率能夠提供0.75qh的不平衡載荷則可以滿足設計標準要求，但如果電梯安裝人員在安裝時使平衡系數為0.40，當電梯在125%額定載荷時產生的不平衡載荷達到了0.85qh，超過電梯主機提供的最大曳引能力，那么電梯則會出現帶不動現象，可能使電梯出現倒拉，發生溜車或者沖頂的事故。

3.2 電梯平衡系數與轎廂、對重系統的總質量

電梯安裝人員為了應對監督檢驗，通常會增加對重的重量，使電梯平衡系數接近0.50，其目的就是為了在125%額定載荷做下行制動試驗時降低電梯的不平衡載荷。這是非常不負責的做法，在檢驗過程中也最容易被忽略。

安裝人員人為的增加對重塊，使得電梯平衡系數大于設計值，直接導致了電梯轎廂、對重系統的總質量增加，增大了曳引輪兩側鋼絲繩的張力，這個張力會使曳引輪鋼絲繩在繩槽中產生比壓，張力越大比壓也越大，同時也加劇了鋼絲繩與繩槽的磨損。另外額外增加對重的重量，使得電梯運行中起、制動的加、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，電梯平衡系數與電梯的對重塊、鋼絲繩、曳引輪及繩槽、安全鉗、緩沖器等都有一定的關聯。它表面上看只是一個比值，實際上它與轎廂、對重的質量有密切關系，撇開額定載重、轎廂自重等參數，純粹的平衡系數是沒有任何意義的。

近年來，很多電梯使用單位將電梯轎廂進行了重新裝潢，如鋪地板磚，裝大理石等，這就導致轎廂自重增加，間接的減小了電梯的平衡系數，而且使電梯容易超載運行。為了解決這些問題，有人采取增加對重塊的方法來保持平衡系數不變，降低超載保護裝置的設置值使電梯不超載運行。這是極其錯誤的，增加對重塊會導致系統整體質量大大增加，破壞了電梯的安全性能，降低了電梯的安全系數，起、制動加速度減小，使電梯存在嚴重的安全隱患。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調整平衡系數的取值，使電梯運行時更加節能。其實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行，因為制造單位有原始的設計數據，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 結論

本文探討了電梯平衡系數的本質、電梯平衡系數的設計依據，分析了電梯平衡系數與電梯參數的相互關系。曳引式電梯平衡系數判定的關鍵是轎廂自重和額定載重不改變的情況下，平衡系數的測量值是否符合制造廠的設計值。筆者認為《檢規》中“曳引電梯的平衡系數應當在0.40～0.50之間，或者符合制造（改造）單位的設計值。”不能正確的判定電梯平衡系數是否符合要求。建議電梯平衡系數判定方法更改為：“曳引式電梯平衡系數應當符合制造（改造）單位的設計值，制造廠家必須提供平衡系數的設計值和對重重量，平衡系數測量值與設計值偏差0.05以內”。如電梯平衡系數設計值為0.50，則測量值在0.45～0.55范圍之內該平衡系數判定為符合要求。

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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

作者簡介：唐文斌（1988～），男，碩士，中級工程師，從事機電類特種設備檢驗檢測工作。

收稿日期：（2016-02-04）

中圖分類號：X941

文獻標識碼：B

文章編號：1673-257X（2016）06-0071-03

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