曳引驅動電梯平衡系數測試方法綜述*

陳 穎，周葉平，陳星斌，毛錦榮

（江西省特種設備檢驗檢測研究院，南昌 330096）

0 引言

近年來隨著中國城市化進程的加快，人們對高品質生活的需求日益增加，越來越多的特種設備為中國國民經濟發展和人民生活質量提高發揮著積極的作用。但隨之而來的安全問題，卻給社會造成了一定的經濟損失，甚至產生了惡劣的社會影響。其中，因曳引電梯平衡系數不符合要求而引發的電梯事故時有發生。據資料顯示，原國家質檢總局委托相關技術機構對3000臺在用老舊曳引式乘客電梯安全狀態抽查發現，東北地區抽查的400臺電梯中，有52%的平衡系數不符合要求，西南地區抽查的400臺電梯中，有48%的平衡系數不符合要求，甚至更有平衡系數值為0.1以下（電梯監督檢驗和定期檢驗規則中規定0.4～0.5 為合格范圍）的電梯處于在用狀態，已經存在嚴重的安全隱患。電梯平衡系數不符合要求會存在以下危害。

（1）增加了曳引機驅動力矩與抱閘的制動力矩，容易造成溜車的安全隱患。

（2）降低了曳引輪與曳引繩之間的摩擦力，容易造成曳引繩在繩槽中打滑，存在安全隱患。

（3）增加電機的功率，不利于電梯節能降耗。

當前國內電梯平衡系數測量方法研究用的比較多的是電流法，該方法是電梯監督檢驗和定期檢驗規則（以下簡稱檢規）中規定的方法。隨著各檢驗機構人機比矛盾的日益凸顯，采用檢規的方法測量平衡系數將不再適合實際檢驗工作，同時隨著電梯運行速度不斷提高，高速電梯的平衡系數測量方法雖然按照檢規進行測量也能滿足，但是對于高速電梯在低提升高度場合下的應用（俗稱樣板梯）檢規中規定的方法將不再適合使用。若轎廂與對重處于同一水平處電機轉速不穩定，測量的電機電流則不再符合檢規要求的測量平衡系數的方法。國內外學者對平衡系數的測量方法進行了大量研究，但是主要集中在電流法、稱重法、測鋼絲繩張力法方面的研究，本文對最新的平衡系數測量方法進行綜述，為曳引驅動電梯平衡系數測量方法研究工作提供技術基礎[1]。

1 平衡系數測量方法

1.1 電流法

電流法測試電梯平衡系數的過程如下：測試前將轎廂和對重停在一個水平線上，在鋼絲繩上做標識，轎廂分別裝載額定載重量的30%、40%、45%、50%、60%，并作上下全程運行，用鉗形電流表測出電梯轎廂與對重在同一水平線時刻的電機電源輸入端的電流，然后根據數據手工繪制平衡系數曲線圖，從而確定平衡系數。該方法應用范圍最廣，也是現行檢規中規定使用的測試方法。同時各大電梯生產廠家已然熟悉并應用于產品實際，包括通力電梯在內的幾家電梯制造廠商，在電梯控制系統中已加載并應用了這一技術，裝載相應重量后電梯全程運行，控制顯示屏上自動能夠顯示轎廂與對重平齊處電機的輸入電流值，最終顯示相應的平衡系數。

電流法測量平衡系數的方法簡單、技術含量低、對測試人員的技術水平要求低；但是缺點也同樣明顯，要求多次裝載不同的載荷進行測量電機的電流輸出值，工作勞動強度大、耗時長、經濟成本大。通過鉗形電流表對電機電流進行測量，由于電梯運行過程中電機負載不斷變化，采用人工讀取電流值及人為識別轎廂與對重平齊位置的判定增大了所需求電流值的誤差。王繼業等[2]基于上述誤差的存在，通過采集電梯不同載荷情況時上、下行全過程運行時曳引機的電流值，對其進行電流曲線繪制，分析得出人為因素影響小的電梯平衡系數，雖然一定程度上解決了人為因素引起的誤差，實現了智能化平衡系數的計算，但是沒能從根本上得到解決強度大、耗時長、成本高的問題。

1.2 稱重法

根據平衡系數公式K=(W-G)/Q，直接測量電梯對重與轎廂的重量，實現平衡系數測試的方法。石成江等[3]研發平衡系數測試儀，在空載情況下，通過對重、轎廂底部分別裝設力變送器的方式，直接測量轎廂與對重的重量差（W-G）以及根據給定的電梯額定載重量Q，計算出平衡系數K。這一方法原理上有一定程度的欠缺，對于提升高度大的電梯安裝測試將非常不便。鑒于當前檢規附件A8.1 項的要求，增大了對電梯平衡系數的測量需求，空載測量平衡系數方法得到了大量的研究，如大連光程光電科技有限公司開發的DTPH微力無載型電梯平衡系數檢測儀、上海安而簡儀器儀表有限公司開發的LSl201 電梯平衡系數測試儀、上海英盛儀器有限公司M-111型電梯平衡系數測試儀以及大連徠特光電精密儀器有限公司開發的XDC-B威力型電梯平衡系數檢測儀等均是采用間接稱重法得到轎廂與對重的重量差（W-G），從而通過計算獲得平衡系數。楊靜[4]本著“經濟、便捷、精準”的原則，提出了一種基于間接稱重法的優化檢驗設計裝置，通過液壓裝置頂升提起對重的方式獲取轎廂與對重的重量差（W-G）的信息，計算得出平衡系數。

1.3 測鋼絲繩張力法

測鋼絲繩張力法是通過測量鋼絲繩中的張力來得到平衡系數的方法，國內外研究人員在測鋼絲繩張力法方向進行了深度研究。趙國先[5]采用電阻應變片側力傳感器測量鋼絲繩中的張力，通過數據采集器采集到轎廂和對重的重量，通過電梯平衡系數的力學公式計算出電梯平衡系數。德國某公司ADIASYSTEM 電梯檢測系統是一套多功能檢測裝置，將便攜式彈簧張力測量裝置安裝在轎廂一側的曳引鋼絲繩與機房地板之間。手動松閘后，對重使曳引輪轉動直到便攜式張力測量裝置（皮帶或彈簧）被自然張緊時停止，借助手動盤車輪盡量緩慢無沖擊地使曳引輪處于平衡狀態，讀取張力值。測量結果可以用USB 電纜傳輸到計算機中，然后可以使用ADIASYSTEM軟件進行詳細分析，得出平衡系數，對操作人員的要求較高，在適用性上存在一定困難。錢宇等[6]提出并設計了一種基于力學和電子技術的電梯平衡系數檢測方法，通過自主設計了一種三點張力法的鋼絲繩張力傳感器，自主設計的張力傳感器精度高、使用方便、靈敏度高、不改變鋼絲繩受力結構等優點，通過測量出電梯鋼絲繩張力，從而得出轎廂和對重的重量差實現了電梯平衡系數無載檢測。動態無載荷電梯平衡系數測試方法，陳向俊等[7]借鑒現有的無載荷測試平衡系數的技術成果，以現行電梯檢驗規則的檢測數據為參照，深入分析了曳引系統摩擦力對平衡系數張力法測量結果產生的影響，重點解決系統摩擦力對檢測結果的影響，提高測試結果的精度和效率，以滿足電梯安全技術規范的要求。通過在轎廂側距離曳引輪30 cm處裝設鋼絲繩夾具，采用織帶替代鋼絲繩受力測量織帶的張緊力實現轎廂與對重重量的獲取，經過現場測試與其他鋼絲繩張力法比對證明，摩擦力對系統的測量結果影響較大，尤其對于采用異步電動機驅動的電梯，可以使測量結果的偏差在10%以上。

2 發展趨勢

隨著電梯數量的增多，檢驗人員及維保人員與電梯的人機比矛盾的日益顯現，便攜、高效的平衡系數測試裝置需求越來越大。無載測試平衡系數的方法無疑成為高效測試的首選，研究人員應在更智能化傳感器及各類新型傳感器方面的應用與研究上進行突破，以便更好地實現便攜化、快速化測量平衡系數，這也是電梯檢驗人員與維護保養人員的實際需求。

3 結束語

通過上述3 種電梯平衡系數測試技術分析與比較，顯然電流法應用研究最廣泛；鋼絲繩張力法當期研究最為火熱，但是通過研究人員對鋼絲繩張力法的分析發現，其摩擦力對平衡系數的影響較大；稱重法研究較少，如何實現轎廂與對重重量差的信息采集有待研究人員對稱重傳感器和實施稱重夾具進行深入研究，未來稱重法將最具研究應用潛力。電梯平衡系數測試技術的發展，有效地提高了檢驗檢測效率，確保了檢驗數據的嚴謹，保障了電梯的安全運行。本文探討了平衡系數測試方法的研究現狀和展望，對曳引電梯平衡系數測試方法的研究具有一定的參考意義。