淺談電梯平衡系數對電梯安全運行的重要性

于文君

（天津市特種設備監督檢驗技術研究院，天津 300270）

社會經濟發展速度的加快，使得我國建筑業迎來了發展的春天，高樓林立變成了每座城市的標配，進而造就了電梯時代，直到2016 年年初，我國電梯總量高達450 萬臺。但隨著電梯應用年限的延長，電梯各個零部件的機能逐漸下降，出現故障的次數越來越多，由此導致的電梯悲劇頻頻出現。時代的不斷發展讓電梯技術得到了提升，而老齡化的電梯幾乎不能滿足新興技術的應用要求，導致電梯無法安全穩定的運行。基于此，相關監管部門均開始進行電梯安全評估工作，目的為給老齡化電梯安全性能提高提供建議。對于電梯安全運行來講，電梯平衡系統為重要參數，既影響電梯的應用年限，還同大眾生命安全有關。但電梯常年應用中，平衡系統會因為些許原因發生改變，比如轎廂裝潢，導致不滿足相關規定。所以，檢測電梯平衡系數為電梯安全評估的關鍵。

1 電梯運行分析

支撐電梯安全穩定運行的部件是曳引輪和曳引鋼絲繩。電梯在運行之中，二者會互相作用，展開相對運動，從而產生一定摩擦，進而給電梯安全穩定的運行提供充足動力。曳引機組成部分有制動器、電動機以及減速箱等。其中電動機主要負責給電梯提供電力，促使其運行，是確保電梯安全穩定運行的關鍵。在電梯實際運行過程中，其自身重量與曳引機的平衡程度能夠決定電梯能夠平穩運行，而以上兩者的平衡程度，可以通過電梯平衡系數反映出來。

2 電梯平衡系數的重要性

所謂電梯平衡系數指的是額定載量與轎廂重量由平衡重或是對重平衡的量。曳引驅動電梯所依靠的是主機驅動輪繩槽的摩擦力工作的，其曳引力大小主要受曳引輪兩邊的重量差所決定，而曳引驅動電梯的重要性能參數便是平衡系統。結合電梯平衡系數的內涵，其對應的表達式為K=(W－P)/Q，Q 所代表的是電梯額定載重量；K 所代表的是電梯平衡系數；P 所代表的是轎廂自重；W 所代表的是對重重量。從公式能夠看出，電梯平衡系數為電梯配置對重重量設計的主要參照條件，直接影響不平衡荷載與對重重量。作為電梯設計的重要依據，電梯平衡系數會影響電梯的驅動主機功率、對重和轎廂系統的總重量、曳引能力。

電梯平衡系數的取值會影響到電梯的對重重量配置與不平衡荷載等。在繩槽內若是曳引鋼絲繩的比壓和張力是正比例關系，既為張力越大對應的比壓越大，而曳引鋼絲繩的曳引能力就更越突出。電梯平衡系數不管是高還是低，均會影響到曳引繩槽和曳引鋼絲繩間的摩擦力，進而導致繩槽中的鋼絲繩出現打滑的現象，為電梯安全運行埋下隱患。如果電梯平衡系統偏大，在電梯輕載和空載的狀態下會出現沖頂或是超速的事故；相反，如果電梯平衡系數偏小，在電梯重載和滿載的狀態下會出現蹲底或是溜車的事故。為此，相關工作人員一定要定期檢測電梯平衡系數，保證平衡系數穩定，以免出現電梯事故，威脅患者生命財產安全。

3 電梯平衡系統改變的因素與對應危害

3.1 電梯平衡系統改變的因素

隨著人們生活水平的提升，大眾對電梯轎廂環境要求越來越高，為此有的建筑在裝修完以后裝潢電梯轎廂，比如在轎壁上鋪設密度較高的裝飾材料，在轎廂地面上鋪設好看的大理石（圖1）等，這無疑是增加了電梯轎廂的整個重量。另外，電梯在長時間應用中會出現對重塊缺失的情況，或者對重塊在電梯轎廂頂部等現象，這便導致轎廂和對重的初始重量配置發生改變。

3.2 電梯平衡系統改變的危害

（1）電梯平衡系數的不穩定性，會加大抱閘的制動力矩和曳引機的驅動力矩，易出現溜梯事故。結合曳引電梯的應用原理及結構特征，運行中的電梯曳引機驅動力是額定荷載的1/2，停止狀態的電梯抱閘制動力為額定荷載的1/2。若是平衡系統不穩定，電梯就會加大對制動力和驅動力的要求。在長期過度應用曳引機中，一定要影響曳引機的性能，從而導致應用年限減少。甚至出現電梯倒溜事故，威脅社會群眾生命財產安全。（2）電梯平衡系數不穩，會使驅動電機能耗增加。一般電梯都是在半載工況的狀態下運行，若是電梯的平衡系統處于0.4 ～0.5 之間，在半載工況的狀態下，其對應的驅動電機不僅功能小，而且負載也小，對電梯節能降耗具有積極作用。（3）在設計電梯中所選擇的緩沖器與安全鉗一定要有對應的荷載適用范圍，如果轎廂重量比較大嚴重超出緩沖器與安全鉗的對應范圍，則其存在的安全保護作用絲毫不會發揮出來。

4 檢測電梯平衡系數的常用方法

4.1 電流測量法

圖1 電梯裝潢圖片

電流測量法指的是，電梯轎廂分別裝載30%、40%、45%、50%、60%的額定荷載進行上下運行，全面記錄曳引機在轎廂和對重運行到相同位置時的電流值，結合記錄內容繪制電流和負荷的關系圖，通過關系圖中顯示的交點確定電梯平衡系數。此種檢測方法具有技術成熟的優勢，不用專業的測量設備；對應的不足是進行荷載試驗會增加檢測人員的工作量，并且效果較低。

4.2 盤車手輪扭矩測量法

此種檢測方法主要是通過應用扭矩傳感器對電梯轎廂與對重處于平衡狀態時下行與上行的扭矩進行測量，分別測量兩次，并取平均數作為上行和下行的扭矩值，之后通過力矩平衡公式計算電梯對轎廂側與對重側之間的重量差，之后與已知的荷載量相結合得出電梯平衡系數。但此種檢測方式需要配備多種附屬儀器，比如扭轉傳感器以及計算機等，在具體檢驗中會有一些因素影響，為此在具體操作中很少應用盤車手輪扭矩測量法。

4.3 直接稱重測量法

此種檢測方法具有很多優勢，其中最為典型的是誤差小、簡單易操作。通過對轎廂及其附件、對重及其附件的重量進行稱量，能夠得出準確的電梯轎廂與對重的差值，根據K=(W－P)/Q，能夠切實計算出電梯的平衡系數。但是因為稱量的過程十分繁瑣，比較費時且效率偏低，所以在具體實驗中應用次數較少。

4.4 快捷檢測方法

此種方式通過運用電梯空載工況動態檢測計劃，主要流程為：在曳引鋼絲繩上安裝速度測量裝置，而在電梯驅動電機的電源線上安裝功率測量裝置，電梯轎廂空載從下部到上部，再從頂部到下部做往返運動，對速度與功率進行實時測量；結合上述被測電梯參數和所測數據，依據電梯運行過程中能量之間的傳遞關系，通過數據處理終端得出電梯平衡系數。在檢測之中不用進行加載，所測方面有功能與速度即可，測試裝置的安裝不但方便而且十分快捷，并且有較強的精準度與穩定性。

5 結語

若想保證電梯安全運行，穩定電梯平衡系統非常重要，在評估電梯安全中電梯平衡系數為不能缺少的參數之一。電梯在長時間的應用中，會由于轎廂裝潢等因素導致平衡系統變化，從而造成電梯運行隱患，甚至影響應用年限。據國家電梯產品質量監督檢驗中心的抽查的統計研究，電梯平衡系數檢測不達標的電梯數量高達百分之五十以上；一些電梯平衡系數甚至不足零點一，已成為嚴重的安全問題。為此，在評估電梯安全中，應用行之有效的檢測手段檢測電梯平衡系數至關重要。