张建华
南京市特种设备安全监督检验研究院 江苏南京 210000
摘要：电梯平衡系数是曳引式电梯的重要参数之一，它不但对电梯的不平衡载荷和主机的曳引力及能耗有影响，而且直接影响电梯的运行安全。本文讨论了电梯平衡系数的本质、电梯平衡系数的设计依据及常见的平衡系数检测方法，由此分析了电梯平衡系数与电梯参数的相互关系，提出了新的平衡系数判定标准。
关键词：曳引式电梯；平衡系数；检测方法
平衡系数是曳引式电梯保障安全运行的一个重要参数，它不但影响到电梯的运行安全，而且对电梯的运行寿命及运行能耗产生着重要影响。《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》中要求曳引电梯的平衡系数应当在0.40~0.50之间，或者符合制造（改造）单位的设计值。
1、平衡系数的本质
平衡系数的定义如下：由对重平衡额定载荷的量，其值等于电梯对重系统质量和轿厢系统质量之差与电梯额定载重之比。由于轿厢的载荷具有随机性，则只能选择一个合适的对重量，使得电梯在运行过程中的曳引力尽可能小，从而减少电梯运行过程中的不平衡载荷[2]。
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则有：式.png)
（1）
式中：W—对重；p—轿厢自重；qh—额定载重；k—平衡系数，0≤k≤1。
从而，平衡系数的实质即为设计对重的质量。若轿厢与载荷为p+q（其中p为轿厢自重；q为实际载荷），则轿厢侧与对重侧的不平衡载荷为：
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式（2）
实际载荷q在0~qh之间变化，当k<0.50时，Δt≤（1-k）qh；当k>0.50时，Δt≤kqh；当k=0.50时，Δt≤0.50qh，此时Δt的变化范围最小。
2、平衡系数取值及对电梯的影响
根据式（2）可知，最理想的状态就是△t=0，此时曳引条件是最理想的。现实中，轿厢载荷是随机的，达到理想化是不可能的。平衡系数取值的合理化能使电梯处于相对理想的运行状态，由此可以选择一个恰当的k值，使△t在多数情况下尽可能地小[2]。一种简单的办法便是取轿厢载荷变化的平均值，即取k=0.50。由于出厂设计时无法了解该电梯实际运行的载荷变化情况，由此只是在根据经验设计出平衡系数值的基础上，设计其它参数。例如，乘用电梯载荷一般不超过80%，则取平衡系数k=0.40~0.50合适；载货电梯一般经常承载较重，因此取平衡系数k=0.45~0.55适宜；对于私人电梯，若载重量大于0.5t的电梯，实际载荷都不会超过60%，则取k=0.30~0.40更妥当；若载重较小的电梯，如不大于0.3t的，则取0.50~0.60为宜。
3、常用平衡系数的检测方法
3.1、直接称重法
根据k=（w-p）/q.png)
式（3）
直接称出对重w和轿厢质量p，而额定载荷q已知，则可直接得出平衡系数k，将k与制作单位的设计值比较，若不符合要求，则可以通过调整对重使k与设计值符合。直接称重法优势在于简单易懂，但由于实际操作相当麻烦，无法对每一部件都称重准确，一般在电梯检验中不适用[3]。
3.2、手动盘车法
若轿厢中装载重量为kq，根据平衡系数的定义，此时轿厢系统与对重系统处于平衡状态。当松开驱动主机抱闸时，检测者在盘车手轮上感觉两侧曳引力矩是否平衡，从而判定k是否合适。由于手动盘车法人为因素的影响较大，实际检验中也较少使用。
3.3、超声—电流法
运用超声波—电流法，可避免电流法所产生的缺陷，对平衡系数的检测结果较为精确。测试过程中通过测定轿厢与对重的距离，作为检测平衡状态的重要依据，或通过数字化技术来检测厢体与墙壁的间距，以此判定轿厢的平衡状态[4]。运用这些方法可以精确判定参考系数，从而通过计算机建立完善的平衡系数数据检测库，进而实现对轿厢与对重平衡状态的自动化检测。然而从安装技术角度来看，运用超声波传感器实现对平衡系数的监控，具有一定难度。
4、电梯平衡系数与电梯参数的相互关系
4.1、电梯平衡系数与主机功率
电梯主机提供使轿厢产生加速度的力和部分不平衡载荷，当电梯主机功率选取足够大时，此时平衡系数无论设计多少，电梯都能安全运行，但电梯运行时不平衡载荷越大，其能耗越高。
在平衡系数设计计算时，根据平衡系数的取值计算出曳引轮两侧的不平衡力矩，电梯运行时的最大载荷不超过额定载荷的10%。电梯在进行下行制动试验和安全钳联动试验时，是以125%额定载荷为标准的，此时电梯产生最大不平衡载荷0.75qh，若电梯主机选取的功率能够提供此载荷量，则可满足要求。
4.2、电梯平衡系数与轿厢、对重系统的总质量
为了应对监督检验，电梯安装人员通常会增加对重的重量，使电梯平衡系数接近0.50，此时可以达到在125%额定载荷做下行制动试验时降低电梯的不平衡载荷的目的。这种责任缺失的做法在检验过程中最易被忽略。
人为的增加对重块，使得电梯平衡系数大于设计值，从而导致了电梯轿厢、对重系统的总质量增加，进而加大了曳引轮两侧钢丝绳的张力，同时使得钢丝绳与绳槽的磨损加剧。另外额外增加对重重量，使得电梯运行中起、制动的速度的变化，间接影响到电梯安全钳、缓冲器等安全部件的选择。由此，电梯平衡系数与电梯的对重块、曳引轮、钢丝绳及安全钳、缓冲器、绳槽等都有着一定的联系。
曳引式电梯结构原理图
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5、结论
作为曳引式电梯的重要参数，我们需要正确理解平衡系数的本质和意义，平衡系数取值的改变对电梯产生的影响，同时了解检测方法并掌握正确的测量方法。而曳引式电梯平衡系数判定的关键是轿厢自重和额定载重不改变的情况下，平衡系数的测量值是否符合制造厂的设计值。实际上，更重要的是曳引式电梯平衡系数应当符合制造（改造）单位的设计值，制造厂家必须提供平衡系数的设计值和对重量，平衡系数测量值与设计值偏差0.05以内，而不是粗浅的判定为0.40~0.50之间认为合理。在提高认知的基础上，我们需要学会测量平衡技术和计算机结合起来，利用软件实现对电梯平衡技术的检测，从而实现对电梯平衡系数的在线检测，实时掌握电梯的运行安全。
参考文献：
[1]甘琴瑜，侯静.曳引电梯平衡系数与其他参数关系及其检测方法的研究[J].科技广场，2013（01）：104-106.
[2]黄忠林.曳引电梯平衡系数的取值探析[J].机电产品开发与创新，2010，23（1）：64-65.
[3]王璇，武潇，穆彤.曳引式电梯平衡系数检测现状及发展趋势[J].中国特种设备安全，2014（10）：45-47.
论文作者:张建华
论文发表刊物:《防护工程》2019年19期
论文发表时间:2020/2/27
标签：电梯论文; 系数论文; 载荷论文; 曳引论文; 不平衡论文; 载重论文; 参数论文; 《防护工程》2019年19期论文;