电梯定期检验中平衡系数测定的必要性研究

2014-12-31屈名胜井德强贺拴民

机械工程与自动化 2014年2期

屈名胜，高勇，井德强，贺拴民

（陕西省特种设备质量安全监督检测中心，陕西西安 710048）

0 引言

根据TSG T7001－2009《电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯》8.5项的规定：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。平衡系数一般在安装或改造时调整，而设定后一般不再改变，因此现行检规中平衡系数的项目检验只在监督检验中进行，定期检验中对此系数不再重复检验。但随着人们生活水平的提高，对电梯乘运中轿厢的环境提出了更高的要求，对电梯进行装潢、安装空调的现象日益普遍，而使用单位进行装潢往往发生于电梯安装监督检验之后，由于使用单位和安装改造单位对改造认识不够，在进行装潢后并未申请检验而直接投入使用。这就造成检验机构在定期检验时在不知情的情况下进行相关功能试验，就可能造成不必要的损失和危险。而轿厢重量的改变，如不经验算和调整，将使到电梯平衡系数变小，而给电梯的安全使用留下隐患。

1 平衡系数的意义

曳引式电梯的驱动靠钢丝绳与曳引轮之间的摩擦力，其值的大小取决于曳引轮两侧重量差的大小。在曳引电梯的匀速运行段，曳引机通过曳引轮与钢丝绳之间的摩擦力带动轿厢和对重匀速运动，这时的系统近似为一个平衡系统。在这个平衡系统中最理想的状态是使对重侧重量与轿厢侧重量（包括轿厢自重和运输载荷重量等）相等，但运输载荷是一个变量，在实际应用中曳引轮两侧的重量很难相等，因此选择一个恰当的对重重量很重要。

平衡系数k的值取为：

其中：W1为对重的重量；W2为轿厢自重；Q为电梯的额定载荷。

一般情况下轿厢自重和电梯的额定载重量是确定的，因此，平衡系数的实质就是设计对重的质量大小。

2 平衡系数改变的危害

2.1 对电机容量的影响

根据文献［1］，曳引电机的容量在初选和核算时可按静功率进行计算，一般计算公式为：

其中：P为电动机功率；v为额定速度；η为机械传动总效率；i为倍率。

由式（2）可知，若k变化将导致电机容量的变化，k变小，将导致所需电机的容量变大，可能会造成“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载而损坏；更为严重的是在电动机选择使用余量较小时，电梯在启动时由于功率不足出现倒溜而引发危险。

2.2 对电梯曳引能力的影响

根据GB7588－2003《电梯制造与安装安全规范》的附录M要求，曳引应满足的计算条件如下：

（1）在轿厢装载和紧急制动工况时，曳引力应满足下式：

其中：T1，T2分别为曳引轮两侧的钢丝绳分配的张力；α为钢丝绳在绳轮上的包角；f为当量摩擦因数。

（2）在轿厢滞留工况时，曳引力应满足下式：

曳引示意图如图1所示。

图1 曳引示意图

式（3）和式（4）中轿厢装载工况按照轿厢装载1.25倍额定载荷并考虑轿厢在井道中最不利情况下进行计算。如果使用单位因为装潢等原因造成轿厢质量的改变，根据式（1）可知这将造成平衡系数的减小。由于其轿厢面积并没有改变，试验载荷应按照对应额定载重量的1.25倍装载。此时由于轿厢质量的改变，装潢质量加上试验载荷其实际载荷可能远大于额定载荷的1.25倍，电梯不满足曳引条件的风险极大。此时曳引钢丝绳开始在曳引轮上打滑，电梯就可能发生溜梯。检验时在不满足曳引条件的情况下进行相关试验，则很容易发生事故。在正常使用时由于轿厢面积不能限制人员的进入，特别是在电梯超载功能失效而轿厢又严重超载时将会造成严重的人员伤亡事故［1，2］。

2.3 对安全部件的影响

在电梯因为装潢等原因造成轿厢质量与设计质量不一致而引起平衡系数改变时，施工单位往往在没有进行校核计算的情况下通过增加对重侧质量的方法使平衡系数满足要求。这种情况下虽然使得平衡系数满足了要求，却使整个系统的质量W2＋Q也相应增加。而W2＋Q是安全钳等安全部件的重要选择依据，其值的改变将直接影响到所用制动器制动能力以及上行超速装置、安全钳、缓冲器等安全部件的选型是否匹配，给电梯运行留下重大的安全隐患。

另外曳引轮两侧质量的增加，根据牛顿第二定律，将影响到电梯启、制动时的加速度，会带来电梯启、制动加速度的减小，以至制动困难［3］。

3 平衡系数检验的方法和必要性

3.1 平衡系数的检验方法

平衡系数的测定有多种方法，文献［4］介绍了5种，即称重法、调整配重法、电流法、张力检测法、扭矩检测法，目前比较常用的方法是电流法。现行的检规8.5项中平衡系数的测定是C类项目，测定由施工单位实施，检验人员现场观察确认。而实际测定过程中劳动强度较大，而且由于载荷本身精度等问题，其测量精度不高。

3.2 电梯改造的界定

由于施工单位对改造和维修认识不够，在进行装潢和（或）加装空调后未对曳引系统进行校核计算并申报监督检验。从根本上讲电梯改造与重大维修和维修有较大区别，从某种意义上说，电梯改造相当于对电梯进行一次再设计，牵涉到电梯的总体方案布置、各零部件和元器件的选型、配置与计算校核、性能与技术指标的实现等问题。

GB 7588－2003《电梯制造与安装安全规范》附录E中特别指出，改变轿厢质量应视为重大改装。在《机电类特种设备安装改造维修许可规则（试行）》（国质检锅［2003］251号）附件5中电梯施工类别划分表中指出：改变轿厢质量不管所列部件是否变更，应当认定为改造作业。从我国现行的电梯制造和安装改造维修现行的标准规范中都明确规定了电梯轿厢质量的改变应认定为改造作业，但并没有明确改变多少属于改造，而部分地市在实际执行中采用的标准并不一样，例如《上海市电梯改造规则》规定：改变轿厢质量是指原电梯轿厢设计质量或其附件的质量发生变化，超出原有的5%。

根据GB 7588－2003《电梯制造与安装安全规范》8.2.1要求：为了允许轿厢设计的改变，对表1所列各额定载重量对应的轿厢最大有效面积允许增加不大于表列值5%的面积。对常见乘客电梯而言，其允许偏差是在0.12m2左右，根据表2，可以多承载1人。由于电梯是按照超载25%设计的，因此将改造的界限定为超过轿厢质量的5%是合理的，应在相关标准规范中明确指出。

由于现在轿厢的装潢日益普遍，应从制造环节起进行管理。在产品销售的初期，对于需要改变轿厢质量进行装潢和额外加装设备的，应在产品合同中进行明确，制造单位在进行产品的设计时应留出一定的余量供用户进行装修改造，并在产品技术文件中明确说明其装潢后轿厢质量允许改变的最大值，从而最大限度降低未经计算校核擅自装潢引起平衡系数改变造成事故的可能性。

3.3 定期检验中平衡系数的检验

我国现行的检规中，平衡系数的测定仅存在于电梯的监督检验项目中，而从目前的电梯安装使用状况看，在检验机构进行监督检验时，电梯绝大部分并没有移交给使用单位，此时测定的平衡系数是符合制造单位要求的。而在电梯使用单位接收后，使用单位可能要求维护保养单位协助进行二次装潢和（或）加装空调等操作，这时如果使用单位不申报检验，检验机构是无法确定其是否进行了装潢以及轿厢质量的改变情况。若因平衡系数改变引发事故，虽然这其中无检验机构本身责任，但作为技术监督机构，有责任发现并指出相关单位的违法行为并进行纠正。

鉴于以上分析可知，检验机构在监督检验时应在报告中明确在安装监督检验时其轿厢装潢和其他辅助设备安装情况，并留存相关照片的见证资料。如果已经进行了装潢，应要求相关单位提供制造单位或其授权单位设计计算证明文件等资料。如果暂没有进行装潢，则检验机构应当向使用单位出具备忘录，指明其如果进行装潢应履行的职责和办理的相关手续。如在定期检验时发现其未按照备忘录要求办理相关手续，则出具相应的意见通知书，由监察机构对其进行查处。

这种做法可履行检验机构在技术监督方面的责任，但要从根本上解决该问题，则有必要将平衡系数的检验项目列入定期检验中。