浅析曳引式电梯平衡系数

唐文斌

（湖南省特种设备检验检测研究院永州分院 永州 425000）



浅析曳引式电梯平衡系数

唐文斌

（湖南省特种设备检验检测研究院永州分院 永州 425000）

摘 要：电梯平衡系数是曳引式电梯的重要参数之一，它不仅影响电梯的不平衡载荷和主机的曳引力及其能量消耗，还直接关系到电梯运行安全。根据电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯中平衡系数的判定标准，平衡系数检验时可能出现误判，使电梯存在安全隐患。本文探讨了电梯平衡系数的本质、电梯平衡系数的设计依据，分析了电梯平衡系数与电梯参数的相互关系，提出了一种新的平衡系数判定标准。

关键词：平衡系数 曳引式电梯 检验规则 判定标准

电梯平衡系数是曳引式电梯的重要参数之一，曳引式电梯的曳引力是由轿厢和对重的重力共同通过钢丝绳作用于曳引轮绳槽上产生的，曳引式电梯的理想状态是对重侧与轿厢侧的重量相等，若不考虑钢丝绳重量的变化，曳引机只要克服摩擦阻力就可以带动电梯运行，此时电梯输出功率最小，最节能。在电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯（以下简称《检规》）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 电梯平衡系数的本质

电梯使用过程中，必须要保证安全与节能，而平衡系数的设计就是在满足安全的情况下尽量使能耗最小。平衡系数是确定曳引式电梯对重质量的一个重要参数。由于轿厢的载荷是随机变化的，因此只能选择一个合适的对重重量，使得电梯在大多数情况下运行时的曳引力都尽可能小，即降低电梯运行中的不平衡载荷。

式中：

w——对重；

p——轿厢自重；

qh——额定载重；

k——平衡系数，0≤k≤1。

因此，平衡系数的实质就是设计对重的质量。它直接影响对重的质量和电梯的不平衡载荷。当轿厢与载荷为p+q时（其中p为轿厢的自重；q为轿厢的实际载荷），轿厢侧与对重侧的不平衡载荷为：

由于实际载荷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 电梯平衡系数的取值设计

曳引式电梯利用对重来平衡轿厢自重和部分额定载重，其本质目的就是为了降低曳引机的功率，减少能量消耗，因此平衡系数的取值也是围绕这一目的来设计计算的。

从式（2）可以看出，只有当q=kqh时系统才处于平衡，因此，不论平衡系数k取何值，平衡只是相对的。只能希望系统尽可能地接近平衡。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。电梯在出厂设计时无法了解该电梯实际运行时的载荷变化情况，因此电梯出厂时只是根据经验设计平衡系数的取值之后，设计计算其它参数。如一般乘客电梯载荷不会超过额定载荷的80%，因此取平衡系数k=0.40～0.50比较合适；一般载货电梯经常装载较重的货物，因此取平衡系数k=0.45～0.55比较合适；对于部分别墅私人电梯，如果载重量大于500kg的电梯，实际载荷一般都不会超过60%，因此可以取平衡系数k=0.30～0.40更合适些；如果载重较小的电梯，如载重不大于300kg的，则平衡系数应取0.50～0.60为宜。综上所述，平衡系数的设计与电梯的实际载荷变化范围有关，必须强调一点的是平衡系数的取值是由厂家设计生产时候的取值，而不是电梯安装时或者使用后随意配置的值。

电梯检验人员在做平衡系数试验时存在一个误区，普遍的检验人员都认为平衡系数试验时测出平衡系数在0.40～0.50之间，就认为平衡系数是合格的，并没有意识到电梯的平衡系数还应符合电梯制造厂的设计值。例如，一台货梯的平衡系数设计值为0.50，在检验时测出的值为0.40，该电梯的平衡系数是否符合要求？根据检规判定应该是符合要求，但是笔者认为该电梯平衡系数不符合要求。

3 电梯平衡系数与电梯参数的相互关系

3.1 电梯平衡系数与主机功率

电梯主机需要提供一个使轿厢产生加速度的力和部分不平衡载荷，平衡系数的设计值就决定了电梯运行过程中的不平衡载荷的大小。当电梯主机功率选取足够大时，此时无论平衡系数设计多少，电梯运行都是安全的，但是电梯运行时不平衡载荷越大，电梯能耗越高。

在平衡系数设计计算时，曳引轮两侧的不平衡力矩就是根据平衡系数的取值计算出来的，电梯运行时的最大载荷不超过额定载荷的10%，若某电梯平衡系数设计取值为0.50，则空载时电梯不平衡载荷为0.50qh，超载时电梯不平衡载荷为电梯在下行制动试验和安全钳联动试验时是以125%额定载荷做试验的，此时电梯不平衡载荷最大，为，这是电梯可能产生的最大不平衡载荷（指静载荷），只要电梯主机选取的功率能够提供0.75qh的不平衡载荷则可以满足设计标准要求，但如果电梯安装人员在安装时使平衡系数为0.40，当电梯在125%额定载荷时产生的不平衡载荷达到了0.85qh，超过电梯主机提供的最大曳引能力，那么电梯则会出现带不动现象，可能使电梯出现倒拉，发生溜车或者冲顶的事故。

3.2 电梯平衡系数与轿厢、对重系统的总质量

电梯安装人员为了应对监督检验，通常会增加对重的重量，使电梯平衡系数接近0.50，其目的就是为了在125%额定载荷做下行制动试验时降低电梯的不平衡载荷。这是非常不负责的做法，在检验过程中也最容易被忽略。

安装人员人为的增加对重块，使得电梯平衡系数大于设计值，直接导致了电梯轿厢、对重系统的总质量增加，增大了曳引轮两侧钢丝绳的张力，这个张力会使曳引轮钢丝绳在绳槽中产生比压，张力越大比压也越大，同时也加剧了钢丝绳与绳槽的磨损。另外额外增加对重的重量，使得电梯运行中起、制动的加、减速度的改变，间接影响到电梯安全钳、缓冲器等安全部件的选择。由此可见，电梯平衡系数与电梯的对重块、钢丝绳、曳引轮及绳槽、安全钳、缓冲器等都有一定的关联。它表面上看只是一个比值，实际上它与轿厢、对重的质量有密切关系，撇开额定载重、轿厢自重等参数，纯粹的平衡系数是没有任何意义的。

近年来，很多电梯使用单位将电梯轿厢进行了重新装潢，如铺地板砖，装大理石等，这就导致轿厢自重增加，间接的减小了电梯的平衡系数，而且使电梯容易超载运行。为了解决这些问题，有人采取增加对重块的方法来保持平衡系数不变，降低超载保护装置的设置值使电梯不超载运行。这是极其错误的，增加对重块会导致系统整体质量大大增加，破坏了电梯的安全性能，降低了电梯的安全系数，起、制动加速度减小，使电梯存在严重的安全隐患。正确的做法是降低电梯的额定载荷，限制轿厢的面积，在安全性能许可的条件下适当调整平衡系数的取值，使电梯运行时更加节能。其实轿厢自重的改变属于重大改造，要求由电梯制造单位或者通过合同委托取得许可的施工单位进行，因为制造单位有原始的设计数据，只有制造单位才知道改造之后的电梯是否符合安全性能的要求。

4 结论

本文探讨了电梯平衡系数的本质、电梯平衡系数的设计依据，分析了电梯平衡系数与电梯参数的相互关系。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。笔者认为《检规》中“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。”不能正确的判定电梯平衡系数是否符合要求。建议电梯平衡系数判定方法更改为：“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重量，平衡系数测量值与设计值偏差0.05以内”。如电梯平衡系数设计值为0.50，则测量值在0.45～0.55范围之内该平衡系数判定为符合要求。

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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

作者简介：唐文斌（1988～），男，硕士，中级工程师，从事机电类特种设备检验检测工作。

收稿日期：（2016-02-04）

中图分类号：X941

文献标识码：B

文章编号：1673-257X（2016）06-0071-03

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