平衡系数变化引起的超载问题分析

吴晓梅

（福建省特种设备检验研究院，福建 福州 350008）

平衡系数变化引起的超载问题分析

吴晓梅

（福建省特种设备检验研究院，福建 福州 350008）

“溜梯”是较为常见的一种电梯安全事故，而因平衡系数变化引起的超载则是引发“溜梯”事故的原因之一。文中结合相关标准对平衡系数的实质、平衡系数变化引起超载的原因及其危害进行分析，并结合实际提出了解决该问题的建议。

溜梯；平衡系数；超载；二次装修

1 引言

随着经济发展，人们的生活水平不断提高，住宅、商场、办公楼、工厂厂房处处可见电梯，其已成为人们日常生活中不可缺少的部分，电梯的运行安全也越发受到社会的关注。在历年来发生的电梯安全事故中，“溜梯”事故占了一定的比例。除了电梯控制系统故障外，发生“溜梯”事故的直接原因主要可分为曳引力不足与制动力不足两种。在部分“溜梯”事故的调查中发现，电梯轿厢内载荷并未超过额定载荷，制动器各部件完好，曳引轮槽、钢丝绳也不存在过度磨损。经分析得出，导致事故发生的原因是由于轿厢二次装修使得电梯平衡系数变小，偏离了制造单位的设计范围，从而使得电梯在轿厢载荷未超过额定载荷情况下发生了实际意义上的超载，进而导致电梯曳引力或制动力的不足引发“溜梯”。

2 电梯平衡系数与不平衡载荷

平衡系数是保证曳引驱动式电梯安全运行和节能的一项重要特征参数。GB7588-2003《电梯制造与安装规范》附录G中指出平衡系数即额定载荷及轿厢质量与对重或平衡重的平衡量[1]。其数学计算公式为：

电梯的不平衡载荷指的是轿厢侧与对重侧的质量差，其决定了曳引机的功率，关系到电梯的能耗。在电梯实际运行中由于轿厢载荷是不确定，因此不平衡载荷也是不确定的。但其最大不平衡载荷却可以根据平衡系数来确定，一般电梯的最大不平衡载荷出现在轿厢装载125%时，其值为，该值即为曳引机需提供的最小曳引力。

由上述分析可知，平衡系数的实质就是设计对重质量的大小，它也决定了电梯的最大不平衡载荷的大小。

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》中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[2]。

3 平衡系数变化引起的超载的危害

平衡系数是电梯在设计过程中就已经确定的数值或范围。根据TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则一曳引与强制驱动电梯》规定，仅在电梯监督检验中，对该系数进行测量以确保新安装电梯的平衡系数符合检规或制造单位的设计要求。

但实际情况中，在对事故电梯调查及老旧电梯评估中，常发现电梯平衡系数偏离检规要求或设计要求，特别是有些使用单位为了美观或提高舒适度，擅自对电梯进行了二次装修使得电梯轿厢自重变大，在额定载荷不变情况下，则相当于平衡系数变小。而此时若要保持平衡系数不变，则根据公式（1）应减小轿厢额定载荷到（＞），即电梯允许装载的额定载荷变小。但在实际情况中，使用单位一般认为轿厢装修不会影响电梯运行，装修过程没有告知检验检测机构，而维保单位即使知道其进行的装修，但由于缺乏对平衡系数的正确认识，也不会采取措施减小轿厢装修带来的影响。在此情况下，当轿厢装载原额定载荷时，实际上可能已严重超载。

3.1 驱动电机过载运行

由公式（2）可看出，在平衡系数等参数相同的情况下，额定载荷越大所需的电机容量越大。当电梯二次装修后，若仍按原额定载荷使用，则可能造成电机长期过载运行，且若设计时选择的电机的冗余量较小时，则可能出现电梯在启动时由于功率不足出现“倒溜”现象，影响电梯的安全运行。

3.2 曳引力不足

根据GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》第9.3条规定，钢丝绳曳引应满足以下三个条件[1]：

（1）轿厢装载至125%额定载荷的情况下应保持平层状态不打滑；

（2）必须保证在任何紧急制动的状态下，不管轿厢内是空载还是满载，其减速度的值不能超过缓冲器（包括减行程的缓冲器）作用时减速度的值；

（3）当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应不可能提升空载轿厢。

其附录M中提示曳引力计算可按工况采用以下的公式（3）、（4）计算[1]：

（1）在轿厢装载和紧急制动工况下；

根据前述分析，若轿厢进行了二次装修，轿厢自重增加，在保持平衡系数不变情况下，轿厢允许装载的额定载荷应变小为。若此时电梯仍按原额定载荷使用，按照公式（3）在轿厢装载及满载紧急制动工况下，的静态比值、动态比值将变大，严重时可能使电梯无法满足公式（3）中的曳引条件，因曳引力不足而造成钢丝绳在曳引轮上打滑，发生“溜梯”事故。

3.3 制动力不足

根据GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》第12.4.2条规定，当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度向下运行时，操作制动器应能使曳引机停止运转。制动器的制动力矩为静力矩与动力矩之和，根据其实际情况以静力矩为主要影响因素，其计算公式如下[3]：

3.4 对安全部件等的影响

根据GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》附录F3、F4，允许质量是安全钳、缓冲器、上行超速保护装置等电梯安全部件的一个重要选型参数。电梯二次装修后，轿厢自重变大，使得轿厢系统总质量（）发生变化，且有些施工单位，在对电梯进行二次装修后，通过增加对重块的方法来保持平衡系数不变，而使得对重的质量（）也发生变化。这些质量的变化严重时可能导致原有的安全钳、缓冲器、上行超速保护装置等安全部件不再与装修后实际系统质量相匹配，而起不到相应的保护作用。

此外，轿厢系统总质量、对重质量的变化还将影响到钢丝绳、导轨等零部件的受力情况，可能使原设计的安全系数得不到保障，电梯运行存在安全隐患。

4 如何解决由平衡系数变化引起的超载

由前文分析可知，电梯二次装修将引起平衡系数变化，而若要保持平衡系数不变，则应减小电梯轿厢的额定载重量，否则将会因超载使用电梯而造成各种安全隐患。根据GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》，电梯轿厢限制载荷主要从两个方面来实现：限制轿厢有效面积、超载检测装置。笔者认为，要解决由平衡系数变化引起的超载也可从这两方面进行考虑。

（1）加大宣传，让使用单位、维保单位建立风险意识。电梯的使用单位一般没有学习过电梯工作原理、相关标准规则等方面的知识，对于轿厢二次装修对电梯造成的影响也不甚了解。而有些维保单位人员，虽然学习过电梯相关知识，但对相关条款理解不足，而无法给使用单位正确的提醒与建议。这就造成电梯在检验检测单位不知情的情况下进行二次装修。因此要解决平衡系数变化引起的超载问题，首先应加大宣传，告知使用单位、维保单位轿厢二次装修及擅自增减对重快的危害，让其建立相应的风险意识。

（2）新安装电梯，预留装修质量。对于新安装电梯，在订立购销合同时，使用单位应根据后期用途规划及实际使用需求，提出预留装修质量的需求。制造单位则可根据需求在产品设计时就留出一定的装修余量，并在产品技术文件中对该装修余量加以明确说明，从而避免使用单位因未经计算校核擅自装修导致平衡系数改变而引发事故。

（3）在用电梯，二次装修后应采取相应措施。电梯二次装修后，应通过计算校核确定装修后的电梯轿厢允许的载重量，并采取相应措施来对轿厢载重量加以限制，如：缩小轿厢的有效面积、在醒目位置对装修后电梯的允许载重量限载人数加以标识、相应调整超载保护装置等。此外，电梯的二次装修，使用单位应主动申报检验，在检验合格后方能继续使用。

（4）可根据平衡系数变化自适应调整的超载检测新技术。文献[4]设计了一种可监测平衡系数的电梯超载保护装置，为解决因平衡系数变化引起的超载问题提供了一种新的思路。随着传感器、控制器等技术的发展，实时监测平衡系数的变化将变成可能，而通过在电梯控制主板中写入相应计算方法，则可实现对电子式超载检测装置的实时调整。

5 结 语

（1）平衡系数是保证曳引驱动式电梯安全运行和节能的一项重要特征参数，文中分析了由二次装修导致的平衡系数变化，及其引起的超载问题。

（2）从引发“溜梯”事故的直接原因出发，结合相关标准分析了平衡系数变化引起的超载的危害。

（3）针对轿厢二次装修引起的平衡系数变化导致的超载问题，从安全宣传风险意识建立、新装及在用电梯应注意的问题、新技术研发等方面提出解决方法及建议。

[1] GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》[S]，北京：中国标准出版社．

[2] TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则一曳引与强制驱动电梯》[S]．

[3]毛怀新.电梯与自动扶梯技术检验[M]．北京：学苑出版社，2000．

[4]林进展，索朗平措，潘洪权．可监测平衡系数的电梯超载保护装置设计研究[J]．机电工程技术，2016，45(01)：66-69．

Analysis of Overload Caused by Changes of Balance Coef fi cient

WU Xiao-Mei
(Fujian Special Equipment Inspection and research Institute, Fuzhou 350000, Fujian ,China)

The elevator slipping out of control is one of common elevator security incidents. The overload caused by changes of balance coef fi cient is one of the reasons of the slipping. This paper analyzes the essence of balance coef fi cient, the reason and harm of overloading caused by the change of balance coef fi cient, and puts forward some suggestions to solve the problem.

Elevator slipping out of control; Balance coef fi cient; Overload; Re-decoration

2017-04-06

吴晓梅，女，福建省特种设备检验研究院，助理工程师，硕士