浅谈电梯平衡系数的影响因素及对电梯安全运行的意义

孙崇智，李 帅

（甘肃省特种设备检验研究院，甘肃 兰州 730020）

浅谈电梯平衡系数的影响因素及对电梯安全运行的意义

孙崇智，李 帅

（甘肃省特种设备检验研究院，甘肃 兰州 730020）

电梯已成为现代社会必不可少的交通工具，为每个人的出行带来了极大的方便，但电梯的安全使用也成为当下人们的关注热点。在电梯的监督检验过程中，电梯平衡系数的测量是一个不可缺少的重要环节，这个环节不仅关系到电梯节能问题，还关系到电梯运行时人员和设备的安全。从电梯的工作原理出发，结合平衡系数的实质，探讨了电梯的平衡系数对电梯运行的影响，借此说明电梯平衡系数的重要性。

平衡系数；电梯运行；设备安全

平衡系数是保证电梯运行安全和节能的一项重要特征参数，其取值的直接影响是对重的质量和电梯的不平衡载荷。因此，必须选择一个合适的值，让电梯在运行时尽量保持理想的平衡状态。但实际运行中电梯载重量不定，所以依据《电梯制造与安装安全规范》规定，电梯平衡系数应在0.4～0.5之间，以此保证每次运行都接近平衡状态。

1 电梯的工作原理

电梯的驱动方式有曳引驱动、强制驱动、液压驱动等多种方式，曳引驱动是现代电梯应用最普遍的驱动方式。下面以曳引驱动电梯为例进行说明，曳引驱动电梯是利用曳引钢丝绳与曳引轮之间做相对运动而产生的摩擦力作为动力进行运行的。曳引机是由电动机、曳引轮、制动器及减速箱组成的，曳引机之所以能够产生强有力的曳引驱动力，主要是因为曳引轮在曳引机驱动下正常运转，而曳引钢丝绳的两端分别是轿厢与对重装置，在摩擦力作用下能使曳引钢丝绳紧贴在曳引轮槽里，是轿箱与对重的动力。当电动机驱动时，钢丝绳与曳引轮槽两者之间能够产生一定的曳引力，这个曳引力会带动钢丝绳运行，从而使轿箱与对重做出相对的运动。

2 平衡系数

平衡系数是曳引驱动电梯的重要性能指标，对重可以平衡部分轿厢及轿内负载的重量，使电动机运行的负载减轻。由于轿厢内负载的大小是经常变化的，而对重在电梯安装调试完毕后已经固定，不能随时改变，为使电梯的运行基本上接近于理想的平衡状态，如图1所示，所以就要选择一个合适的平衡系数。

电梯的平衡系数定义公式如下：

式中：P——是轿厢的自重；

G——是对重的重量；

Q——轿厢的额定载荷；

q——“平衡系数”

3 平衡系数取值的影响因素

不管平衡系数q取什么值，要使载荷无论怎么变化都会对应某一确定的q值是绝对无法实现的，也就是说，必定会存在轿厢与对重的重力不平衡，电梯曳引轮两侧的力矩差是随着q值的变化而变化的。

3.1 曳引电动机的功率P对q值的影响

曳引电动机的功率P可以由下列公式确定：

P——电动机功率

Q1——轿厢载荷

V——电梯速度

当电梯所使用的曳引电动机功率P为某一确定的数值时，q的取值会对电梯运行时的能耗大小有影响。当选取的曳引电动机的功率余量太小时，由于此时的平衡系数无法取得一个合适的数值（0.4～0.5之间)，电梯可能出现因曳引力不足，在运行之后造成倒拉现象，也就是发生向上溜车或冲顶的意外事故。

由此可知，平衡系数q值的确定与不平衡载荷的取值有关，还与曳引轮两侧钢丝绳的张力大小有关。张力的大小同曳引钢丝绳在曳引轮绳槽内的比压有关，即比压的大小随着张力的增大而增大，也就是说，此时曳引钢丝绳所提供的曳引能力就越大。综上所述，平衡系数的确定会同时影响着不平衡载荷和电梯的曳引能力。当存在电梯最大曳引力＜最大的（Q-qQH）（不平衡载荷），电梯将会出现曳引钢丝绳在曳引轮绳槽中打滑的现象，此时可能会发生电梯向下溜车或蹲底的现象。所以，设计时必须充分考虑电梯平衡系数q对曳引电动机的功率与曳引力的影响，选取适当的平衡系数q值。

3.2 轿厢和对重的重量对q值的影响

轿厢和对重系统的质量与电梯运行的安全性以及曳引钢丝绳电梯部件的各项参数的选取有直接的关系。轿厢和对重系统的总质量的大小不仅会影响电梯运行时每次起动和刹车所产生的加速度增减，它还决定着电梯其它安全部件的选择，比如安全钳、缓冲器。在进行电梯安装时，为了使电梯能够顺利通过监督检验，电梯施工人员通常会将平衡系数q取得足够大（0.4～0.5的上限)，对同一载重量的电梯增大q值就必须增加对重重量，造成起动、制动的力发生变化。由此可见，平衡系数q虽然只是一个比值，但事实上，平衡系数q对轿厢、对重的质量有重大的影响。

因此，在充分考虑到曳引轮、绳槽形状（V型、U型、V型带切口槽）、曳引钢丝绳直径大小、轿厢自量、电梯速度、相匹配的曳引电动机等后，才能准确确定平衡系数的取值。

3.3 曳引力与q值的关系

曳引力是靠曳引轮与曳引绳之间的摩擦力来拉动轿厢。曳引力应该满足以下三个条件：

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。

曳引力是依赖于曳引轮和钢丝绳之间的摩擦力来实现、保障电梯运行的一种能力，而平衡系数是指对重与轿厢处在同一水平面上时，上行和下行电流--载荷的交点，根据《电梯监督检验和定期检验规则--曳引与强制驱动电梯》平衡系数q取值0.4～0.5之间。由于平衡系数q是固定的，而载荷是变化的，q的取值首先影响曳引轮两侧不平衡力矩的大小，若最大载荷为超载载荷125%Q，q值取0.4Q～0.5Q，那么不平衡载荷ΔT为：

也就是说电梯提供的最小曳引力为（0.75～0.85）Q。

4 平衡系数取值对电梯运行的影响及相应措施

综上分析，电梯的平衡系数与曳引电动机功率、轿厢和对重重量及曳引力等因素息息相关，在电梯的设计、选购、使用过程中应充分考虑各个因素对平衡系数的影响。在使用过程中，随意装潢轿厢和增减对重块，改变原制造厂家设计好的轿厢和对重质量会改变平衡系数q值，对电梯的安全运行产生直接的影响，这种情况一旦发生，会酿成成较大的伤亡事故；另一方面，由于曳引轮和钢丝绳的摩擦力是曳引力的来源，日常使用维护一定要关注曳引轮槽和钢丝绳的磨损程度，防止磨损严重导致曳引力不足产生电梯冲顶或蹲底的事故。近几年，兰州市质量技术监督局委托我院开展了在用电梯安全评价的工作。2014年评价88台设备，其中平衡系数不合格的有62台；2015年评价100台，其中平衡系数不合格的有49台；2016年评价131台，其中平衡系数不合格的有57台，这些数据表明部分在用电梯在平衡系数这一安全项目上存在着隐患。为了电梯的安全使用工作做到更好，在此针对电梯的平衡系数进行分析，见表1，对不同工况、原因下平衡系数过大，过小造成的冲顶、蹲底，在原设计的允许条件下采取以下的措施。

TU857