曳引驱动电梯平衡系数测试方法综述*

陈 颖，周叶平，陈星斌，毛锦荣

（江西省特种设备检验检测研究院，南昌 330096）

0 引言

近年来随着中国城市化进程的加快，人们对高品质生活的需求日益增加，越来越多的特种设备为中国国民经济发展和人民生活质量提高发挥着积极的作用。但随之而来的安全问题，却给社会造成了一定的经济损失，甚至产生了恶劣的社会影响。其中，因曳引电梯平衡系数不符合要求而引发的电梯事故时有发生。据资料显示，原国家质检总局委托相关技术机构对3000台在用老旧曳引式乘客电梯安全状态抽查发现，东北地区抽查的400台电梯中，有52%的平衡系数不符合要求，西南地区抽查的400台电梯中，有48%的平衡系数不符合要求，甚至更有平衡系数值为0.1以下（电梯监督检验和定期检验规则中规定0.4～0.5 为合格范围）的电梯处于在用状态，已经存在严重的安全隐患。电梯平衡系数不符合要求会存在以下危害。

（1）增加了曳引机驱动力矩与抱闸的制动力矩，容易造成溜车的安全隐患。

（2）降低了曳引轮与曳引绳之间的摩擦力，容易造成曳引绳在绳槽中打滑，存在安全隐患。

（3）增加电机的功率，不利于电梯节能降耗。

当前国内电梯平衡系数测量方法研究用的比较多的是电流法，该方法是电梯监督检验和定期检验规则（以下简称检规）中规定的方法。随着各检验机构人机比矛盾的日益凸显，采用检规的方法测量平衡系数将不再适合实际检验工作，同时随着电梯运行速度不断提高，高速电梯的平衡系数测量方法虽然按照检规进行测量也能满足，但是对于高速电梯在低提升高度场合下的应用（俗称样板梯）检规中规定的方法将不再适合使用。若轿厢与对重处于同一水平处电机转速不稳定，测量的电机电流则不再符合检规要求的测量平衡系数的方法。国内外学者对平衡系数的测量方法进行了大量研究，但是主要集中在电流法、称重法、测钢丝绳张力法方面的研究，本文对最新的平衡系数测量方法进行综述，为曳引驱动电梯平衡系数测量方法研究工作提供技术基础[1]。

1 平衡系数测量方法

1.1 电流法

电流法测试电梯平衡系数的过程如下：测试前将轿厢和对重停在一个水平线上，在钢丝绳上做标识，轿厢分别装载额定载重量的30%、40%、45%、50%、60%，并作上下全程运行，用钳形电流表测出电梯轿厢与对重在同一水平线时刻的电机电源输入端的电流，然后根据数据手工绘制平衡系数曲线图，从而确定平衡系数。该方法应用范围最广，也是现行检规中规定使用的测试方法。同时各大电梯生产厂家已然熟悉并应用于产品实际，包括通力电梯在内的几家电梯制造厂商，在电梯控制系统中已加载并应用了这一技术，装载相应重量后电梯全程运行，控制显示屏上自动能够显示轿厢与对重平齐处电机的输入电流值，最终显示相应的平衡系数。

电流法测量平衡系数的方法简单、技术含量低、对测试人员的技术水平要求低；但是缺点也同样明显，要求多次装载不同的载荷进行测量电机的电流输出值，工作劳动强度大、耗时长、经济成本大。通过钳形电流表对电机电流进行测量，由于电梯运行过程中电机负载不断变化，采用人工读取电流值及人为识别轿厢与对重平齐位置的判定增大了所需求电流值的误差。王继业等[2]基于上述误差的存在，通过采集电梯不同载荷情况时上、下行全过程运行时曳引机的电流值，对其进行电流曲线绘制，分析得出人为因素影响小的电梯平衡系数，虽然一定程度上解决了人为因素引起的误差，实现了智能化平衡系数的计算，但是没能从根本上得到解决强度大、耗时长、成本高的问题。

1.2 称重法

根据平衡系数公式K=(W-G)/Q，直接测量电梯对重与轿厢的重量，实现平衡系数测试的方法。石成江等[3]研发平衡系数测试仪，在空载情况下，通过对重、轿厢底部分别装设力变送器的方式，直接测量轿厢与对重的重量差（W-G）以及根据给定的电梯额定载重量Q，计算出平衡系数K。这一方法原理上有一定程度的欠缺，对于提升高度大的电梯安装测试将非常不便。鉴于当前检规附件A8.1 项的要求，增大了对电梯平衡系数的测量需求，空载测量平衡系数方法得到了大量的研究，如大连光程光电科技有限公司开发的DTPH微力无载型电梯平衡系数检测仪、上海安而简仪器仪表有限公司开发的LSl201 电梯平衡系数测试仪、上海英盛仪器有限公司M-111型电梯平衡系数测试仪以及大连徕特光电精密仪器有限公司开发的XDC-B威力型电梯平衡系数检测仪等均是采用间接称重法得到轿厢与对重的重量差（W-G），从而通过计算获得平衡系数。杨静[4]本着“经济、便捷、精准”的原则，提出了一种基于间接称重法的优化检验设计装置，通过液压装置顶升提起对重的方式获取轿厢与对重的重量差（W-G）的信息，计算得出平衡系数。

1.3 测钢丝绳张力法

测钢丝绳张力法是通过测量钢丝绳中的张力来得到平衡系数的方法，国内外研究人员在测钢丝绳张力法方向进行了深度研究。赵国先[5]采用电阻应变片侧力传感器测量钢丝绳中的张力，通过数据采集器采集到轿厢和对重的重量，通过电梯平衡系数的力学公式计算出电梯平衡系数。德国某公司ADIASYSTEM 电梯检测系统是一套多功能检测装置，将便携式弹簧张力测量装置安装在轿厢一侧的曳引钢丝绳与机房地板之间。手动松闸后，对重使曳引轮转动直到便携式张力测量装置（皮带或弹簧）被自然张紧时停止，借助手动盘车轮尽量缓慢无冲击地使曳引轮处于平衡状态，读取张力值。测量结果可以用USB 电缆传输到计算机中，然后可以使用ADIASYSTEM软件进行详细分析，得出平衡系数，对操作人员的要求较高，在适用性上存在一定困难。钱宇等[6]提出并设计了一种基于力学和电子技术的电梯平衡系数检测方法，通过自主设计了一种三点张力法的钢丝绳张力传感器，自主设计的张力传感器精度高、使用方便、灵敏度高、不改变钢丝绳受力结构等优点，通过测量出电梯钢丝绳张力，从而得出轿厢和对重的重量差实现了电梯平衡系数无载检测。动态无载荷电梯平衡系数测试方法，陈向俊等[7]借鉴现有的无载荷测试平衡系数的技术成果，以现行电梯检验规则的检测数据为参照，深入分析了曳引系统摩擦力对平衡系数张力法测量结果产生的影响，重点解决系统摩擦力对检测结果的影响，提高测试结果的精度和效率，以满足电梯安全技术规范的要求。通过在轿厢侧距离曳引轮30 cm处装设钢丝绳夹具，采用织带替代钢丝绳受力测量织带的张紧力实现轿厢与对重重量的获取，经过现场测试与其他钢丝绳张力法比对证明，摩擦力对系统的测量结果影响较大，尤其对于采用异步电动机驱动的电梯，可以使测量结果的偏差在10%以上。

2 发展趋势

随着电梯数量的增多，检验人员及维保人员与电梯的人机比矛盾的日益显现，便携、高效的平衡系数测试装置需求越来越大。无载测试平衡系数的方法无疑成为高效测试的首选，研究人员应在更智能化传感器及各类新型传感器方面的应用与研究上进行突破，以便更好地实现便携化、快速化测量平衡系数，这也是电梯检验人员与维护保养人员的实际需求。

3 结束语

通过上述3 种电梯平衡系数测试技术分析与比较，显然电流法应用研究最广泛；钢丝绳张力法当期研究最为火热，但是通过研究人员对钢丝绳张力法的分析发现，其摩擦力对平衡系数的影响较大；称重法研究较少，如何实现轿厢与对重重量差的信息采集有待研究人员对称重传感器和实施称重夹具进行深入研究，未来称重法将最具研究应用潜力。电梯平衡系数测试技术的发展，有效地提高了检验检测效率，确保了检验数据的严谨，保障了电梯的安全运行。本文探讨了平衡系数测试方法的研究现状和展望，对曳引电梯平衡系数测试方法的研究具有一定的参考意义。