浅谈电梯平衡系数对电梯安全运行的重要性

于文君

（天津市特种设备监督检验技术研究院，天津 300270）

社会经济发展速度的加快，使得我国建筑业迎来了发展的春天，高楼林立变成了每座城市的标配，进而造就了电梯时代，直到2016 年年初，我国电梯总量高达450 万台。但随着电梯应用年限的延长，电梯各个零部件的机能逐渐下降，出现故障的次数越来越多，由此导致的电梯悲剧频频出现。时代的不断发展让电梯技术得到了提升，而老龄化的电梯几乎不能满足新兴技术的应用要求，导致电梯无法安全稳定的运行。基于此，相关监管部门均开始进行电梯安全评估工作，目的为给老龄化电梯安全性能提高提供建议。对于电梯安全运行来讲，电梯平衡系统为重要参数，既影响电梯的应用年限，还同大众生命安全有关。但电梯常年应用中，平衡系统会因为些许原因发生改变，比如轿厢装潢，导致不满足相关规定。所以，检测电梯平衡系数为电梯安全评估的关键。

1 电梯运行分析

支撑电梯安全稳定运行的部件是曳引轮和曳引钢丝绳。电梯在运行之中，二者会互相作用，展开相对运动，从而产生一定摩擦，进而给电梯安全稳定的运行提供充足动力。曳引机组成部分有制动器、电动机以及减速箱等。其中电动机主要负责给电梯提供电力，促使其运行，是确保电梯安全稳定运行的关键。在电梯实际运行过程中，其自身重量与曳引机的平衡程度能够决定电梯能够平稳运行，而以上两者的平衡程度，可以通过电梯平衡系数反映出来。

2 电梯平衡系数的重要性

所谓电梯平衡系数指的是额定载量与轿厢重量由平衡重或是对重平衡的量。曳引驱动电梯所依靠的是主机驱动轮绳槽的摩擦力工作的，其曳引力大小主要受曳引轮两边的重量差所决定，而曳引驱动电梯的重要性能参数便是平衡系统。结合电梯平衡系数的内涵，其对应的表达式为K=(W－P)/Q，Q 所代表的是电梯额定载重量；K 所代表的是电梯平衡系数；P 所代表的是轿厢自重；W 所代表的是对重重量。从公式能够看出，电梯平衡系数为电梯配置对重重量设计的主要参照条件，直接影响不平衡荷载与对重重量。作为电梯设计的重要依据，电梯平衡系数会影响电梯的驱动主机功率、对重和轿厢系统的总重量、曳引能力。

电梯平衡系数的取值会影响到电梯的对重重量配置与不平衡荷载等。在绳槽内若是曳引钢丝绳的比压和张力是正比例关系，既为张力越大对应的比压越大，而曳引钢丝绳的曳引能力就更越突出。电梯平衡系数不管是高还是低，均会影响到曳引绳槽和曳引钢丝绳间的摩擦力，进而导致绳槽中的钢丝绳出现打滑的现象，为电梯安全运行埋下隐患。如果电梯平衡系统偏大，在电梯轻载和空载的状态下会出现冲顶或是超速的事故；相反，如果电梯平衡系数偏小，在电梯重载和满载的状态下会出现蹲底或是溜车的事故。为此，相关工作人员一定要定期检测电梯平衡系数，保证平衡系数稳定，以免出现电梯事故，威胁患者生命财产安全。

3 电梯平衡系统改变的因素与对应危害

3.1 电梯平衡系统改变的因素

随着人们生活水平的提升，大众对电梯轿厢环境要求越来越高，为此有的建筑在装修完以后装潢电梯轿厢，比如在轿壁上铺设密度较高的装饰材料，在轿厢地面上铺设好看的大理石（图1）等，这无疑是增加了电梯轿厢的整个重量。另外，电梯在长时间应用中会出现对重块缺失的情况，或者对重块在电梯轿厢顶部等现象，这便导致轿厢和对重的初始重量配置发生改变。

3.2 电梯平衡系统改变的危害

（1）电梯平衡系数的不稳定性，会加大抱闸的制动力矩和曳引机的驱动力矩，易出现溜梯事故。结合曳引电梯的应用原理及结构特征，运行中的电梯曳引机驱动力是额定荷载的1/2，停止状态的电梯抱闸制动力为额定荷载的1/2。若是平衡系统不稳定，电梯就会加大对制动力和驱动力的要求。在长期过度应用曳引机中，一定要影响曳引机的性能，从而导致应用年限减少。甚至出现电梯倒溜事故，威胁社会群众生命财产安全。（2）电梯平衡系数不稳，会使驱动电机能耗增加。一般电梯都是在半载工况的状态下运行，若是电梯的平衡系统处于0.4 ～0.5 之间，在半载工况的状态下，其对应的驱动电机不仅功能小，而且负载也小，对电梯节能降耗具有积极作用。（3）在设计电梯中所选择的缓冲器与安全钳一定要有对应的荷载适用范围，如果轿厢重量比较大严重超出缓冲器与安全钳的对应范围，则其存在的安全保护作用丝毫不会发挥出来。

4 检测电梯平衡系数的常用方法

4.1 电流测量法

图1 电梯装潢图片

电流测量法指的是，电梯轿厢分别装载30%、40%、45%、50%、60%的额定荷载进行上下运行，全面记录曳引机在轿厢和对重运行到相同位置时的电流值，结合记录内容绘制电流和负荷的关系图，通过关系图中显示的交点确定电梯平衡系数。此种检测方法具有技术成熟的优势，不用专业的测量设备；对应的不足是进行荷载试验会增加检测人员的工作量，并且效果较低。

4.2 盘车手轮扭矩测量法

此种检测方法主要是通过应用扭矩传感器对电梯轿厢与对重处于平衡状态时下行与上行的扭矩进行测量，分别测量两次，并取平均数作为上行和下行的扭矩值，之后通过力矩平衡公式计算电梯对轿厢侧与对重侧之间的重量差，之后与已知的荷载量相结合得出电梯平衡系数。但此种检测方式需要配备多种附属仪器，比如扭转传感器以及计算机等，在具体检验中会有一些因素影响，为此在具体操作中很少应用盘车手轮扭矩测量法。

4.3 直接称重测量法

此种检测方法具有很多优势，其中最为典型的是误差小、简单易操作。通过对轿厢及其附件、对重及其附件的重量进行称量，能够得出准确的电梯轿厢与对重的差值，根据K=(W－P)/Q，能够切实计算出电梯的平衡系数。但是因为称量的过程十分繁琐，比较费时且效率偏低，所以在具体实验中应用次数较少。

4.4 快捷检测方法

此种方式通过运用电梯空载工况动态检测计划，主要流程为：在曳引钢丝绳上安装速度测量装置，而在电梯驱动电机的电源线上安装功率测量装置，电梯轿厢空载从下部到上部，再从顶部到下部做往返运动，对速度与功率进行实时测量；结合上述被测电梯参数和所测数据，依据电梯运行过程中能量之间的传递关系，通过数据处理终端得出电梯平衡系数。在检测之中不用进行加载，所测方面有功能与速度即可，测试装置的安装不但方便而且十分快捷，并且有较强的精准度与稳定性。

5 结语

若想保证电梯安全运行，稳定电梯平衡系统非常重要，在评估电梯安全中电梯平衡系数为不能缺少的参数之一。电梯在长时间的应用中，会由于轿厢装潢等因素导致平衡系统变化，从而造成电梯运行隐患，甚至影响应用年限。据国家电梯产品质量监督检验中心的抽查的统计研究，电梯平衡系数检测不达标的电梯数量高达百分之五十以上；一些电梯平衡系数甚至不足零点一，已成为严重的安全问题。为此，在评估电梯安全中，应用行之有效的检测手段检测电梯平衡系数至关重要。