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摘要：简述曳引式驱动电梯工作原理，思考电梯平衡系数实质及其意义，合理配置平衡系数取值，思考检测平衡系数方法，采用行之有效的检验，确保电梯安全可靠及节能降耗。

关键字：平衡系数  轿箱  对重  检测

1.电梯平衡系数意义

1.1平衡系数实质

曳引式驱动电梯作为一种载人或重物沿轨道升降起重设备最为广泛应用。其工作原理：由电动机、减速器、制动器等组成的曳引机动力装置，曳引钢丝绳通过曳引轮紧压绳槽内一端连接轿箱，另一端连接对重装置。动力装置电动机转动使曳引轮绳槽与曳引钢丝绳之间产生摩擦力，带动曳引钢丝绳使轿箱和对重作相对运动，轿箱沿轨道升降，载人或重物至相应层站。由此可知，对重装置在曳引式驱动电梯中起到平衡作用，平衡轿箱和部分载荷重量，减少电动机功率损耗。对重总质量为W=P+KQ，P为轿箱重量，K为电梯平衡系数，Q为电梯额定载重量。电梯平衡系数K=（W-P）/Q，是平衡部分轿箱重量设置的对重与轿箱额定载重之间比值。实际电梯载荷为Q，不平衡载荷为ΔQ=（P+Q）-（P+KQ）=Q-KQ，因此，电梯平衡系数K实质是设计对重质量，其取值大小直接影响对重质量大小和电梯不平衡载荷大小。

1.2平衡系数配置

电梯不平衡载荷为ΔQ为零时，ΔQ=Q-KQ=0，即Q=KQ（W=P+Q），最为理想曳引状态，实际轿箱载荷Q是一个随机变量，在空载（Q=0）到满载（Q=Q）之间任意值，电梯平衡系数K取值使电梯对重与轿箱相对平衡，其实电梯运行中对重与轿箱不平衡是绝对的。因此，只选取一个合适平衡系数K值，使不平衡载荷为ΔQ尽可能小，达到电梯运行节能最佳状态。

按电梯检验规则，电梯平衡系数K值应在0.4～0.5之间。检验电梯平衡系数K值在0.4～0.5范围内，大部分电梯是合适，并非绝对值。按实际电梯运行状况分析检验电梯平衡系数K值，大部分住宅电梯实际载荷在0～60%，很少有满载情况，这样电梯平衡系数K值应在0.3～0.4之间更为合适。现在一般乘客电梯在超过80%满载时就进入直驶状态，很难出现满载，其电梯平衡系数K值应在0.4～0.5之间更为合适。而载货电梯载荷在0～105%，其电梯平衡系数K≥0.5更为合适。电梯平衡系数K值是电梯设计对重平衡的设计值，不能在电梯安装时或使用后随意配置的K值。

1.3平衡系数意义

电梯平衡系数意义在于平衡系数K取值会影响曳引电动机功率、电梯曳引能力、比压、轿箱与对重系统总质量。

1.3.1影响曳引电动机功率

电梯曳引电动机功率一般为  （kw），

Q为电梯载荷（kg）;v为电梯运行速度（m/s）;η为电梯运行系统总效率;K为平衡系数。由此可知：平衡系数大则电梯上行功率消耗小，电梯下行功率消耗大;平衡系数小则电梯下行消耗功率小，电梯上行功率消耗大。一般平衡系数K值取0.4～0.5。

电梯配置使用功率足够大电动机，平衡系数K选取，则影响电梯运行功率能耗大小。如果选用电动机功率余量较小，平衡系数K选取不合适，则可能会导致电梯启动后倒拉、发生溜车或冲顶事故。

1.3.2影响电梯曳引能力

电梯在不打滑的工况下，静态平衡曳引条件是曳引能力应满足：T1/T2≤

T1为曳引钢丝绳绕入端静拉力（N）;T2为曳引钢丝绳绕出端静拉力（N）;e为自然对数底;a为曳引钢丝绳在曳引轮上的包角（red）;f为曳引钢丝绳在曳引轮槽中的当量摩擦系数。

T1与T2比值大曳引钢丝绳静摩擦力（T1-T2）大，电梯曳引能力大。轿箱上行时，T1为轿箱和载人或物的重量产生的拉力，T2为对重产生拉力，平衡系数越大，T2越大，电梯曳引能力越大，电梯载荷太小可能打滑。平衡系数太小不能满足曳引条件，曳引能力不够提起轿箱。轿箱下行时，T1为对重产生拉力，T2为轿箱和载人或物的重量产生的拉力，平衡系数影响电梯曳引能力与电梯上行时一样。平衡系数取值应考虑电梯曳引能力因素。

1.3.3影响比压

电梯曳引钢丝绳在曳引轮绳槽的比压为（MPa）

T为轿箱额定载荷停在最底层站，曳引钢丝绳在轿箱侧与曳引轮同一水平面上的静拉力（N）;n为曳引钢丝绳根数;d为曳引钢丝绳直径（㎜）;D为曳引轮节园直径（㎜）;β为半园切口槽切口角（rad）。

由此可知，平衡系数大，轿箱自重增大，曳引能力增大，会增加曳引钢丝绳在曳引轮绳槽的比压，钢丝绳磨损也加大了。轿箱自重较轻时，125%载荷轿箱在底层的曳引条件有利，而空载轿箱在最高层站时，轿箱自重过轻可能会不满足曳引条件，使曳引钢丝绳打滑。

1.3.4影响轿箱与对重系统总质量

轿箱与对重系统总质量为M=P+Q+W+Y=（P+Q）+（P+KQ）+Y，Y为曳引钢丝绳等装置重量。由此可知，轿箱与对重系统总质量影响电梯平衡系数，影响曳引钢丝绳、曳引轮绳槽等部件参数选择。轿箱与对重系统总质量也影响电梯运行启制动加减速度，影响电梯安全钳、缓冲器等选择。平衡系数随意取大，增大对重质量，会减小电梯启制动加速度，以至电梯启制动困难。因此，平衡系数是电梯整体设计的重要参数之一，与电梯载荷、轿箱自重等参数密切相关。平衡系数是曳引式驱动电梯的一个重要性能指标，直接影响电梯的安全性、可靠性及节能降耗等，因此，平衡系数的检测是电梯检验中一项重要功能试验项目。

2.电梯平衡系数检测

2.1直接称重法

根据电梯平衡系数K=（W-P）/Q，直接称对重及其附件质量W和轿箱及其附件质量P，额定载荷Q已知，就可以得出平衡系数K，这就是通常讲的直接称重法，这种方法操作烦琐，效率低下，实际检测少用。

2.2手动盘车法

根据平衡系数的实质可知，当轿箱装载与平衡系数值相等的倍数载重时，曳引轮两侧静力矩应当平衡。试验方法：在轿箱内放置45%额定载荷配重，运行轿箱至与对重同一高度。断开电梯主电源，一人用扳手松开制动器抱闸，另一人用盘车轮手动盘车，感知对重侧和轿箱侧质量那边重，在轿箱内适当增减配重，重复断开电梯主电源，感知对重侧和轿箱侧质量那边重，直至感知对重侧和轿箱侧质量相同。此时轿箱内配重与额定载荷比值就是平衡系数K。这是处于静止状态，避免电梯运动产生的阻力矩误差。但认为感知存在误差，没有设置手动盘车装置的电梯无法实施检测。

2.3电流检测法

电梯运行中，轿箱内载重不断变换，曳引电机需要提供不同转矩，保证电梯安全运行。曳引电机输出功率为，T为曳引电机输出力矩;n为曳引电机的转速。当曳引电机的转速为定数，曳引电机输出力矩与输出功率成正比。曳引电机输出功率也为P=1.732UIcosø，U为曳引电机输入电压，I为曳引电机输入电流，cosø为曳引电机功率因素。当曳引电机输入电压和曳引电机功率因素为定数，曳引电机输入电流与曳引电机输出功率成正比。因此，曳引电机输入电流与曳引电机输出力矩成正比。据此，轿箱自重加上轿箱载荷等于对重，当轿箱和对重运行到同位置时，对应的上行和下行的曳引电机输入电流应当相等。试验方法：按空载及额定载荷的30%、40%、45%、50%、60%装入轿箱，电梯上下行往复全程运行，分别记录上下行至与对重同一平面时的电流值。交流电机测量电流值，绘制电流-载荷曲线，以上下运行曲线交点确定平衡系数。直流电机测量电流并结合测量电压，绘制电流-载荷曲线或电压-载荷曲线，确定平衡系数。这方法的缺点：耗时长，效率低，劳动强度大;测试数据人为因素误差和绘制图误差。

2.4调整轿箱载荷配重法

实际电流检测法测试，可按要求选择轿箱载荷配重快速检测，也可以选择平衡系数设计值精确测试。若检测平衡系数K是否在0.4～0.5之间，就可以选择轿箱载荷配重40%、50%做电流检测法试验，比较这两种轿箱载荷配重的上下行电流值大小，轿箱载荷配重40%时，上行电流值小下行电流值大，轿箱载荷配重50%时，上行电流值大下行电流值小，这时平衡系数K是否在0.4～0.5之间。轿箱载荷配重50%时，上行电流值小下行电流值大，则平衡系数K大于0.5;轿箱载荷配重40%时，上行电流值大下行电流值小，则平衡系数K小于0.4。若要测量精确值，就用插值法调整轿箱载荷配重，重复电流检测法试验，得到平衡系数K精确值。这是调整轿箱载荷配重法，在实践中较为常用。

2.5曳引钢丝绳张力检测法

根据曳引钢丝绳轿箱侧和对重侧的不同张力与轿箱和对重质量的对应关系，只要测得曳引钢丝绳轿箱侧和对重侧的不同张力，就可以得出轿箱和对重质量，按电梯平衡系数力学公式可以计算出平衡系数K。这种方法实际测得曳引钢丝绳张力平均值偏差会影响平衡系数K测试结果。

2.6轿箱和对重的质量差称量法

在对重的底部设置力变送器，连接测试仪，测量对重质量W与轿箱质量G的差（W-G）。轿箱和对重的质量差称量法就是电梯空载时，曳引电机断电，松开制动装置，对重压在力变送器，测得对重质量W与轿箱质量G的差（W-G），测试仪内储存额定载荷Q，计算出平衡系数K。这方法只要在电梯空载时一次就能完成平衡系数测试。

2.7轿箱侧加力平衡法

在轿箱侧曳引钢丝绳与机房之间的绳夹和连接带等处安装便携式弹簧张力测试装置，测量张力值。轿箱侧加力平衡法就是手动松闸，在对重作用下曳引轮转动到便携式弹簧张力测试装置自然张紧停止，这时测得张力值与额定载荷比值就是平衡系数K。

2.8扭矩检测法

根据力矩平衡方程，轿箱和对重同一水平位置时，测量维持轿箱和配重平衡的扭矩，就可计算出配重质量与轿箱质量的差值。这个差值与额定载荷比值就是平衡系数K。

结束语：曳引式驱动电梯平衡系数是直接影响电梯的安全性、可靠性及节能降耗重要性能指标，平衡系数的检测是电梯检验中一项重要功能试验项目。正确理解平衡系数实质，具有合理配置平衡系数意义，思考平衡系数检测方法，使电梯平衡系数检验行之有效，确保电梯安全可靠运行。

参考文献：

[1]秦宜奋.曳引电梯平衡系数的合理配置及检验[J].中国特种设备安全，2013，29（3）：14-16.

[2]张进.交流电梯平衡系数检验研究[J].机电信息，2012（15）：35-36.

[3]毛怀新.电梯与自动扶梯技术检验.北京：学苑出版社，2001.

作者简介：廖芝逸  广东省特种设备检测研究院惠州检测院，广东 惠州，邮编 516003，1990年8月出生，籍贯广东紫金，硕士研究生，工程师，机电检验。