曳引式電梯平衡系數(shù)的合理配置探討

秦宜奮

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200062）

曳引式電梯平衡系數(shù)的合理配置探討

秦宜奮

（上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200062）

曳引式電梯是現(xiàn)代高層建筑常見(jiàn)的交通運(yùn)輸工具，電梯的安全越來(lái)越被人們所關(guān)注，而平衡系數(shù)是曳引式電梯重要的特性參數(shù)之一，關(guān)系到電梯安全運(yùn)行性能和曳引機(jī)功率及能耗的大小，本文在介紹曳引式電梯曳引原理的基礎(chǔ)上，分析了平衡系數(shù)的本質(zhì)，以及平衡系數(shù)對(duì)電梯安全和節(jié)能方面的影響，討論了曳引式電梯不同工作狀況下的平衡系數(shù)合理配置。

曳引式電梯 平衡系數(shù) 合理配置

1　引言

電梯的驅(qū)動(dòng)方式有強(qiáng)制式驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、曳引式驅(qū)動(dòng)等多種方式，曳引驅(qū)動(dòng)又是現(xiàn)代電梯應(yīng)用最普遍的驅(qū)動(dòng)方式，而電梯平衡系數(shù)是電梯重要的特性參數(shù)之一，關(guān)系到電梯安全運(yùn)行性能和曳引機(jī)功率及能耗大小。電梯平衡系數(shù)的本質(zhì)是什么？在實(shí)際電梯如何合理設(shè)計(jì)、配置電梯平衡系數(shù)是本文所主要討論的問(wèn)題。

2　平衡系數(shù)的本質(zhì)

只有正確理解平衡系數(shù)的本質(zhì)，才能根據(jù)電梯的不同使用工況合理配置平衡系數(shù)。要正確理解平衡系數(shù)的本質(zhì)，就必須先了解曳引式驅(qū)動(dòng)電梯的工作原理（如圖l所示）。

如圖1所示， 曳引式驅(qū)動(dòng)電梯的結(jié)構(gòu)是懸掛與曳引輪上的鋼絲繩一端連接轎廂，另一端連接對(duì)重，轎廂與對(duì)重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪的繩槽內(nèi)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠曳引輪輪槽與鋼絲繩的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)轎廂和對(duì)重在井道中上下相對(duì)運(yùn)行。對(duì)重裝置的作用是平衡轎廂及載荷重量，同時(shí)使鋼絲繩在曳引輪上形成正壓力，進(jìn)而在曳引輪上產(chǎn)生摩擦曳引驅(qū)動(dòng)力，對(duì)重的大小決定了平衡系數(shù)的大小。

GB7588-2003附錄G規(guī)定平衡系數(shù)即是額定載荷及轎廂質(zhì)量由對(duì)重或平衡重平衡的量。按照這個(gè)定義，平衡系數(shù)是電梯部件（轎廂系統(tǒng)與對(duì)重系統(tǒng)）的重量相互比例關(guān)系的一個(gè)量值。是一個(gè)靜態(tài)參數(shù)，沒(méi)有考慮電梯運(yùn)行中的工況。

平衡系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式是:k=（（W-P）/Q）*100%

式中:k——平衡系數(shù)；W——對(duì)重質(zhì)量；P——轎廂質(zhì)量；Q——額定載荷

有上述公式可知，平衡系數(shù)k就是對(duì)重的重量減去空轎廂的重量后所剩余重量與額定重量的比值。平衡系數(shù)的實(shí)質(zhì)是設(shè)計(jì)配置對(duì)重質(zhì)量的大小。

因?yàn)槠胶庀禂?shù)的取值直接影響曳引輪兩邊的重量差，即影響電機(jī)功率，進(jìn)而影響曳引電機(jī)使電梯運(yùn)行所消耗的能量。平衡系數(shù)的大小將對(duì)鋼絲繩在繩槽內(nèi)的比壓產(chǎn)生影響，平衡系數(shù)越大（在一定范圍內(nèi)）則系統(tǒng)總的質(zhì)量增加，鋼絲繩對(duì)曳引輪的比壓也越大，則曳引鋼絲繩提供的曳引能力就越強(qiáng)。因此平衡系數(shù)的取值既決定不平衡載荷，也將影響電梯的曳引能力。

3　如何合理配置平衡系數(shù)

上面平衡系數(shù)對(duì)電梯安全和能耗的影響可知，通過(guò)合理配重平衡系數(shù)可以提高電梯的曳引能力和降低能耗。當(dāng)對(duì)重重量與轎廂自重和載荷相等，曳引電機(jī)只提供電梯上下運(yùn)行的初速度，這時(shí)能耗最低，電梯擁有最佳性能。實(shí)際使用過(guò)程中是很難實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檩d荷是個(gè)變量，而對(duì)重是個(gè)定量，所以對(duì)重不可能與轎廂和載荷在任何時(shí)候都相等。所以我們只能選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?duì)重，使得大多數(shù)情況下對(duì)重重量與轎廂自重和載荷相等或接近相等。GB/T10058——2009《電梯技術(shù)條件》3.3.8條規(guī)定，各類電梯的平衡系數(shù)應(yīng)為0.4～0.5范圍內(nèi)，這個(gè)推薦取值不能理解為電梯的平衡系數(shù)K只有在這個(gè)范圍內(nèi)才合格，只是絕大多數(shù)電梯取這個(gè)值是合適的，并非絕對(duì)的值。這可能也是考慮到乘客電梯在實(shí)際運(yùn)行中輕載運(yùn)行機(jī)率更大，這樣也會(huì)使對(duì)重偏小些，對(duì)空載時(shí)防止曳引失效更有利。平衡系數(shù)K是個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)取0.4還是0.5并不重要，甚至可以取0.2或0. 6。至于如何取K值，則主要根據(jù)電梯具體應(yīng)用在什么場(chǎng)合。目前住宅電梯載荷多在60%Q 以下，所以取K=0.3左右也許更合適，大多數(shù)輕載的別墅電梯也許可以取值更低。這些經(jīng)常是輕載的電梯平衡系數(shù)K取值不一定非得在0-4 0.5之間，取值應(yīng)為0.3～0.4或者更小，原因主要有以下兩點(diǎn):第一。可以更有效地平衡掉轎廂內(nèi)小幅度變化的載荷，達(dá)到真正的節(jié)能效果；第二，平衡系數(shù)小，意味著可以減少對(duì)重塊數(shù)量，直接體現(xiàn)為可以降低制造企業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)輸成本；間接上降低了轎廂、對(duì)重系統(tǒng)的總質(zhì)量M，更有利于曳引鋼絲繩、曳引輪以及安全鉗、緩沖器等安全部件的選型。載貨電梯載荷多在50%額定載荷以上，取k=0.5以上也可能更好，對(duì)病床電梯經(jīng)常是接近滿載甚至可以取0.6。這些經(jīng)常重載的平衡系數(shù)取較大值，主要是因?yàn)橛脩粜枰Ｕ弦芬洼^低的能耗。因此平衡系數(shù)的合理配置關(guān)鍵要看電梯根據(jù)實(shí)際用途及運(yùn)行環(huán)境在設(shè)計(jì)時(shí)選定的K值。這里說(shuō)k的取值是指電梯設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)平衡系數(shù)k的取值，稱為設(shè)計(jì)值，絕不是電梯安裝時(shí)或使用后隨意配置的k值。

TSG T7001-2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則-曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》8.5平衡系數(shù)實(shí)驗(yàn)要求曳引電梯的平衡系數(shù)應(yīng)當(dāng)在0. 40～0.50之間，或者符合制造（改造）單位的設(shè)計(jì)值。在GB7588—2003附錄D的曳引檢查中這樣說(shuō)明:“應(yīng)檢查平衡系數(shù)是否如安裝者所說(shuō)”，這里的“安裝者所說(shuō)”實(shí)指設(shè)計(jì)值，并非安裝人員隨心所欲的結(jié)果。這就要求電梯制造廠商務(wù)必將電梯設(shè)計(jì)的平衡系數(shù)值，告知安裝施工人員，安裝施工人員務(wù)必遵照設(shè)計(jì)值配置對(duì)重裝置，并不得隨意更改轎廂自重。驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)收檢驗(yàn)時(shí)必須測(cè)定其實(shí)際值與設(shè)計(jì)值是否一致，并檢查其是否私自更動(dòng)轎廂自重等參數(shù)。平衡系數(shù)的檢測(cè)中，不僅要測(cè)試平衡系數(shù)值是否在40%～50%范圍，還要審查設(shè)計(jì)制造資料，看測(cè)定的平衡系數(shù)是否和設(shè)計(jì)值一致，從而可總之，平衡系數(shù)的配置參考設(shè)置在在0.40～0.50之間，根據(jù)電梯的性能和使用的實(shí)際狀況可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，才能達(dá)到曳引式電梯的安全性和綠色節(jié)能的有機(jī)結(jié)合。

以判斷分析轎廂是否有異常的裝潢。

［1］毛懷新.電梯與自動(dòng)扶梯的技術(shù)檢驗(yàn).北京：學(xué)苑出版社，2001.

［2］GB7588——2003，電梯制造與安裝安全規(guī)范.

［3］GB/T 10058-2009，電梯技術(shù)條件［S］.

［4］GB/T 10059-2009，電梯試驗(yàn)方法［S］.

［5］TSG T7001-2009， 電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則［S］.