電梯平衡系數檢測儀校準方法和誤差分析

董娜

(天津市計量監督檢測科學研究院，天津300192)

0 引言

隨著經濟的快速發展，城鎮化進程的不斷推進，我國的電梯行業正經歷著一個高速發展期［1］。至2014年5月，中國大陸電梯保有量已達到300萬臺。據中國電梯協會預測，在未來幾年里，我國電梯產量年增長速度在15%-20%之間。電梯業正處在快速發展階段，而電梯的質量安全和節能又受到了人們的普遍關注，質檢總局也希望將電梯安全風險降至最低，把電梯質量安全作為質檢部門工作的重中之重。

電梯平衡系數作為電梯驗收檢驗的必檢項目之一，是電梯最重要的特性參數之一［2］，是保證曳引條件的重要參數，它直接影響著曳引電梯的整體性能，是曳引式驅動電梯的一個很重要的性能指標［3］，它與電梯運行的安全性能和舒適性能有重要關系，也是電梯節能經濟運行的一個重要因素［4］。在電梯設計安裝時，合理配置平衡系數也是提高電梯曳引安全性的重要途徑之一。

電梯平衡系數的測量方法很多，常用的有［5］:①直接稱量G與W;②電流法;③手動盤車法;④平衡差值測量法。

為了更加便捷、高效、準確的檢測電梯平衡系數，考慮到以上測量方法的人力、物力損耗、數據記錄和處理的繁雜程度，以及對操作人員要求較高等各種問題，電梯平衡系數檢測儀應運而生。

1 電梯平衡系數檢測儀簡介及工作原理

平衡系數，是指曳引電梯對重總重量減去轎廂自重之后與額定載荷的比值，平衡系數的數學表達式［6］為

式中:K為平衡系數;W為對重質量;G為轎廂質量;Q為額定載荷。

以某公司生產的電梯平衡系數檢測儀為例，如圖1所示。

圖1 電梯平衡系數檢測儀

圖1所示電梯平衡系數檢測儀采用的是無載動態智能檢測方案，通過對電梯空載運行功率與運行速度的實時精確測量，依據曳引式電梯運行中的能量傳遞關系，由專用計算軟件分析計算得出電梯平衡系數的精確值。

1.1 運行功率測量

采用三相變頻功率測量模塊，測量功率。

1.2 運行速度測量

通過測量曳引鋼絲繩或限速器鋼絲繩的位移，間接得到電梯運行速度。

1.3 平衡系數計算輸出

通過以上兩步得到的運行功率數據，以及運行速度數據，基于電梯空載運行中的能量傳遞關系，計算電梯平衡系數K的數值如式(1)。

式中:Q為電梯額定載荷(已知);g為重力加速度(已知);Vx為空載下行運行速度(測量數據);Nx為空載下行運行功率(測量數據);Vs為空載上行運行速度(測量數據);Ns為空載上行運行功率(測量數據)。

2 電梯平衡系數檢測儀校準方法

2.1 間接法測量

2.1.1 功率測量方法

將電梯平衡系數檢測儀接到標準電能表檢定裝置上進行測量，記錄測量數據，得到Nx和Ns。

2.1.2 速度測量方法

有兩種檢測方法可以選擇。

方法一:直接測量被檢儀器的頻率顯示值與測速輪的直徑。我們采用游標卡尺直接測量測速輪的直徑，采用函數信號發生器連接電梯平衡系數檢測儀，來檢測其頻率值。通過公式v=πDf，求得速度。

方法二:采用檢測轉速表的模式校準本儀器。采用轉速表檢定裝置連接測速輪的方法，得到測速輪的速度。

3 誤差分析

3.1 分析方法一

對公式(1)求偏導數，代入儀器誤差傳遞公式［4］，并結合v =πDf和儀器特性，可得

利用分析方法一可得到電梯平衡系數檢測儀的相對誤差公式(2)。結合公式(2)進行誤差分析。

3.2 分析方法二

由電梯平衡系數檢測儀可以得到測速輪直徑D'。函數信號發生器所發出的信號頻率可以由檢測儀測得fx'和fs'，則速度Vx'和Vs'可以由v=πDf得到。根據檢測儀上所顯示的功率Nx'和Ns'，由式(1)可以得到檢測儀的電梯平衡系數顯示值K'。

根據游標卡尺所得D，以及函數信號發生器發出的頻率f，可以由計算V=πDf得到速度Vx和Vs。根據電能表檢定裝置所測得的功率Nx和Ns，可以由計算得到電梯平衡系數的實際值K。則電梯平衡系數檢測儀的K值相對誤差可以表示為

利用分析方法二可得到的電梯平衡系數檢測儀的相對誤差，結合公式(3)進行誤差分析。

4 結論

文主要介紹了電梯平衡運行檢測儀的原理，根據儀器原理，設計了對其開展計量校準的方法，并針對采用的校準方法提出了兩種誤差分析方法。

目前，針對電梯平衡系數檢測儀我國還沒有相關的技術法規和相關校準規范，開展校準方法的研究，制定電梯平衡系數檢測儀地方校準規范，在安全保障，節能環保等方面有著重大意義。

［1］徐浩菁.電梯安裝及維修保養成本控制研究［D］.浙江:浙江大學，2013.

［2］林云莉.淺談電梯平衡系數［J］.中國科技博覽，2012，29:586-586.

［3］張鵬.關于電梯平衡系數的探討［J］.中國科技投資，2014，A07:224-224.

［4］胡遠全.電梯平衡系數的檢測機器對電梯節能的影響［J］.中國電梯，2010(9):52-54.

［5］鄭希源.電梯平衡系數的幾種測量方法［J］.中國特種設備安全，2009，26(1):62-65.

［6］李響.淺談電梯平衡系數及其檢測［J］.科技致富向導，2012(6):234-234.

［7］費業泰.誤差理論與數據處理(第5版)［M］.合肥:機械工業出版社，2005.