淺談電梯平衡系數的影響因素及對電梯安全運行的意義

何鎏

摘要：電梯已經成為高檔小區、商務寫字樓的必備公共交通工具，在為人們的生活提供便利的同時，其運行的安全性也越來越受到人們的關注。電梯的平衡系數對于電梯的安全運行是一個重要的性能指標，它與曳引機功率、曳引力、轎廂和對重的質量等眾多因素有關，合適的平衡系數對于電梯的運行具有重要意義。

關鍵詞：電梯平衡系數；影響因素；安全運行

平衡系數對于電梯的運行于節能而言是非常重要的一項參數，平衡系數的選擇會直接影響對重的質量和電梯的不平衡載荷。因此，電梯要想平穩運行，必須選擇一個合適的平衡系數值。由于電梯的作用是載人上下樓，每次的載重都不確定，為保持電梯能夠平穩地運行，《電梯制造與安裝安全規范》中明確規定電梯的安全系數應該設定在0.4～0.5之間[1]。

1 電梯的工作原理

電梯是依靠驅動來工作的，曳引驅動、液壓驅動、強制驅動都是電梯常見的驅動方式，目前廣泛使用的驅動方式是曳引驅動。所謂的曳引驅動就是利用曳引鋼絲繩和曳引輪之間的相對摩擦力對電梯進行驅動的方式，曳引輪在曳引機的驅動下運轉，電梯在這種強大的曳引驅動力驅動下開始工作。在曳引鋼絲繩的兩端分別固定著轎廂和對重裝置，對重裝置可以平衡掉一部分轎廂的載重，從而減少一定的電能消耗。曳引鋼絲繩緊貼在曳引輪之中，在曳引機的驅動下，曳引輪與鋼絲繩發生相對運動的趨勢，從而產生摩擦力，這種摩擦力是轎廂和對重可以遠動的動力，轎廂或者對重發生運動就是電梯發生運動。

2 平衡系數的定義

對曳引驅動電梯而言，平衡系數是其重要的性能指標。對重裝置用來平衡轎廂的部分載重，從而使電動機的的運行負載減輕。電梯本身的質量是固定的，但是電梯在運行的過程中負載確是無法確定的，而對重的質量也是一定的，所以為了使得電梯在不同的負載情況下運行地比較平穩，必須選擇一個合適的平衡系數。平衡系數的計算公式如下：

q=（GP）/Q

式中，q為平衡系數，G為對重的質量，P為轎廂本身的重量，Q為電梯的額定載荷。

3 平衡系數的影響因素

從平衡系數的計算公式可以看出，在載荷變化情況下，要使得不同的載荷對應同一個平衡系數是不可能的，平衡系數會隨著載荷的不同而發生發變化，因此，只能讓平衡系數在一定的范圍內波動，使電梯的運行最大程度的接近于平衡狀態。考慮電梯平衡系數的影響因素，可以從曳引機功率、轎廂和對重的質量、曳引力三個方面來考慮。

第一方面，曳引機功率對平衡系數的影響。

假設曳引機的功率用P來表示，曳引機的功率的計算公式為：P=（1q）QV。其中Q為轎廂的載荷，V為電梯運行的速度。當曳引機的功率為某一定值時，平衡系數q的取值會對電梯運行的能耗所有影響，而當曳引機的功率不是一個定值時，若此值較小，因為平衡系數取值不合理的問題，電梯在運行的過程中就有可能出現事故，如因為曳引力不足而造成溜車或者沖頂事故等等。因此，平衡系數的確定要充分考慮不平衡載荷的取值，同時還要考慮到曳引輪兩側鋼絲繩的張力大小，所以曳引機的功率大小對于電梯的安全運行有著很大的影響，設計是必須考慮進平衡系數對于功率的影響。

第二方面，轎廂和對重的質量對于平衡系數的影響。

轎廂和對重是電梯中兩個最重要的部分，轎廂負責運輸負載，而對重則是為了平衡掉轎廂的一部分載荷而設置的。為了增強電梯運行的效率，也為了更好的節省能量，利用對重來平衡轎廂的載重。根據平衡系數的計算公式可以看出，轎廂和對重的質量對于平衡系數的選取有著直接的影響。除此之外，轎廂和對重的質量對于電梯的安全運行以及曳引鋼絲繩等部件的參數也有很大的影響。從直觀的角度去理解，轎廂和對重的質量直接影響著電梯的剎車和啟動，所以它影響著電梯對于安全鉗和緩沖器的選擇。電梯的安裝人員為了能夠保證電梯順利通過按鍵，往往都會將平衡系數定在一個合適的范圍之內，對于相同載重的電梯，如果增大q值則必然需要增加對重的質量，從而造成其他部件的變化。因此，平衡系數對于轎廂和對重質量的確定有很大影響[2]。

第三個方面，曳引力有平衡系數的關系。

上文中已講，當曳引輪在電動機的驅動下運轉時，曳引輪和曳引鋼絲繩會有相對運動的趨勢，從而產生摩擦力，在摩擦力驅動下電梯發生運動。為了保證電梯能夠安全的運行，曳引必須滿足以下三個條件：第一，當轎廂的載重達到額定載荷的1.25倍時應該保證電梯不打滑；第二，在任何緊急的狀態下都應該保證電梯減速度的值不超過緩沖器作用時的減速度值；第三，當對重壓在緩沖器上而曳引機按電梯上行方向旋轉時，應不可能提升空載轎廂。平衡系數一般會選取在0.4～0.5之間，而電梯的載荷是不斷發生變化的，若假定最大載荷為1.25倍的額定載荷，根據平衡系數在0.4到0.5之間波動，那么不平衡載荷的應該為0.75到0.85倍的額定載荷，即電梯提供的曳引力也要在這個范圍之內。

4 平衡系數對電梯安全運行的意義

綜上所述可以看出，電梯的平衡系數和曳引電動機的功率、轎廂和對重的質量、曳引力的大小等因素緊密相關，在使用過程中，如果隨意改裝轎廂或者改變對重的質量，以此來改變平衡系數，一旦發生事故必然會造成重大的人生和財產損失。尤其對于當下的建筑物而言，往往都是高層建筑，事故帶來的危害比以往任何時候都要更加巨大。另一方面，由于曳引論和鋼絲繩的摩擦力是曳引力的來源，因此，在日常的維護中一定要多加關注于曳引輪槽和鋼絲繩在使用過程中的磨損程度，防止因為曳引力不足而造成的電梯沖頂或者下滑事故。由此可以看出，平衡系數的選擇涉及到電梯生產到運行的各個環節，也涉及到電梯制造過程中各個部分的搭配選取，選擇合適的平衡系數可以讓電梯更加平穩安全地運行[3]。

5 結語

電梯的作用是服務于人，尤其是在高層建筑中，必須要保證電梯運行的安全性。電梯的平衡系數與眾多的影響因素有關，本文介紹了平衡系數與曳引機功率、曳引力、轎廂和對重的質量之間的關系。選擇合適的平衡系數是其他部件設計和選擇的前提，同時也是保證電梯安全性的重要前提，因此，平衡系數對于電梯的安全運行具有重要的意義。

參考文獻：

[1]李中興，薛濤，劉英杰，陳國華.平衡系數對電梯安全的影響及測試方法優化[J].中國安全科學學報，2015，25（11）：72.

[2]肖長青，王璇.電梯平衡補償裝置設置的影響因素分析[J].中國特種設備安全，2016，06：3233.

[3]孫崇智，李帥.淺談電梯平衡系數的影響因素及對電梯安全運行的意義[J].甘肅科技，2016，32（24）：5556.