影響電梯平衡系數(shù)的因素分析

陳強(qiáng)

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模的加大，樓層的加高，電梯的穩(wěn)定性、舒適性和美觀等方面要求就更高。電梯種類方面也實(shí)現(xiàn)了多樣化發(fā)展，作為特種設(shè)備，電梯上已經(jīng)采取了多種安全保護(hù)措施。在電梯運(yùn)行過程中，平衡系數(shù)是決定其穩(wěn)定性與安全性的關(guān)鍵，將實(shí)際系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)相對(duì)比，判斷其大小，可以評(píng)估電梯是否存在性能方面的問題。電梯在設(shè)計(jì)階段都會(huì)對(duì)機(jī)械和電氣采用了最大安全系數(shù)或保險(xiǎn)系數(shù)計(jì)算。基于此，文中筆者就影響電梯平衡系數(shù)的因素進(jìn)行簡要闡述。

關(guān)鍵詞：電梯；平衡系數(shù)；因素；

隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模的加大，樓層的加高，電梯的穩(wěn)定性、舒適性和美觀等方面要求就更高。在電梯運(yùn)行過程中，平衡系數(shù)的選擇會(huì)直接影響對(duì)重的質(zhì)量和電梯的不平衡載荷。因此，電梯要想平穩(wěn)運(yùn)行，必須選擇一個(gè)合適的平衡系數(shù)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(wěn)地運(yùn)行，《電梯制造與安裝安全規(guī)范》中明確規(guī)定電梯的安全系數(shù)應(yīng)該設(shè)定在0.4～0.5之間。

一、電梯的工作原理

電梯是依靠驅(qū)動(dòng)來工作的，曳引驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)都是電梯常見的驅(qū)動(dòng)方式，目前廣泛使用的驅(qū)動(dòng)方式是曳引驅(qū)動(dòng)。所謂的曳引驅(qū)動(dòng)就是利用曳引鋼絲繩和曳引輪之間的相對(duì)摩擦力對(duì)電梯進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式，曳引輪在曳引機(jī)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)，電梯在這種強(qiáng)大的曳引驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下開始工作。在曳引鋼絲繩的兩端分別固定著轎廂和對(duì)重裝置，對(duì)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(jī)的驅(qū)動(dòng)下，曳引輪與鋼絲繩發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢，從而產(chǎn)生摩擦力，這種摩擦力是轎廂和對(duì)重可以遠(yuǎn)動(dòng)的動(dòng)力，轎廂或者對(duì)重發(fā)生運(yùn)動(dòng)就是電梯發(fā)生運(yùn)動(dòng)。

二、平衡系數(shù)的定義

對(duì)曳引驅(qū)動(dòng)電梯而言，平衡系數(shù)是其重要的性能指標(biāo)。對(duì)重裝置用來平衡轎廂的部分載重，從而使電動(dòng)機(jī)的的運(yùn)行負(fù)載減輕。電梯本身的質(zhì)量是固定的，但是電梯在運(yùn)行的過程中負(fù)載確是無法確定的，而對(duì)重的質(zhì)量也是一定的，所以為了使得電梯在不同的負(fù)載情況下運(yùn)行地比較平穩(wěn)，必須選擇一個(gè)合適的平衡系數(shù)。平衡系數(shù)的計(jì)算公式如下：

q=（GP）/Q式中，q為平衡系數(shù)，G為對(duì)重的質(zhì)量，P為轎廂本身的重量，Q為電梯的額定載荷。

三、影響平衡系數(shù)的因素

平衡系數(shù)對(duì)電梯運(yùn)行的影響主要體現(xiàn)在會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的功率方面。除此之外，該系數(shù)的大小還與對(duì)重和轎廂的質(zhì)量相關(guān)，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.對(duì)電動(dòng)機(jī)功率的影響

電動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，為電梯提供動(dòng)力來源的主要部件，其功率與平衡系數(shù)存在線性聯(lián)系。以電動(dòng)機(jī)的剩余功率為例，如果其量過小，無法確保電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，此時(shí)平衡系數(shù)也會(huì)變小，在剩余功率小到某一程度時(shí)，平衡系數(shù)會(huì)降低到0.4之下，最終導(dǎo)致電梯曳引力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)范圍，這會(huì)對(duì)電梯的運(yùn)行產(chǎn)生極大的不良影響。電梯事故中，一部分表現(xiàn)為電梯向上溜車，該事故便由上述原因所導(dǎo)致，歸根究底，屬于平衡系數(shù)的控制出現(xiàn)了問題。由此可見，想要確保電梯的安全，必須加強(qiáng)對(duì)平衡系數(shù)的控制。

2.與對(duì)重和轎廂質(zhì)量的關(guān)系

平衡系數(shù)與轎廂質(zhì)量同樣存在聯(lián)系。電梯運(yùn)行時(shí)，每一次啟動(dòng)與剎車都會(huì)導(dǎo)致速度突然增加或減小，而其增加與減小的值則與對(duì)重和轎廂質(zhì)量存在聯(lián)系。除此之外，對(duì)重與轎廂質(zhì)量還會(huì)影響電梯其他部件的安全，例如緩沖器等。電梯投入運(yùn)行之前，需要首先經(jīng)過檢測，檢測內(nèi)容較為全面，其中平衡系數(shù)便屬于一項(xiàng)重點(diǎn)。為確保電梯檢測通過，工作人員會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)的取值范圍內(nèi)將其數(shù)值設(shè)置得盡可能大，而為了使其能夠與對(duì)重和轎廂等的質(zhì)量達(dá)到平衡，避免電梯出現(xiàn)安全故障，就必須適當(dāng)調(diào)整兩者的質(zhì)量。由此可見，平衡系數(shù)的大小同樣會(huì)對(duì)電梯對(duì)重和轎廂質(zhì)量產(chǎn)生影響。

3.曳引機(jī)功率對(duì)平衡系數(shù)的影響。

假設(shè)曳引機(jī)的功率用P來表示，曳引機(jī)的功率的計(jì)算公式為：P=（1q）QV。其中Q為轎廂的載荷，V為電梯運(yùn)行的速度。當(dāng)曳引機(jī)的功率為某一定值時(shí)，平衡系數(shù)q的取值會(huì)對(duì)電梯運(yùn)行的能耗所有影響，而當(dāng)曳引機(jī)的功率不是一個(gè)定值時(shí)，若此值較小，因?yàn)槠胶庀禂?shù)取值不合理的問題，電梯在運(yùn)行的過程中就有可能出現(xiàn)事故，如因?yàn)橐芬Σ蛔愣斐闪镘嚮蛘邲_頂事故等等。因此，平衡系數(shù)的確定要充分考慮不平衡載荷的取值，同時(shí)還要考慮到曳引輪兩側(cè)鋼絲繩的張力大小，所以曳引機(jī)的功率大小對(duì)于電梯的安全運(yùn)行有著很大的影響，設(shè)計(jì)是必須考慮進(jìn)平衡系數(shù)對(duì)于功率的影響。

4.曳引力有平衡系數(shù)的關(guān)系。

上文中已講，當(dāng)曳引輪在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，曳引輪和曳引鋼絲繩會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢，從而產(chǎn)生摩擦力，在摩擦力驅(qū)動(dòng)下電梯發(fā)生運(yùn)動(dòng)。為了保證電梯能夠安全的運(yùn)行，曳引必須滿足以下三個(gè)條件：第一，當(dāng)轎廂的載重達(dá)到額定載荷的1.25倍時(shí)應(yīng)該保證電梯不打滑；第二，在任何緊急的狀態(tài)下都應(yīng)該保證電梯減速度的值不超過緩沖器作用時(shí)的減速度值；第三，當(dāng)對(duì)重壓在緩沖器上而曳引機(jī)按電梯上行方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)不可能提升空載轎廂。平衡系數(shù)一般會(huì)選取在0.4～0.5之間，而電梯的載荷是不斷發(fā)生變化的，若假定最大載荷為1.25倍的額定載荷，根據(jù)平衡系數(shù)在0.4到0.5之間波動(dòng)，那么不平衡載荷的應(yīng)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(gè)范圍之內(nèi)。

四、平衡系數(shù)對(duì)電梯安全運(yùn)行的意義

綜上所述可以看出，電梯的平衡系數(shù)和曳引電動(dòng)機(jī)的功率、轎廂和對(duì)重的質(zhì)量、曳引力的大小等因素緊密相關(guān)，在使用過程中，如果隨意改裝轎廂或者改變對(duì)重的質(zhì)量，以此來改變平衡系數(shù)，一旦發(fā)生事故必然會(huì)造成重大的人生和財(cái)產(chǎn)損失。尤其對(duì)于當(dāng)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(shí)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(hù)中一定要多加關(guān)注于曳引輪槽和鋼絲繩在使用過程中的磨損程度，防止因?yàn)橐芬Σ蛔愣斐傻碾娞輿_頂或者下滑事故。由此可以看出，平衡系數(shù)的選擇涉及到電梯生產(chǎn)到運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)，也涉及到電梯制造過程中各個(gè)部分的搭配選取，選擇合適的平衡系數(shù)可以讓電梯更加平穩(wěn)安全地運(yùn)行。

結(jié)束語

電梯的作用是服務(wù)于人，尤其是在高層建筑中，必須要保證電梯運(yùn)行的安全性。電梯的平衡系數(shù)與眾多的影響因素有關(guān)，平衡系數(shù)是反映電梯運(yùn)行穩(wěn)定情況的重要指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值應(yīng)在0.4～0.5之間，工作人員必須采用多種方法對(duì)平衡系數(shù)進(jìn)行計(jì)算或測量，使其數(shù)值能穩(wěn)定在上述范圍內(nèi)，進(jìn)而提高電梯的安全程度。需要注意的是，平衡系數(shù)的確定有多種方法，可根據(jù)實(shí)際情況，綜合選擇不同的方法，例如通過人力的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)轎廂和對(duì)重兩者平衡狀態(tài)的判斷和調(diào)整等，以此為電梯的平穩(wěn)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]李中興，薛濤，劉英杰，陳國華.平衡系數(shù)對(duì)電梯安全的影響及測試方法優(yōu)化[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，25（11）：72.

[2]陳偉森.平衡系數(shù)對(duì)電梯運(yùn)行的影響及其測量方法探究[J].機(jī)電工程技術(shù)，2016（05）：104-107.

[3]李中興，薛濤，劉英杰，等.平衡系數(shù)對(duì)電梯安全的影響及測試方法優(yōu)化[J].國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2017（11）：1-75.

[4]張媛.電梯安全隱患的分析及對(duì)策探討[J].技術(shù)與市場，2017（12）：991-993.

（作者單位：安徽省特種設(shè)備檢測院）