商用电梯平衡参数对电梯的影响

电工技术

电梯平衡系数核算的数学表达式为：

K平＝（W1-W）/Q

其间：

Q：电梯载重（kg）；

W：轿厢自身重量（kg）；

W1：对重的总质量（kg）；

K平：电梯平衡参数；



平衡参数对电梯专业人员来说是一个既了解又陌生的参数。了解是因为都知道曳引电梯，对重装备都有一个“平衡系数”，国家标准中有规定“平衡系数应在40% ~50%的以内”，说它陌生是因为究竟平衡系数在电梯上起什么效果？其取值巨细将影响什么？应怎么取值最为适宜？以及究竟怎么测定才是精确的？许多电梯设备、查验人员并不清楚。

     各地特种设备查验检测组织在对电梯进行查验查验时，最费时，也最费人力、物力的，就是检测电梯的平衡系数。按查验规则：做125%满载测试，测定电梯运转的载荷—电流曲线，取其上、下行曲线的交汇点的载荷系数，就是该梯的平衡系数，交汇点在40% ~50%以内为合格。为了测定这一参数，除了两名查验人员，还需要多名来回搬运法码的工人。因为影响实验的要素太多，其成果是否可信姑且不说，即便测验成果在40%~50%的以内，必定合格吗？若是超出此规模，为什么就不合格呢？“平衡系数”的含义是什么？对电梯有什么影响？不知其所以然，测定“平衡系数”就失去了含义。

1、“平衡系数”的本质

     要讨论平衡系数的本质，有必要从曳引式电梯的原理讲起。笔直电梯是使重物作笔直上下运动的升降设备。从力学的视点，要使一重物在空中坚持停止状况，有必要有一拉力T与物体的重力Q相平衡，即T = Q , 这时物体处于停止或匀速运动状况，称为力的平衡。此体系称为平衡体系。若要使物体向上运动，速度发作改动，则这一拉力T除了战胜物体的重力Q，还要供给一个发作加速度的力F，即     T = Q + F = Q + m a    （ m -- 为物体的质量；a—为加速度）。

     假如物体的重力Q被别的一个平衡力W所平衡，W = Q , 即构成一个平衡体系，这时拉力T就不用去战胜重力Q了，而只需供给使物体发作加速度所需的力, 即   T = F= m a   这样就大大减小了拉力T。这就是电梯上选用的“平衡原理”。这个平衡力就是由对重来供给。因而咱们要求对重的重力W，要与轿厢及载荷的重力 （P+Q）持平。

     但要真实做到这一点，在电梯的实践应用中十分困难，或且说现在还没有想出一个办法来完成这一点。因为轿厢的载荷Q 是随机改动的，可能是0 （ 空载 ）或许 100%QH   （ 满载 ） 规模内的恣意值，因而咱们只能挑选一个恰当的对重分量。

即取    W = P + K QH   （a）

     这个系数K，就是“平衡系数”。因而，平衡系数的本质就是规划装备对重的质量巨细。它将影响对重的质量和电梯的不平衡载荷。当轿厢与载荷为 P + Q   ，（其间 P—是轿厢的自重；Q---是轿厢的实践载荷；QH ---轿厢的额外载荷），轿厢侧与对重侧的不平衡载荷为：

△T   = （P+Q） –（ P+KQH ） = Q – KQH    （b）

2、平衡系数K的取值

    从上式（b）能够看出，只有当 Q = KQH 时体系才处于平衡，因而，不管K取何值，平衡仅仅相对的，而不平衡是肯定的。咱们只能希望体系尽可能地挨近平衡。一种简略的办法就是取轿厢载荷改动的平均值。因为轿厢载荷的改动为：0 ~ 100%，因而取   K=50% 左右都是合理的，很难说取多少更好些。电梯在出厂时并不彻底了解实践运转运用时载荷的状况，要想真实到达比较抱负的平衡，应该在电梯实践运转运用中，实践测定日常运转载荷的改动。比方，现在大量的住所电梯其实践的载荷改动根本在 0 ~ 60% ，很少呈现满载的状况，因而取 K = 30% ~ 40% 应该更为适宜。现在一般的乘客电梯在载荷超越80%时就进入直驶状况，因而真实满载的时分也较少，因而取平衡系数K =40% ~ 50% 为适宜。相反，一些载货电梯，因为轿厢超面积，其载荷改动会在 0 ~ 105%，因而平衡系数取 K≥50% 应该更为适宜。有必要指出，这儿说K的取值是指电梯规划时对平衡系数K的取值，称为规划值，绝不是电梯设备时或运用后随意装备的K值。

3、平衡系数K的取值对电梯的影响

    上面现已阐明，不管平衡系数K怎么取值，要以不变的K值应万变的载荷Q是不可能的，因而在轿厢与对重体系上不平衡状况是肯定的，从规划的视点，K的取值首要影响效果于曳引轮两边的不平衡力矩的巨细，若最大载荷为超载载荷110%QH ，K的取值按40%~50%，则空载时不平衡载荷为：（0.4~0.5）QH ，超载时不平衡载荷为：（1.1-K）QH  = （ 0.6~0.7） QH ,若按电梯查验查验时的最严峻载荷125% QH ，则不平衡载荷为1.25-K =（0.75~0.85）QH , 这是电梯可能的最大不平衡载荷（指静载荷），也就是电梯有必要供给的最小静态曳引力。

     这首要影响选用的主机电动机的功率P。主电动机的功率P由下式决议：   P∝（1-K） QH VH 。假如电梯配套运用的电动机功率足够大，则K的挑选将影响电梯运转时耗能的巨细，假如选用电动机的功率余量较小，则平衡系数取值不适宜可能会形成电梯发动后呈现倒拉，发作溜车或许冲顶的事端。

     平衡系数的取值影响不平衡载荷的巨细，一起也影响曳引轮两边钢丝绳的张力，这个张力的巨细将对曳引钢丝绳在绳槽内的比压发作影响，张力越大则比压也越大，则曳引钢丝绳供给的曳引才能就越强。因而平衡系数的取值既决议不平衡载荷，也将影响电梯的曳引才能。当最大不平衡载荷大于电梯的最大曳引力时，曳引钢丝绳在绳槽中将呈现打滑，发作溜车事端。在电梯规划时，对平衡系数K的挑选既要考虑到主机电动机的功率，又要考虑到对曳引才能的影响。

     平衡系数K的取值还影响轿厢、对重体系的总质量：

M=P+Q+W+Y = （ P+Q）+（P+K QH）+Y   （Y—曳引钢丝绳等设备质量），这一点很简略被疏忽。轿厢、对重体系的总质量将影响电梯的安全系数，影响对曳引钢丝绳、曳引轮绳槽等部件参数的挑选。一起总质量的巨细还影响到电梯运转中起、制动的加、减速度。影响到电梯运用的安全钳、缓冲器等安全部件的挑选。在电梯设备时，为了应对查验查验，减小查验时的不平衡载荷，设备人员往往把平衡系数K取得较大，装备到挨近50%，添加平衡系数就是添加对重的质量，会带来电梯启、制动加速度的减小，以致制动困难。因而，平衡系数K值表面上看仅仅一个比值，实践上它与轿厢、对重的质量有密切联系。它是电梯全体规划时的重要参数之一，放下额外载重、轿厢自重等参数，纯粹的平衡系数是没有含义的。

     所以平衡系数K的确定有必要在电梯规划时，结合曳引轮、绳槽形状、曳引钢丝绳、轿厢自重以及配套的曳引机电机、制动器、安全钳、缓冲器等综合考虑。其相互联系曾在本人的另一篇论文《电梯参数及其相互联系》中述及，这儿不再细述。这就是为什么电梯设备时，平衡系数应按40%~50%规模的规划值装备的原因。值得一提的是，近来一些在用电梯重新装饰轿厢，使轿厢的自重添加，这时为了坚持平衡系数K值不变，采纳添加对重块的办法，使体系的全体质量大大添加，这是极端过错的，这时的平衡系数已失去了原有的含义。电梯的安全系数降低，起、制动减速度减小，会给电梯形成严峻的安全隐患。

    所以说平衡系数K的取值，并非只需设备时或许查验查验时测得在40% ~ 50%规模内，均认定为契合要求。假如取值偏离了规划值就是不契合要求，或许尽管取值契合规划值，但其轿厢自重P或额外载重QH 发作改动，同样是不契合要求。在GB7588—2003附录D的曳引查看中这样阐明：“应查看平衡系数是否如设备者所说”，这儿的“设备者所说”实指规划值，并非设备人员为所欲为的成果。这就要求电梯制造厂商务必将电梯规划的平衡系数值，奉告设备施工人员，设备施工人员务必遵循规划值装备对重设备，并不得随意更改轿厢自重。检测组织进行查验查验时有必要测定其实践值与规划值是否共同，并查看其是否私自更动轿厢自重等参数。这一点应该引起业内人士的留意。

4、平衡系数K值的测定

（1）直接称量P与W

    平衡系数K也并非什么奥秘的参数。说究竟它就是装备对重的质量巨细，因而测定平衡系数K，最直接、最简略的办法就是直接称量对重的全体质量W和轿厢的全体质量P，则平衡系数 K = （W—P）/ QH 。笔者就从前将轿厢和对重在井道外进行组装，并逐一称量所有组装的另部件，然后按平衡系数规划值来装备对重块。这种办法操作烦琐，并且称量的另部件很难做到毫无遗失，一般不适用。

（2）依据已知K值，调整对重

     从平衡系数K的本质知道，当在轿厢内装入相当于KQH的载荷时，曳引轮两边的静力矩应平衡。假如已知平衡系数的规划值，只需如数按KQH装入载荷，然后验证是否平衡即可。最简略的验证办法就是在主机上，松开制动器抱闸，用人力在手盘轮上感觉曳引轮两边的力矩平衡与否，然后恰当添加或减少对重块。这种办法看起来比较“土”，但具有许多长处：1）电梯处于停止状况，防止因轿厢运动而形成的阻力矩差错。2）能够确保轿厢与对重处于同一水平方位上。3）测验简便、方便，调整敏捷，节省人力、物力。4）人对力的感觉差错一般在几公斤，其可信度高。5）更重要的是，以既定的平衡系数规划值为载荷，直接验证或调整对重到达要求，防止盲目性，确保K值契合规划要求。

在电梯设备施工中也经常选用这办法来装备对重块。我想也彻底能够在曳引轮上安放一个专门的称量设备来替代人力的感觉，使检测更精确。

（3）依据已有对重，求K值

     国家标准上引荐选用丈量曳引电动机电流的办法就归于这一类。其根本原理是：当电梯作匀速运转时，曳引电动机轴上输出的转矩T2为：       T2 = T0 ±△T ---------（3）

T0 ----折算到电机轴上，电梯机械传动反抗性阻力转矩（简称阻力矩）

△T ---折算到电机轴上，不平衡载荷转矩。±代表随载荷的改动不平衡载荷转矩的方向将改动。（简称不平衡载荷）

     当轿厢与载荷的重力（P+Q）与对重的重力（P+KQH）持平时（即处于平衡状况），则   △T = （P+Q）— （ P+KQH ） = 0

            则    Q = KQH    平衡系数： K = Q / QH

     电流法的关键是运用丈量电流来判别是否平衡，平衡状况下：

△T = 0，假定轿厢上行与下行时的阻力转矩T0 是相同的，则上、下行时电动机的输出转矩T2就相同 ,T2 = T0 ,这时测得电机的电流也应持平。以上、下行电流持平来断定平衡，（留意：不是电流最小），这就是电流法的原理。

     以丈量电流来断定转矩，这是一种直接的丈量办法。电流与转矩之间的联系是从电动机上的功率平衡联系直接取得。

     电动机输出的机械功率 P2 = T2 Ω （Ω---电机角速度），它与电机的电磁功率 PM 之间有：PM = PCU + P2     （ PCU-----电机转子铜损耗），

如疏忽转子铜损， 则有：   PM = P2

  关于沟通异步电动机，电磁功率 PM =（ m p /2πf1）·（ I22 r/s） ----（4）当电动机的转速、频率一守时，电磁功率 PM 与转子电流 I22 成正比。沟通异步电动机的转子电流是无法丈量的，只能丈量定子电流I1

    I1 = I0 +（-I2，） （I0----为电动机的励磁电流），

如疏忽励磁电流I0 ，则有   I1 =（-I2，）

关于直流电动机，电磁功率 PM = CT φIS  当气隙磁通φ一守时，电磁功率 PM与电枢电流IS 成正比。气隙磁通φ与电压有关。

    因而，选用电流法丈量时，关于沟通电动机则要坚持转速、频率必定。关于直流电动机则要坚持电压必定。

   从以上剖析看出，电流法经过丈量电动机定子电流I1 来断定电动 机轴上的不平衡载荷 △T = 0，经过了一联串的变换联系：

I1 → I2 → PM → P2 → T2 → △T   

     每一步变换都有必要具有必定的条件，依次为：I0不变；f1 不变；电压U1不变；PCU   不变；转速n不变；上下行T0 持平，而影响这些量的要素很杂乱，比方电梯在上、下行时，轿厢的空气阻力不同，上下行的阻力转矩T0持平就难以建立，尤其在高速时更是如此。还有丈量进程人为要素的影响，如：怎么掌握在轿厢运转到与对重同一水平方位测定电流；怎么确保这一方位时的上、下行速度是相同的；还有丈量电流运用的仪表；丈量电流的方位等，都将形成很大的差错。还有曲线的制作，因为在载荷为40%~50%规模内没有丈量点，因而曲线的制作包含了很大的人为要素。这些都影响了电流法测定平衡系数K值的精确性。