平衡系数对曳引式电梯的影响

摘要：本文探讨了平衡系数的实质，取值应遵循的原则，以及平衡性的取值对曳引式电梯能耗及曳引能力等方面的影响，探讨了合理配置平衡系数对于降低电梯的节能和提高安全高效性能的影响。

关键词：曳引式电梯 平衡系数 曳引能力

电梯平衡系数是影响电梯安全运行的至关重要的特性参数之一。它关系到电梯运行性能和曳引电动机输出功率的大小。也是电梯监督检验时非常重要的检验项目。根据电梯工作原理，平衡系数合理的电梯，不仅节省能源，延长曳引系统的使用寿命，更重要的与电梯整机性能有着直接关系。

平衡系数选值尽量使电梯接近最佳工作状态.即对重侧的重量等于轿厢侧重量 这时电梯只需克服部分的摩擦力就可运行，而且运行平稳。具体情况可根据电梯日常载客情况选取一种 以达到电梯最佳运行效果

1、平衡系数的实质

GB7588-2003 附录G规定平衡系数即是额定载荷及轿厢质量由对重或平衡重平衡的量。按照这个定义，平衡系数是电梯部件（轿厢系统与对重系统）的重量相互比例关系的一个量值。是一个静态参数，没有考虑电梯运行中的工况。

平衡系数的数学表达式是：k=（（W-P）/Q）*100%

式中：k――平衡系数； W――对重质量；P――轿厢质量；Q――额定载荷，由上述公式可知，平衡系数k就是对重的重量减去空轿厢的重量后所剩余重量与额定重量的比值。平衡系数的实质是设计配置对重质量的大小，它将影响对重的质量和电梯的不平衡载荷。

2、平衡系数的取值应遵循的原则

从k=（（W-P）/Q）*100% 可以看出，只有当 W-P = KQ时系统才处于平衡，因此，不论K取何值，平衡只是相对的，而不平衡是绝对的。我们只能希望系统尽可能地接衡。一种简单的办法便是取轿厢载荷变化的平均值。因为轿厢载荷的变化为：0 ～ 100%，因此取 K=50% 左右都是合理的，很难说取多少更好些。电梯在出厂时并不完全了解实际运行使用时载荷的情况，要想真正达到比较理想的平衡，应该在电梯实际运行使用中，实际测定日常运行载荷的变化。比如，目前大量的住宅电梯其实际的载荷变化基本在 0 ～ 60% ，极少出现满载的情况，因此取 K = 30% ～ 40% 应该更为合适。现在一般的乘客电梯在载荷超过80%时就进入直驶状态，因此真正满载的时候也较少，因此取平衡系数K =40% ～ 50% 为合适。必须指出，这里说K的取值是指电梯设计时对平衡系数K的取值，称为设计值，绝不是电梯安装时或使用后随意配置的K值。

3、平衡系数K的取值对电梯的影响

上面已经说明，无论平衡系数K如何取值，要以不变的K值应万变的载荷Q是不可能的，因此在轿厢与对重系统上不平衡状态是绝对的，从设计的角度，K的取值首先影响作用于曳引轮两侧的不平衡力矩的大小，若最大载荷为超载载荷110%Q，K的取值按40%～50%，则空载时不平衡载荷为：（0.4～0.5）Q，若按电梯验收检验时的最严重载荷125% Q，则不平衡载荷为1.25K =（0.75～0.85）Q， 这是电梯可能的最大不平衡载荷（指静载荷），也就是电梯必须提供的最小静态曳引力。

3.1影响电梯的能耗

电梯驱动主机的功率N由下式决定： N= （1-K） Q*V/（102* *i） （机械传动总功率；i―钢丝绳绕绳倍率）。如果电梯配套使用的电动机功率足够大，则K的选择将影响电梯运行时耗能的大小，如果选用电动机的功率余量较小，则平衡系数取值不合适可能会造成电梯启动后出现倒拉，发生溜车或者冲顶的事故。从上式可以看出对于一台已经确定了主参数（额定速度、额定载重量）的电梯，在钢丝绳倍率和曳引机传递效率确定的情况下，唯一影响电机功率的因素就是平衡系数。由于平衡系数K 的取值为0.4～0.5，简单比较平衡系数取极大值或极小值之间偏差10%，则电机功率的变化可达到10%。所以平衡系数的合理选配，就可以大大节省能耗，调试时可以根据电梯运行的具体情况结合出厂的平衡系数的设计值，决定实际平衡系数的取值。如果电梯经常轻载运行，平衡系数的取值可接近于规范下限值（即0.4）；如果电梯经常重载运行，平衡系数的取值可接近规范上限值（即0.5），平衡系数选配合理，就能取得较好的节能效果。

3.2影响曳引能力

由曳引式电梯的工作原理可知，电梯驱动的曳引力是由对重和轿厢的重力共同通过曳引钢丝绳作用与曳引轮绳槽产生的摩擦力，电梯曳引钢绳悬挂挂轿厢一端的拉力和悬挂对重一端的拉力之间应该满足欧拉公式。平衡系数的取值影响不平衡载荷的大小，同时也影响曳引轮两侧钢丝绳的张力，这个张力的大小将对曳引钢丝绳在绳槽内的比压产生影响，张力越大则比压也越大，则曳引钢丝绳提供的曳引能力就越强。因此平衡系数的取值既决定不平衡载荷，也将影响电梯的曳引能力。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出现打滑，发生溜车事故。在电梯设计时，对平衡系数K的选择既要考虑到主机电动机的功率，又要考虑到对曳引能力的影响。

3.3影响影响轿厢、对重系统的总质量

轿厢、对重系统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选择。同时总质量的大小还影响到电梯运行中起、制动的加、减速度。影响到电梯使用的安全钳、缓冲器等安全部件的选择。在电梯安装时，为了应对验收检验，减小验收时的不平衡载荷，安装人员往往把平衡系数K取得较大，配置到接近50%，增加平衡系数就是增加对重的质量，会带来电梯启、制动加速度的减小，以至制动困难。因此，平衡系数K值表面上看只是一个比值，实际上它与轿厢、对重的质量有密切关系。它是电梯整体设计时的重要参数之一，撇开额定载重、轿厢自重等参数，纯粹的平衡系数是没有意义的。

一些在用电梯重新装璜轿厢，使轿厢的自重增加，这时为了保持平衡系数K值不变，采取增加对重块的方法，使系统的整体质量大大增加，这是极其错误的，这时的平衡系数已失去了原有的意义。电梯的安全系数降低，起、制动减速度减小，会给电梯造成严重的安全隐患。

所以说平衡系数K的取值，并非只要安装时或者验收检验时测得在40% ～ 50%范围内，均认定为符合要求。如果取值偏离了设计值便是不符合要求，或者虽然取值符合设计值，但其轿厢自重P或额定载重Q发生变更，同样是不符合要求。在GB7588―2003附录D的曳引检查中这样说明：“应检查平衡系数是否如安装者所说”，这里的“安装者所说”实指设计值，并非安装人员随心所欲的结果。这就要求电梯制造厂商务必将电梯设计的平衡系数值，告知安装施工人员，安装施工人员务必遵照设计值配置对重装置，并不得随意更改轿厢自重。检测机构进行验收检验时必须测定其实际值与设计值是否一致，并检查其是否私自更动轿厢自重等参数。

参考文献：

[1]国家质检总局，GB 7588―2003，电梯制造与安装安全规范；

[2] 国家质检总局，TSG7001-2009，电梯监督检验和定期检验规则― ―曳引与强制驱动电梯；

[3 ]毛怀新，电梯与自动扶梯技术检验北京：学苑出版社，2001。