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【摘 要】平衡系数的设定是曳引式电梯整体设计、制造和安装中的最主要的参数之一，是电梯综合查验过程中必不可少的重要环节，在分析电梯工作原理的基础上，结合平衡系数的实质，探讨了电梯平衡系数的变化对电梯节能、安全运行的影响，对解决类似问题有着较实际的参考价值。
【关键词】电梯 平衡系数 曳引能力 检测
电梯的平衡系数的测量检验，是电梯综合查验工作中的必不可少重要的环节。电梯平衡系数能真实反映出电梯的特性水平，对平衡系数检验能够综合反映电梯安装质量。国家标准《电梯技术条件》（GB/T10058-2009）、《电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯》（TSG T7001-2009）以及《电梯安装验收规范》（GB 10060-93）等对曳引式电梯的平衡系数都有明确的规定，应当在0.4～0.5范围内。电梯平衡系数关系到电梯的运行性能，而且还会影响曳引电动机输出功率大小。但在电梯实际使用中，电梯平衡系数往往会因各种原因会受到不同程度的影响，比如轿厢的二次装修、改造等，使得电梯平衡系数比原来的数值要小，破坏了电梯出厂设计的平衡系数，在这种情况下，电梯的正常安全运行将受到很大的影响，甚至有可能发生冲顶和蹲底的事故。
一、电梯工作原理及平衡系数的实质含义
电梯是利用在曳引轮与曳引钢丝绳之间做相对运动而产生的摩擦力，此摩擦力作为动力进行轿厢正常提升运行的。安装在机房的电动机、制动器、减速箱和电气原件等组成曳引机（或永磁同步电动机），是产生曳引力的主动力。曳引钢丝绳通过曳引轮两端分别连接对重装置和轿厢，它们的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮绳槽里。当电动机驱动转动时，由于曳引轮绳槽与钢丝绳之间产生的摩擦力（即曳引力），带动钢丝绳使轿厢和对重作相对运动，轿厢在井道中沿导轨上下运行。
电梯平衡系数是对重侧重量平衡轿厢载荷变化的比例，它能够反映对重与电梯实际载重量相对于曳引机的对称平衡度，其相对应的计算表达式为：K平=（W-D）/Q其中：Q电梯额定载荷（kg）；K平电梯平衡系数；D轿厢重量（kg）；W对重重量（kg）；
电梯曳引驱动的理想状态是对重侧的重量与轿厢侧的重量应相等，即曳引轮两侧钢丝绳的张力相等，假如不考虑钢丝绳因上下行而产生重量的变化，曳引机只要克服摩擦力就可以轻松地运行。但实际上固定的对重不可能在各种载荷变化的情况下都完全平衡轿厢侧的重量，因为轿厢侧的重量是个变量，在空载和满载之间进行变化。为了使电梯的运行接近于理想平衡状态，因此对重只好取中间值， 即平衡掉0.4～0.5的额定载重量，此0.4～0.5为电梯检测的平衡系数。当采用此平衡系数的对重装置平衡后，电梯在空载荷和满载时，其负载转矩的绝对值相等而方向相反，从而减轻了曳引机的负担，有效减少了电梯的能量损耗。
二、平衡系数对电梯电机功率的影响
平衡系数与电机功率的关系，可根据曳引电动机的容量在初选和核算时，可用经验公式按静功率计算，即，式中P—曳引机电动机功率（kW）；K—电梯平衡系数；Q—电梯额定载重量（kg）；v—电梯额定速度（m/s）；—机械传动总功率；i—钢丝绳绕绳倍率；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，就可以大大节省电能，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），这样优化地调配有着明显的节能优势。实际情况如长期重载的繁华拥挤的写字楼客梯、人流量超高的车站旅游景点的电梯、物流中心使用频繁的货梯等，长期轻载的如私家电梯、手术室专用的医梯等，都属于比较特殊的工况，此时平衡系数选配合理，就能取得较好的节能效果。
三、平衡系数对电梯曳引力的影响
由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，电梯曳引钢丝绳悬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即： ，其中为曳引绳在曳引轮槽中的当量摩擦系数，与曳引轮的绳槽形状和曳引轮材料等有关；为自然对数的底；为曳引绳在曳引轮上的包角（rad），式中称为曳引系数，它与、有关。
为了电梯的安全使用，电梯在轿厢装载和紧急制动的情况下要满足（当使电梯在工作情况下不打滑，保证有足够的曳引能力）：；而在轿厢滞留工况（对重完全压在缓冲器上，曳引机仍按向上行方向旋转时，轿厢不可能再向上提升，这是十分重要的安全条件，是当电梯越程后不发生冲顶事故的最后保障）要满足：
平衡系数的取值将直接影响曳引轮两侧钢丝绳的张力平衡，其影响到电梯的曳引能力。例如当轿厢进行二次装修的时候，其平衡系数比设计值要小，此时在做125%曳引制动试验时，轿厢和对重的载荷不平衡就很明显，使的值增大，即曳引条件不能满足，当最大不平衡载荷大于电梯的最大曳引力时，曳引钢丝绳在曳引轮绳槽中将出现打滑，电梯会发生溜车事故。所以不论在电梯设计时，还是在实际的电梯使用过程中，对平衡系数K的选择都要考虑到对电梯曳引能力的影响。
四、结束语
综上所述，平衡系数K的取值对电梯运行安全及节能问题的影响还是比较大的，每个电梯从业人员都必须深入了解其平衡系数的实质意义，掌握其正确的的规律，从而确保电梯安全运行。
参考文献：
[1]毛怀新，电梯与自动扶梯技术检验[M].北京.学院出版社，2001.
[2]GB 7588-2003，《电梯制造与安装安全规范》[S].
[3]TSG T7001-2009，《电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯》[S].
作者简介：
陈宏意，1985年，男，福建福州，工程师，在职硕士，主要从事机电类特种设备检验及研究。
【关键词】电梯 平衡系数 曳引能力 检测
电梯的平衡系数的测量检验，是电梯综合查验工作中的必不可少重要的环节。电梯平衡系数能真实反映出电梯的特性水平，对平衡系数检验能够综合反映电梯安装质量。国家标准《电梯技术条件》（GB/T10058-2009）、《电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯》（TSG T7001-2009）以及《电梯安装验收规范》（GB 10060-93）等对曳引式电梯的平衡系数都有明确的规定，应当在0.4～0.5范围内。电梯平衡系数关系到电梯的运行性能，而且还会影响曳引电动机输出功率大小。但在电梯实际使用中，电梯平衡系数往往会因各种原因会受到不同程度的影响，比如轿厢的二次装修、改造等，使得电梯平衡系数比原来的数值要小，破坏了电梯出厂设计的平衡系数，在这种情况下，电梯的正常安全运行将受到很大的影响，甚至有可能发生冲顶和蹲底的事故。
一、电梯工作原理及平衡系数的实质含义
电梯是利用在曳引轮与曳引钢丝绳之间做相对运动而产生的摩擦力，此摩擦力作为动力进行轿厢正常提升运行的。安装在机房的电动机、制动器、减速箱和电气原件等组成曳引机（或永磁同步电动机），是产生曳引力的主动力。曳引钢丝绳通过曳引轮两端分别连接对重装置和轿厢，它们的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮绳槽里。当电动机驱动转动时，由于曳引轮绳槽与钢丝绳之间产生的摩擦力（即曳引力），带动钢丝绳使轿厢和对重作相对运动，轿厢在井道中沿导轨上下运行。
电梯平衡系数是对重侧重量平衡轿厢载荷变化的比例，它能够反映对重与电梯实际载重量相对于曳引机的对称平衡度，其相对应的计算表达式为：K平=（W-D）/Q其中：Q电梯额定载荷（kg）；K平电梯平衡系数；D轿厢重量（kg）；W对重重量（kg）；
电梯曳引驱动的理想状态是对重侧的重量与轿厢侧的重量应相等，即曳引轮两侧钢丝绳的张力相等，假如不考虑钢丝绳因上下行而产生重量的变化，曳引机只要克服摩擦力就可以轻松地运行。但实际上固定的对重不可能在各种载荷变化的情况下都完全平衡轿厢侧的重量，因为轿厢侧的重量是个变量，在空载和满载之间进行变化。为了使电梯的运行接近于理想平衡状态，因此对重只好取中间值， 即平衡掉0.4～0.5的额定载重量，此0.4～0.5为电梯检测的平衡系数。当采用此平衡系数的对重装置平衡后，电梯在空载荷和满载时，其负载转矩的绝对值相等而方向相反，从而减轻了曳引机的负担，有效减少了电梯的能量损耗。
二、平衡系数对电梯电机功率的影响
平衡系数与电机功率的关系，可根据曳引电动机的容量在初选和核算时，可用经验公式按静功率计算，即，式中P—曳引机电动机功率（kW）；K—电梯平衡系数；Q—电梯额定载重量（kg）；v—电梯额定速度（m/s）；—机械传动总功率；i—钢丝绳绕绳倍率；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，就可以大大节省电能，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），这样优化地调配有着明显的节能优势。实际情况如长期重载的繁华拥挤的写字楼客梯、人流量超高的车站旅游景点的电梯、物流中心使用频繁的货梯等，长期轻载的如私家电梯、手术室专用的医梯等，都属于比较特殊的工况，此时平衡系数选配合理，就能取得较好的节能效果。
三、平衡系数对电梯曳引力的影响
由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，电梯曳引钢丝绳悬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即： ，其中为曳引绳在曳引轮槽中的当量摩擦系数，与曳引轮的绳槽形状和曳引轮材料等有关；为自然对数的底；为曳引绳在曳引轮上的包角（rad），式中称为曳引系数，它与、有关。
为了电梯的安全使用，电梯在轿厢装载和紧急制动的情况下要满足（当使电梯在工作情况下不打滑，保证有足够的曳引能力）：；而在轿厢滞留工况（对重完全压在缓冲器上，曳引机仍按向上行方向旋转时，轿厢不可能再向上提升，这是十分重要的安全条件，是当电梯越程后不发生冲顶事故的最后保障）要满足：
平衡系数的取值将直接影响曳引轮两侧钢丝绳的张力平衡，其影响到电梯的曳引能力。例如当轿厢进行二次装修的时候，其平衡系数比设计值要小，此时在做125%曳引制动试验时，轿厢和对重的载荷不平衡就很明显，使的值增大，即曳引条件不能满足，当最大不平衡载荷大于电梯的最大曳引力时，曳引钢丝绳在曳引轮绳槽中将出现打滑，电梯会发生溜车事故。所以不论在电梯设计时，还是在实际的电梯使用过程中，对平衡系数K的选择都要考虑到对电梯曳引能力的影响。
四、结束语
综上所述，平衡系数K的取值对电梯运行安全及节能问题的影响还是比较大的，每个电梯从业人员都必须深入了解其平衡系数的实质意义，掌握其正确的的规律，从而确保电梯安全运行。
参考文献：
[1]毛怀新，电梯与自动扶梯技术检验[M].北京.学院出版社，2001.
[2]GB 7588-2003，《电梯制造与安装安全规范》[S].
[3]TSG T7001-2009，《电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯》[S].
作者简介：
陈宏意，1985年，男，福建福州，工程师，在职硕士，主要从事机电类特种设备检验及研究。