浅谈电梯平衡系数测试

浅谈电梯平衡系数测试
摘要：“平衡系数”这个词对于从事电梯相关行业的同行们来说应该是非常的熟悉。

尤其是曳引驱动电梯的检验更是将“平衡系数试验”这个项目作为了所有试验项目的一个前提，只有平衡系数符合要求了才能进行其他的试验项目，因而“平衡系数试验”更被戏称为电梯“B类”检验项目中的“A类”项目，可见平衡系数在曳引驱动电梯里面的重要程度。

本文笔者将从“平衡系数”的基本含义谈起，并简单介绍现有的一些测试方法以及他们的优缺点，最后提出自己的一些测试设想以供同行们探讨。

关键词：平衡系数试验曳引驱动电梯空载功率法
1.
平衡系数的含义和意义
平衡系数指的是一台曳引驱动电梯的轿厢与对重处于同一水平时，该电梯对重侧的质量减去轿厢侧的质量然后再除以该电梯的额定载重量所得的值。

每台曳引驱动电梯平衡系数的数值大小直接影响到该电梯的曳引能力，平衡系数过小或过大都有可能导致电梯无法正常的提升或者悬停轿厢，甚至有些电梯平衡系数不符还会导致电梯出现运行故障。

此外，合理设定电梯平衡系数数值还能使得电梯更加节能。

目前我们住宅里面常常乘坐的电梯大多属于曳引驱动的电梯，从根本上来讲就是依靠悬挂装置（如钢丝绳、钢带）与驱动电机上面的曳引轮之间的曳引力（俗称摩擦力）来使得我们乘坐的轿厢上下移动。

那么如果曳引轮两侧的重力差超过了曳引轮与悬挂装置之间的曳引力时，电梯将无法实现正常的移动轿厢。

因而，平衡系数的其中一个非常重要的作用就是为了保证轿厢即使在空载或极端重载时，曳引轮两侧的重力差也不会超过曳引轮与悬挂装置之间的曳引力从而发生失控的危险。

1.
现有的平衡系数测试方法
对于曳引驱动电梯平衡系数的测试，从开始的称量定义法，到后来的电流测
试法，再到现在比较流行的空载功率法，有的方法已经少有人使用，但有的方法
仍然被大家所熟知，下面就简单的叙述几种笔者认为比较有代表性的方法。

1.
电流测试法：依次在轿厢内放置额定载重量的30%、40%、45%、50%、60%的
砝码做上下运行，测量轿厢与对重处于同一水平时曳引电机的电流值，绘制负荷
-电流曲线图，以上下运行曲线的交点确定平衡系数值。

该方法为目前检验规范
认定的平衡系数检验检测方法之一，是目前使用最为广泛的方法，但缺点也很明显，现场测试时需要多次搬运砝码进行测量，需要多人配合才能完成。

当然，由
中国特种设备检验检测协会发布的《电梯平衡系数快捷检测方法》一书中，对该
方法进行了优化，称作“二次加载电流法”，仅需要测试装载有额定载重量40%
和50%时的上下行电机电流值就能得到该电梯的平衡系数值，也大大减轻了平衡
系数试验的时间和人力消耗。

2.
悬挂装置张力测试法：静止状态下，当空载轿厢与对重处于同一水平位置时，分别测量轿厢侧和对重侧的每一根悬挂装置在拉伸一定水平位移时的张力，并利
用三角函数关系求出轿厢侧与对重侧的重量，从而计算出电梯的平衡系数值。

该
方法不需要很多人进行配合，也不需要使用砝码，但是实际测试出来的数据误差
比较大，容易造成误判，因此该方法目前未能得到很好的应用。

3.
空载功率测试法：电梯空载时，测量电梯上下运行时电机的功率值和轿厢实
际速度值，基于电梯电机运行功率、速度以及轿厢与对重侧的重量差之间的函数
关系，计算得到该电梯的平衡系数值。

该方法既不需要很多人的配合，也不需要
砝码，仅仅需要空载轿厢上下各运行一次，就能得出该电梯的平衡系数值，可以
说是所有测试方法中最为省时省力的检测方法，也是目前大家最为推崇的平衡系
数测量方法之一。

因此我们接下来就着重探讨一下这个测试方法。

1.
空载功率测试法新设想
由于曳引驱动电梯是由电机消耗电能带动曳引轮旋转，然后依靠曳引轮与悬
挂装置之间的曳引力使得与悬挂装置直接连接起来的轿厢进行上下移动。

那么我
们就可以看做是电梯的电机消耗电能对电梯轿厢侧与对重侧的重量差进行做功。

《电梯平衡系数快捷检测方法》一书中给出了空载功率测试法的计算公式：q。

式中，q—电梯平衡系数；Q—额定载重量；—重力加速度；
—空载轿厢下行时的电机功率；—空载轿厢上行时的实际速度；—空载轿
厢上行时的电机功率；—空载轿厢下行时的实际速度。

目前市面上大多数的空载功率法测试仪器均是通过采集空载轿厢在上下全程
正常速度运行下曳引电机的功率值和电梯的实际运行速度，并通过预先设计好的
程序计算出电梯的平衡系数数值。

基于现有的空载功率法测试仪器，笔者提出两点设想。

第一，既然是基于电
机消耗电能对电梯曳引轮两侧重力差做功，为什么一定要是正常速度下的全程运
行呢？笔者认为完全可以改进为在检修状态下进行测量。

将电梯运行至大约轿厢
与对重处于同一水平的位置，然后进行检修运行，测量当轿厢与对重处于同一水
平时的电机功率、轿厢运行速度，理论上同样可以计算出该电梯的平衡系数值，
并且相较于全程运行，检修运行明显行程可以缩短很多，特别是对于提升高度大
的电梯可以节约不少时间，还能避免在测试过程中由于其他人员误碰外呼按钮导
致电梯不能连续运行全程而出现的测试失败。

第二，目前市面上的空载功率法测
试仪器动辄几万甚至是上十万的价格，实在是令许多单位尤其是电梯维护保养单
位望而却步，这非常不利于这种检测方法的推广。

那么我们能不能转换思路，通
过直接测量电压、电流来计算电机的功率，从而来计算平衡系数数值呢？目前的
曳引驱动电梯的电机几乎都是采用的三相电机，结合电机的电学功率公式，所以
可以得到：P=UIcosΦ。

P—电机的功率；U—电机相电压；I—电机相电流；
cosΦ—功率因素；—传动效率。

上述的这几个参数里面电压和电流都可以通
过万用表来进行测量，功率因素和传动效率也能通过电机的铭牌或者相应的资料
来查询到，因而通过这个电机的电学功率公式，我们完美的解决了需要功率检测
仪器设备这个问题。

但是这里我们需要注意的几个问题是，首先由于目前许多电
梯的电机都是经过变频而来的电压，所以其频率不一定是50赫兹，故而常见的
万用表无法精确地测量进入电梯电机的电压，我们需要使用一种叫做宽频的钳形
电流表进行测量才能测量出准确的电压值。

其次不是所有电梯的曳引机铭牌上都
有功率因素和传动效率这两个参数，导致无法计算出电机的功率值。

1.
结束语
每一件事情的完成都首先源自于想法，有了想法，我们才知道应该如何去做。

笔者也是本着一种抛砖引玉的想法为各位同行们提供一种思路，希望大家可以根
据笔者的思路进行完善，如若能够成功的解决其中涉及到的问题，那么也不失为
一种收获，也是为平衡系数的测试提供一个新的方向。

同时，也希望总局能尽快
出台相关文件，确定“二次加载电流法”和“空载功率法”为检验规范所允许的
检测方法，使得这两种检测方法得到广泛的应用，也能减轻广大配合检验单位的
压力和负担。

参考文献
[1]国家质量监督检验检疫总局.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(含1、2、3号修改单).新华出版社；
[2]刘金水.用于检测电梯平衡系数的功率/速度检测法.中国电梯；
[3]中国特种设备检验协会.电梯平衡系数快捷检测方法;
[4]中国特种设备检验协会.电梯平衡系数检测方法比对报告。