张雪辉

（天津市特种设备监督检验技术研究院，天津 300192）

0 引言

据国家市场监督管理总局统计，截止2018年底，全国电梯总量为627.83万台。电梯已经成为人们生活中必不可少的出行工具，而电梯的使用安全也越来越受到人们的关注。平衡系数作为电梯的重要技术参数，其取值是否合理将直接影响到电梯的使用安全。2017年10月起开始实施的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》（以下简称“检规”）第2号修改单，将监督检验中平衡系数试验项改变为B类项，定期检验中也加入了平衡系数试验项目，可见电梯平衡系数越来越被重视。同时，随着电梯数量的逐年增加，定期检验中增加的平衡系数项目和制动试验项目也加大了检验人员和维保人员的工作量，因此，如何高效准确地测量电梯平衡系数是检验人员和维保人员需要解决的一个问题。

1 平衡系数

对重装置用于平衡轿厢和电梯负载重量，与轿厢分别悬挂在曳引钢丝绳的两端。轿厢内负载的大小在空载和额定载重之间随机变化，当轿厢自重与负载之和等于对重重量时，电梯处于完全平衡的状态，此时的载重称为电梯的平衡点。当轿厢侧的重量等于对重侧的重量即电梯载重处于平衡点时，电梯运行只需克服摩擦力，此时电梯的平稳性、平层的准确性、节能及延长平均无故障时间等方面均处于最佳状态。在电梯的平常使用中，为使轿厢内的载重多数情况接近平衡点，应合理选取平衡系数K［1］：

其中：G为对重的总质量，kg；P为轿厢自身的质量，kg；Q为电梯的额定载重量，kg。

GB／T 10058—2009《电梯技术条件》3.3.8规定，曳引式电梯的平衡系数应在0.4～0.5范围内。对于轻载工况比较多的电梯，平衡系数宜取下限；对于重载工况比较多的电梯，平衡系数宜取上限。

2 平衡系数的测量方法

测量平衡系数的方法有很多，主要有称重测量法、电流测量法、使用平衡系数检测仪器等方法。

2.1 称重测量法

通过称量轿厢及其附件的重量和对重及附件的重量，计算出轿厢侧与对重侧的重量差，通过式（1）计算得出平衡系数［2］。直接称重测量的方法误差较小，但在实际检验中可操作性不强，因此在检验中该方法较少使用。

2.2 电流测量法

轿厢分别装载额定载重量的30%、40%、45%、50%、60%做上、下全程运行，当轿厢和对重运行到同一水平位置时，记录电动机的电流值，绘制电流—负荷曲线，以上、下行运行曲线的交点确定平衡系数［3］。电流测量法是检规中提到的检验方法，该方法操作简单，可操作性强，在实际检验中被普遍采用。

2.3 平衡系数检测仪器法

目前市场上也出现了一些检测平衡系数的仪器，例如德尔塔TYP1-03S电梯平衡系数测试仪、ZDPH-D型电梯平衡系数检测仪等。采用平衡系数测试仪测量平衡系数，无需搬运砝码，可空载测量，大大节省了测量时间，但这些仪器一般造价较高，且使用维护成本较高，同时针对无机房电梯和一些控制柜距离驱动主机较远的电梯，在使用中也不太方便，因此在实际检验中未被广泛使用。

虽然测量平衡系数的方法很多，但是考虑到方便性、可操作性、经济性等原因，在监督检验和定期检验中常用的还是电流测量法，因此本文仅探讨采用电流法测量平衡系数。

3 电流法测量平衡系数

3.1 测量点的选择

在使用电流法测量平衡系数时，按照检规中的要求，应测量记录电动机的电流值，即变频器输出端的电流值，但在实际检验中，很多情况下电机端的电流值不方便测量，如控制柜在井道内的无机房电梯中，此时就需要探讨是否可以通过测量电源端即变频器输入端的电流值来确定平衡系数。

电梯变频器主要采用交－直－交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）以及制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成［4］。当轿厢侧重量大于对重侧重量电梯下行，或轿厢侧重量小于对重侧重量电梯上行时，电机从电动状态转为发电状态。电机再生的电能经续流二极管全波整流后反馈到直流电路，由于直流电路的电能无法通过整流桥回馈到电网，而是通过制动电阻和其他元件消耗掉，因此在变频器输入端和输出端测量的电流值不一样。

电梯的额定载重量为1 000kg、速度为1.5m／s、层站为11层11站时在电源端和电机端测得的电流值曲线如图1、图2所示。从图1和图2中可以看出，相同载荷下两端测量的电流值不同，曲线形状也不同，但得出的平衡系数几乎是一样的。这是因为轿厢内装载平衡点载重量时，轿厢重量和对重的重量刚好相同，此时当轿厢和对重运行到同一水平位置，电梯上行和下行所需的作用力一样，在相同速度下，电梯上行和下行所需的电流值也应该一样［5］。也就是说，不论电流从电源端经过变频器到达电机端期间经历了什么变化，当作用力和速度一样时，对应的电流也是相同的，与运行方向无关。因此在测量时，尽管在电源端和电机端所测得的电流值不同，电流变化曲线也不一致，但最后得出的平衡系数是基本相同的。

在实际检验中，有些检验人员在分别通过测量电源端和电机端的电流确定平衡系数时，会发现得出的结果有较小的差异。这种差异并不是因为理论上导致的不同，而是因为在测量过程中操作上的一些偏差引起的。这种偏差具有一定的普遍性，即使在同一位置测量两次平衡系数也会出现偏差［6］。

由以上分析可以得出，当电机端电流不方便测量时，可以使用在电源端测量得出的电流来确定平衡系数。

图1 电源端电流曲线

图2 电机端电流曲线

3.2 测量工具的选择

电流测量法最常用的工具为钳形电流表。钳形电流表种类繁多，根据功能可分为普通型交流钳形表、交直流两用钳形表等；按工作原理可分为磁电式和电磁式两类，其中测量工频交流电的是磁电式，而电磁式为交直流两用［7］。电源端电流为工频交流电，则普通钳形电流表和宽频钳形电流表都可以使用；工频电流经过变频器后，转变为驱动主机电机的额定频率，不同速度、不同型号、不同规格的电机频率也不相同，因此在测量时应使用满足频率要求的宽频钳形电流表测量。为了测量准确，测量时应正确选用电流表的量程，将被测导线置于钳口中部，并使钳口紧密结合。

3.3 轿厢内装载重量的选择

检规中提出，测量平衡系数时，轿厢内分别装载额定载荷的30%、40%、45%、50%、60%，但是由图1和图2可以看出，当实际平衡系数小于30%或者大于60%时，电流值曲线的交点未在测量值区间内，如果根据曲线趋势来直接确定平衡系数，则可能造成很大误差；如果继续调整轿厢内载重量，测量更多载重对应的电流值，则增加了很多的工作量。因此，在实际测量平衡系数时应灵活调整轿厢内的载重，在能准确绘制出交点曲线的情况下，应尽量减少载荷的搬运和测量。

以测量电源端电流值为例，在第一次测量时可直接装载40%额定载重量的载荷，在上行、下行时分别测量出电流值，如果上行电流大于下行电流，轿厢内载荷应减少到30%额定载重量；如果上行电流小于下行电流，则增加到50%额定载重量；如果上下行电流值相差很大，则直接减少到20%额定载重量或增加到60%额定载重量，再根据测量得出的电流值来调整轿厢内的载荷。从图1可以看出，电源端的电流曲线接近线性，为了提高效率，只要测量出平衡点两侧载荷对应的电流值即可计算出平衡系数。

4 结语

平衡系数是电梯安全运行的一个重要参数，必须保证在合理范围内。电梯定期检验时，在做制动试验等试验项目前必须确保平衡系数符合要求。在使用电流法测量平衡系数时，首先考虑测量电机端的电流，但现场不方便测量输出端电流时也可通过测量电源端的电流来确定平衡系数。同时，在测量时应根据测量的电流值随时调整轿厢内装载的载荷重量，确保交点值在测量范围内，以提高测量的准确性和检验效率。