文章通过分析电梯制造中最关键的设计参数“平衡系数”的传统常规载荷测试方法的局限与不足，通过平衡系数力学公式推导，并利用现代传感器技术，提出了一种新型的空载检测方法，大大降低了检测成本，缩短检测时间，提高了检测的准确性与科学性。 标签：电梯平衡系数；空载测试；传感器；经济
1 概述
铅酸蓄电池组装随着我国城镇化的发展，电梯的数量呈现“井喷式”的发展，截至2015年底，我国电梯总量超过400万台。目前我国电梯保有量、年产量、年增长量均为世界第一。电梯作为一种公共的交通工具得到了越来越广泛的运用，被人们称为“回家的最后一公里路”。因此电梯安全受到大众的广泛关注。平衡系数作为电梯设计的关键参数，在国家的相关标准中都有明确的规定，也是电梯检测中的必检项目。平衡系数的意义是什么？对电梯有什么影响？回答这个问题我们就必须从曳引式电梯的原理讲起。曳引式电梯是提升绳靠主机的驱动轮绳槽的摩擦力驱动的电梯。从力学的角度，要使重物在空中保持静止状态，必须有一拉力与物体的重力相平衡，这时物体处于静止或匀速运动状态，称为力的平衡。此系统称为平衡系统。
电梯的对重就是设置来平衡这个拉力的装置。轿厢的载荷是随机变化的，可能是空载到满载范围内的任意值，因此我们只能选择一个恰当的对重重量来平衡。这个对重重量与轿厢重量的差值和电梯额定载荷之比就是我们所说的“平衡系数”。平衡系数的取值不当的话，不仅会增加电梯的能耗，还会影响电梯的曳引能力，造成电梯的“冲顶”或“蹲底”事故。许多的事故都是由于随意改变电梯的平衡系数造成的，如近年来多次发生的电梯轿厢过度装修，其引发的事故往往产生重大的社会影响，引起了人们对电梯使用安全的恐慌。不仅在电梯验收时需要测试平衡系数，在电梯安全普查时也常常需要对在用电梯进行平衡系数的测试。而目前广泛采用的载荷状态下的电流测试方法，需要搬运大量的标准砝码进行测试，耗费大量的人力物力，并占用大量的测试时间，对在用电梯的使用，造成了极大的不便。并且在测试的效果上并不能做到非常准确，常常存在的一些误差。因此文章在此提出了一种新型的空载检测方法，研究其原理与可行性，希望与同行一共讨论，使之完善并推广到实际的检测工作中去。
2 传统载荷检测方法的局限与不足
现行电梯检验规程的常规检测方法是：轿厢分别装载0、30%、40%、50%、60%、100%
显示器自动开关机、110%的额定载荷，使电梯按照额定速度上下行驶，同时记录轿厢上下运行至与对重框同一水平线时的电流值，并据此绘制出电流-载荷曲线图，通过上，下行运行曲线的交点来确定电梯的平衡系数。该方法已经在全国范围内推广实行了多年，按照平衡系数的定义：当电梯的轿厢与载荷的重量与对重侧的对重重量相等时，轿厢内的载荷与轿厢的额定载荷的比值就是该电梯的平衡系数。电动机的输出功率与输出力矩的关系为：
生产数据采集根据以上公式，在电动机转速一定的情况下，输出功率和输出力矩成正比。当载有检规要求的载荷的轿厢向上或向下运行至与对重处于同一水平线的瞬间，电动机的定子电压波动不大，电动机的输出功率相同。排除空气阻力等影响因素的理想情况下，根据异步电动机的工作特性，电动机的定子电流和输出功率之间基本是接近于线性关系的。我们的常规载荷测试方法就是根据此原理，通过记录检规规定的几种载荷运行情况下的电流数据，并将其绘制成电流-载荷曲线图。根据绘制出的曲线图出其上下行时的交点，此交点就是该电梯的平衡系数。瓦特连杆
但是这种常规的检测方法存在着一些不可避免的误差，受到多种因素的制约，无法精确的得出真实的平衡系数，只能将其大致的限定在一个范围内。但是根据平衡系数的定义，其手机绑定
不是一个大致的范围，而是一个定量的数值。而在平常的检验工作中，大部分的的检验员都忽略了这个情况，而是按照检规的要求只是确认电梯的平衡系数在40%～50%的范围内即认为符合要求。显然用常规的这种载荷检测方法是不可能确定一个精确的数值的。它受到以下多种因素的影响制约：
（1）现实的检测中，检验员根据事先标注的记号来确定何时轿厢与对重处于同一水平线，同时记录当时的电流数值。这时就存在着诸如电梯快速行时检测人员肉眼观察，人脑反应速度等人身体因素方面的误差。
（2）空气阻力，钢丝绳与曳引轮槽之间摩擦阻力等外界因素的影响。
（3）检测条件的制约，如检测所用的砝码重量是否标准，检测时电压的波动等。
（4）绘制电流-载荷曲线图时，用曲线相连时，必然会产生误差，直接影响检测结果的精确性。
综上所述，常规的检测方法存在着不可避免的误差，影响了检测结果的精确性和权威性。
更让人头疼的是这种检测方法占据了大量的检测时间和人力资源，耗时费力。更有甚者，由于雇佣的砝码搬运工人不专业，乱丢乱放砝码，导致轿厢的损坏和砝码堆放位置不均匀，造成之后的载荷制动试验时轿厢严重倾斜，损坏电梯，引起检验单位与电梯业主的纠纷，影响检验工作的顺利进行，造成业主的经济损失。为此电梯界一直呼吁一种新型的平衡系数检测方法的出现，替代常规的检测方法，使检测的过程更加便捷、准确。
3 新型空载测试方法的原理与研究
根据以上公式，我们只需知道轿厢重量（W）和对重重量（P）即可求出电梯的平衡系数（K）。而电梯轿厢的重量和对重的重量是可以通过精确的力传感器来准确获得的。力的测量方法可以归纳为利用力的静力效应和动力效应两种。这里我们可以利用静力效应来测量力，再通过力学公式，将测得的力转化为所需要求得的重量。基本的原理是：力的静力效应使物体产生变形，通过测定物体的变形量或用与内部应力相对应参量的物理效应来确定力值。我们可以选择采用静态电阻应变测试仪来测量钢丝绳对轿厢和对重的拉力，进而确定轿厢和对重的重量。
机械式温度表具体的测量原理是：将传感器夹持在电梯的钢丝绳上，使其中的一段钢丝绳产生弯曲变形，
电桥将被测应变转化为电压输出，再经过放大、相敏检波、A/D转换等处理，最后显示被测应变数值。电桥原理如图1所示：
如图2所示：将传感器夹持在电梯的钢丝绳上，迫使其中一段钢丝绳产生弯曲变形，在此过程中产生位移信号S及压紧信号P。这里，位移信号S由设计的定位原件确定。压紧信号P则由设计的力传感器测定。经过研究表明：钢丝绳的张力T与产生位移信号S及压紧信号P之间存在着一定的关系，利用此关系建立钢丝绳张力的数学模型。经过推导得到以下公式：
式中：T为钢丝绳张力；P为传感器压紧信号；S为传感器位移距离；l为传感器标距；K=，其中EI为钢丝绳抗弯强度。通过上式计算得知：当S与l一定时，P与T成正比例线性关系。根据此结论，确定适当的S和l值，再通过测量P值即可得到钢丝绳所受拉力T，从而确定轿厢和对重的重量。
如圖3所示，由此传感器测得的张力信息传入数据采集装置，之后通过数据的采样、分析，再传给计算机。利用计算机强大的分析处理能力，采用数据融合、模式识别、模糊处理以及计算机图形学等技术进行数据的综合处理，求出最终的平衡系数。
4 结束语
空载测试电梯平衡系数的新型测试方法是对现有测试方法的有力补充和拓展，相比现行的常规载荷检测方法，空载测试电梯平衡系数法不仅可以节约大量的人力物力和时间，在测得结果的准确度上也有了很大的提高，排除了一系列影响测试结果的干扰因素，值得我们在今后的检验工作中尤其是对在用电梯的安全监察工作中大力推广，有利于减少繁重的工作量，大大缓解现实中人机配比严重不足的状况，促进电梯安全管理工作的发展，保障人民众生命财产安全。
参考文献
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