编制说明-电梯平衡系数快捷检测方法-20150927

中国特种设备检验协会标准编制说明标准名称：电梯平衡系数快捷检测方法编制单位：标准起草组日期：2015年9月28日目录1工作简况...................................................................................................................32标准编制原则和主要内容.......................................................................................32.1标准拟解决主要问题............................................................................................32.2对电梯平衡系数定义的表述…………………………………………………………………………..42.3仪器精度确定..........................................................................................................42.4二次加载电流法原理.............................................................................................52.5电梯空载功率法原理.............................................................错误!未定义书签。3主要试验或验证的分析、综述报告、技术论证.................................................123.1二次加载电流法试验验证分析...........................................................................123.2空载功率法试验验证分析...................................................................................154与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调性.............................................235贯彻标准的要求和措施建议.................................................................................24附件1：二次加载电流法平衡系数计算模版...........................................................24附件2：电梯空载功率法平衡系数检测比对结果汇总...........................................24第3页共24页《电梯平衡系数快捷检测方法》标准编制说明1工作简况本标准任务来源于中国特种设备检验协会，标准任务号XX。主要工作单位有广东省特种设备检测研究院[国家电梯质量监督检验中心（广东）]、重庆市特种设备检测研究院、江苏省特种设备安全监督检验研究院苏州分院、北京市朝阳区特种设备检测所等。2标准编制原则和主要内容2.1标准拟解决主要问题电梯平衡系数是电梯的重要参数之一，在电梯安装完成后需要对电梯平衡系数进行测量，以确保满足设计要求。电梯平衡系数直接影响电梯曳引条件、制动器制动性能要求。平衡系数较小或较大时，会破坏电梯曳引力的平衡条件，也会要求更大的制动力，使电梯运行工况恶化，致使电梯在正常运行中出现溜梯、蹲底等事故的概率大大增加，造成人员伤亡和设备损坏。所以电梯使用阶段，平衡系数不应被随意改变。据中央电视台6月21日播出的《电梯质量报道》：国家质检总局对部分老旧电梯集中的省市开展了“在用老旧电梯安全状况分析与监测”，在抽查的2523台老旧电梯中，“平衡系数是存在问题最多的检测项目”；“将近三分之一的老旧电梯平衡系数检测项目存在问题”；“忽略了这项安全指标的测量也是造成老旧电梯不合格的主要原因之一”。据有关报道，我国在用电梯平衡系数偏离设计值与安装、使用管理、维护保养环节均可能有关，主要原因有：1）使用单位私自对轿厢进行装修，如加装大理石地板、轿壁加装镜面、轿顶加装空调等，增大了轿厢自重；2）安装时未按设计要求调整试验平衡系数，制造单位和安装单位自检把关不严，维保单位接手维保时没有全面排查电梯安全状况；3）使用过程中对重块被人为偷盗，造成对重重量减小，平衡系数减小。不管是何种原因造成在用电梯平衡系数不符，当前较为行之有效的解决办法是在定期检验中对平衡系数进行测试，消除在用电梯平衡系数不符造成的安全隐第4页共24页患。目前，定期检验中检测平衡系数采用的方法是通过加载特定重量砝码测量轿厢在5种装载工况下的上下行电流值，通过绘制电流曲线，读取上下行电流曲线交点来判断平衡系数（具体方法见GB/T10059-2009§4.2.1.2）（以下称此方法为“传统电流法”）。该方法由于需多次加载，费时费力，效率极低，十分不便于推广应用。基于上述背景，本标准就传统电梯平衡系数检测方法费时费力问题，给出了两种快速检测曳引式电梯平衡系数的方法，其在曳引式电梯安装自检、监督检验、定期检验、监督抽查等各检验中均有很高的实用价值。2.2对电梯平衡系数的定义的表述现行标准中尚无电梯平衡系数的定义。在GB7588-2003附录G的计算公式中，有如下描述：“q——平衡系数，即额定载荷及轿厢质量由对重或平衡重平衡的量”。本标准采纳了此描述作为对电梯系数的定义的主表述；同时增加了“其值等于电梯对重系统质量和轿厢系统质量之差，与电梯额定载重量的比值”的副表述，使得电梯平衡系数定义更清晰易懂。2.3仪器精度确定2.3.1平衡系数检测精度参考“电梯检验项目技术研讨会”会议纪要，§4.1.2中将电梯平衡系数检测精度确定为优于±5%。2015年3月27日～3月28日，中国特种设备检验协会主办、重庆市特种设备检测研究院协办的“电梯检验项目技术研讨会”在重庆召开，与会专家认为：平衡系数的检测精度要求高于5%比较合适。此指标与GB/T10059所规定的测试条件下达到的平衡系数精度指标相吻合。本标准采纳了“电梯检验项目技术研讨会”会议纪要提出的电梯平衡系数的检测精度要求。2.3.2测量仪表的精度为了提高测量精度，参考检验机构相关仪器的配置现状，以及当前仪器供应市场中相关仪器的技术参数，本标准规定的测量仪表精度要求，比GB/T10059规第5页共24页定的要求有所提高。2.4二次加载电流法原理2.4.1电流法基本原理简介GB/T10059-2009提出的电梯平衡系数测试方案是：轿厢分别装载额定载重量30%、40%、45%、50%、60%作上、下全程运行，当轿厢与对重运行到同一水平位置时，记录电机的电流值，绘制电流-负荷曲线，以上下运行曲线的交点确定平衡系数。图2-1是一个电流-负荷曲线图的实例。图2-1电流-负荷曲线图这种检测方案的测试原理是，电机的电流值可代表电梯负载大小，当装载为平衡系数×额定载重量时，曳引轮两侧的荷重相等，即轿厢系统与对重系统处于平衡状态，电梯向上或向下运行阻力相等，电机运行电流相同。绘制电流-负荷曲线图就是要找出电梯向上与向下运行电流相同的载荷值。GB/T10059-2009中之所以提出要用5个载荷状态下的电流值来绘制曲线，是因为电机的机械负载特性不是线性的。从图2-1电流-负荷曲线图可明显看出，上行电流和下行电流是一条平滑的曲线而不是直线。2.4.2平衡系数快速判断原理GB/T10059-2009§3.3.8规定，曳引式电梯的平衡系数应在0.4~0.5范围内，即在电流-负荷曲线图中，上、下行电流的交点在0.4~0.5之间，如图2-1。从图第6页共24页2-1我们还能得出以下结论：轿厢装载重量＜平衡系数×额定载重量，即上、下行电流交点的左侧负载工况，下行电流值＞上行电流值。轿厢装载重量＞平衡系数×额定载重量，即上、下行电流交点的右侧负载工况，下行电流值＜上行电流值。从以上两点可进一步推出以下结论：(1)轿厢装载40%额定载重量时，若下行电流＜上行电流，则平衡系数小于0.4，如图2-2。即标准中的公式2。图2-2平衡系数小于0.4的曲线图(2)轿厢装载50%额定载重量时，若下行电流＞上行电流，则平衡系数大于0.5，如图2-3。即标准中的公式3。第7页共24页图2-3平衡系数大于0.4的曲线图(3)若轿厢装载40%额定载重量时，下行电流≥上行电流，且轿厢装载50%额定载重量时，下行电流≤上行电流，则平衡系数∈[0.4,0.5]。即标准中的公式4。2.4.3二次加载电流法平衡系数计算公式若电梯平衡系数在[0.4,0.5]区间，在轿厢装载[0.4Q,0.5Q]区间内，由于此时电机负载变化不大，故可假定在此区间内电梯上行和下行时电机特性为线性，即此区间内上行电流和下行电流曲线假定为一直线。我们知道，在平面二维坐标上，如果已知平面中一条直线的两个点，即可求出此条直线的斜率，如果知道两条直线的斜率，即可以求出两条直线的交点。因此，我们可以只测量轿厢装载0.4Q和0.5Q两种工况的上、下行电流值，通过绘图取得两条直线的交点，也可以通过公式计算得到交点值。绘图取得直线交点方法与传统电流法作图方法一样，如图2-4。下面对使用公式计算平衡系数的公式进行推导。第8页共24页图2-4电流-负载直线图在图2-4中，轿厢装载额定载重量的40%上行、下行时的电流值分别为I1u和I1d。轿厢装载额定载重量的50%上行、下行时的电流值分别为I2u和I2d。图2-4中A、B、C、D、E五个点组成两个三角形△ABE和△DCE，这两个三角形是相似三角形，所以有：1122ABEF0.4CDEG0.5duudIIqIIq(2-1)由（式2-1）可求出：)/())(4.0)(5.0(22112211duudduudIIIIIIIIq(2-2)设：udII111，duII222，则有：)/()4.05.0(2121q(2-3)公式2-3也可以利用电子表格自动计算，附件1是一种使用电子表格计算平衡系数的示例。2.5电梯空载功率法原理2.5.1技术原理简述图2-5是电梯平衡系数快捷检测技术的系统图，采用电梯空载工况动态检测方案，具体检测过程是：将功率测量装置接入驱动电机的电源线上，将速度测量装置置于曳引钢丝绳第9页共24页上；电梯空载工况从底层至顶层全程往返运行，实时测量并记录功率与速度数据。图2-5快捷检测系统图应用上述测量数据基于电机能量传递理论，依据曳引式电梯空载工况运行功率、运行速度、运行效率与驱动载荷的函数关系，建立求解电梯平衡系数的数学模型，经数据处理终端计算得到电梯平衡系数的具体数值。其检测过程不需要加载，测试数据只有速度与功率两项，测试装置的安装方便快捷，其检测结果与按GB/T10059提出的“电流-负荷曲线图”的测试值一致。2.5.2数学模型推导（1）电梯空载下行工况电机功率如图2-6所示，电梯驱动电机的运行负载为曳引轮两侧的重量差；依据平衡系数定义，电梯空载时曳引轮两侧的重量差为qQ。图2-6电梯空载运行负载图第10页共24页电梯空载下行时电机处于电动状态，由电机拖动负载运行，电机运行功率为负载的位移功率与机构传动损耗功率之和：XXXNqQgVqQgV(2-4)式中：XN——电梯下行功率，W；XV——电梯下行速度，m/s；g——重力加速，取9.8m/s2；——机构传动损耗系数；q——电梯平衡系数Q——电梯额定载荷，kg。（2）电梯空载上行工况电机功率电梯空载上行工况与电梯空载下行相同。电梯空载上行时,由于对重质量大于轿厢质量，此时的电梯负载依