引言
平衡系數(shù)是曳引驅(qū)動電梯中重要的性能參數(shù),關(guān)系到電梯的安全運行,影響著電梯曳引電機的輸出功率,且平衡系數(shù)是判斷曳引條件是否符合要求的重要指標(biāo),平衡系數(shù)取值合理是保證曳引機傳動安全可靠、電梯運行穩(wěn)定的必要條件。因此,在曳引驅(qū)動電梯設(shè)計安裝時,合理設(shè)計平衡系數(shù)尤為重要。
1平衡系數(shù)的重要性
轎廂與對重的重力是形成曳引力的必要條件。電梯運行依靠的是曳引力,而曳引力依靠轎廂和對重的重力,通過鋼絲繩施加在曳引輪槽上產(chǎn)生的摩擦力而成。
通過分析電梯的運行動態(tài)結(jié)構(gòu)可知,曳引電梯在運行過程中對重側(cè)質(zhì)量與轎廂側(cè)質(zhì)量差通過鋼絲繩作用于曳引輪,形成促使曳引輪轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)曳引電梯的運行方向與這一轉(zhuǎn)矩反向時,為保證電梯轎廂正常提升或下降運行,曳引電機需要輸出較大的轉(zhuǎn)動力矩,消耗較多的電能:而當(dāng)曳引電梯運行方向與施加在曳引輪上的轉(zhuǎn)矩一致時,轉(zhuǎn)矩帶動曳引電機轉(zhuǎn)動,電機在電磁線圈中做切割磁場線運動,曳引電機處于發(fā)電狀態(tài),通過放電電阻以熱能形式釋放。因此,引入平衡系數(shù),可以減輕曳引電機負擔(dān),節(jié)約電能,確保電梯運行安全高效、經(jīng)濟環(huán)保。
平衡系數(shù)計算公式:
式中,K是電梯平衡系數(shù):W是對重質(zhì)量(kg):G是轎廂質(zhì)量(kg):Q是電梯額定載重(kg)。
根據(jù)式(I)可知,引入對重部分平衡轎廂及轎廂內(nèi)負載重量的目的是為了減輕曳引機運行的負荷。由于轎廂側(cè)負載的重量是一個變量,而對重在電梯安裝調(diào)試完成后不可隨意改動,是一個固定值,不能在各種工作情況下都能完全平衡轎廂側(cè)重量。因此,引入平衡系數(shù),根據(jù)電梯使用工況選取一個合適的平衡系數(shù)就顯得尤為重要。
2平衡系數(shù)對曳引電梯的影響
2.1電梯平衡系數(shù)影響曳引驅(qū)動電梯電機功率的選擇
為了確保曳引電梯擁有提升一定額定載重的輸送能力,確保電梯正常起升、下降運行,常根據(jù)以下公式選擇確定曳引電機功率:
式中,P為電機設(shè)計功率(kw):Q為電梯額定載重(kg):K為平衡系數(shù):v為電梯額定速度(m/s):7為電梯機械總效率,對有齒曳引電梯取0.5~0.65,無齒曳引電梯取0.8~0.85。
根據(jù)式(2)可知,一定額定載重的曳引電梯的額定載重Q、電梯的額定速度v及機械總效率7是個定值,因此其設(shè)計功率P的選取受該電梯平衡系數(shù)的取值影響。對于相同額定載重、額定速度的電梯,隨著該電梯平衡系數(shù)K取值的減小,所需的曳引電機功率將會增加:相反,隨著該電梯平衡系數(shù)K取值的增大,所需的曳引電機功率將會減小。但此時為了獲得較大的平衡系數(shù)值,由于轎廂質(zhì)量額定不變,就需增加曳引電梯對重側(cè)的質(zhì)量,增加的這部分對重質(zhì)量通過曳引鋼絲繩施加在曳引輪上,增大鋼絲繩與曳引輪之間的摩擦力,曳引電梯運行過程中,由于曳引輪與曳引鋼絲繩會產(chǎn)生一定量的滑移,增加的這部分對重質(zhì)量會加速鋼絲繩與曳引輪的磨損。
2.2平衡系數(shù)影響電梯曳引力的大小
曳引電梯的正常運行需滿足以下公式:
式中,TI為電梯兩側(cè)靜拉力中較大值(N):T2為電梯兩側(cè)靜拉力中較小值(N):f為鋼絲繩在輪槽中的當(dāng)量摩擦系數(shù),與曳引輪輪槽形狀和材料有關(guān):a為曳引繩在曳引輪上的包角(9)。
為載有I25%額定載荷的轎廂位于最低層站及空轎廂位于最高層站的兩種情況下,曳引輪兩邊作用于曳引鋼絲繩較大靜拉力與較小靜拉力之比:efa稱為曳引系數(shù),它限定了的比值,efa越大,則表明允許值和TI-T2允許值越大,也就表明電梯曳引能力越大。因此,一臺電梯的曳引系數(shù)代表了該臺電梯的曳引能力。
結(jié)合平衡系數(shù)的計算公式K=(W-G)/Q可以看出,平衡系數(shù)K同樣限定了的比值,當(dāng)TI為轎廂側(cè)作用于曳引鋼絲繩的靜拉力,此時若值大于曳引系數(shù)efa,曳引力不足以提升轎廂,電梯易引發(fā)蹲底事故:當(dāng)TI為對重側(cè)作用于曳引鋼絲繩的靜拉力,此時若值大于曳引系數(shù)efa,曳引力不足以克服對重作用于鋼絲繩上的靜拉力,易引發(fā)電梯沖頂。因此,平衡系數(shù)影響電梯曳引能力。
3電流法
TsGT700I一2009規(guī)定平衡系數(shù)值取0.40~0.50,或者符合制造(改造)單位的設(shè)計值。測試方法為轎廂裝載額定載重量的30%、40%、45%、50%、60%做全程運行,當(dāng)轎廂與對重運行到同一水平位置時,記錄電動機的電流值,繪制電流曲線。
3.1電流法原理
在電梯實際載重運行過程中,由于轎廂側(cè)載重量是個變量,因此,曳引電動機需要提供不同的轉(zhuǎn)矩,才能保證電梯安全穩(wěn)定運行。根據(jù)三相電機功率的計算公式:
式中,U為曳引電動機的輸入電壓(V):I為曳引電動機的輸入電流(A):cosφ是電機功率因數(shù),一般取0.75。
式中曳引電動機輸入電壓U波動小,功率因數(shù)φ為定值,得出輸入功率P與電流I成正比。結(jié)合電動機的輸出功率與輸出力矩公式:
式中,T為曳引電動機的輸出力矩(N·m):P為曳引電動機的輸出功率(kw):n為曳引電動機的轉(zhuǎn)速(r/min),得出電機輸出力矩T與輸出功率P成正比。因此,輸出轉(zhuǎn)矩與輸入電流成正比。
因此,輸出電流能反映轎廂側(cè)負載的情況,據(jù)此測得不同負載下的電流值,繪制出平衡系數(shù)曲線圖,便可測出電梯的平衡系數(shù)。
3.2影響電流法精度的因素
(1)測量點選取位置錯誤。檢驗過程中,按照規(guī)定應(yīng)當(dāng)測量電動機端的電流值,而在實際操作中為了方便常取總開關(guān)出線端為測量點,此時測得的電流值受進入從總開關(guān)后端進入控制柜接線線路電流波動的影響。配置有變頻器的曳引驅(qū)動電梯,選取的測量點應(yīng)在變頻器前端,因為一般的鉗表只能測50Hz左右的正弦波電流,經(jīng)過變頻器變頻后的電流超過這個頻段太多或者正弦波畸變太厲害,即使是使用寬頻鉗表由于對變頻后電流頻率具體值的不可知,會導(dǎo)致所測得的有效值嚴重失真,不準(zhǔn)確。
(2)運行過程中導(dǎo)靴與軌道的摩擦,補償鏈或繩、隨行電纜的跟隨式運動導(dǎo)致轎廂側(cè)質(zhì)量變化,引起鉗表電流波動,造成誤讀。
(3)在轎廂與對重到達同一位置時,存在不可避免的人為讀數(shù)延時誤差。
(4)根據(jù)讀取的電流值繪制電流曲線時,系統(tǒng)誤差導(dǎo)致平衡系數(shù)值偏離實際值。
(5)使用環(huán)境、作業(yè)工況的不同,造成供電電源的不穩(wěn)定,導(dǎo)致電流波動。
4結(jié)語
本文分析探討了平衡系數(shù)對電梯運行各項參數(shù)的影響,平衡系數(shù)取值合理可以保證電梯運行的安全、高效,節(jié)省能耗,減少系統(tǒng)磨損,延長設(shè)備使用壽命。而平衡系數(shù)本身是一個整體性參數(shù),對電梯的整體性能具有較大影響,不能單獨從某一方面片面設(shè)定。在日常檢驗平衡系數(shù)的過程中,由于人為和系統(tǒng)測量誤差會影響測量結(jié)果,因此對單一點平衡系數(shù)的測量可采用多次測量取平均值的方式,減小測量誤差,提升測量精度。
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