电梯平衡系数检测仪校准方法和误差分析

董娜

(天津市计量监督检测科学研究院，天津300192)

0 引言

随着经济的快速发展，城镇化进程的不断推进，我国的电梯行业正经历着一个高速发展期［1］。至2014年5月，中国大陆电梯保有量已达到300万台。据中国电梯协会预测，在未来几年里，我国电梯产量年增长速度在15%-20%之间。电梯业正处在快速发展阶段，而电梯的质量安全和节能又受到了人们的普遍关注，质检总局也希望将电梯安全风险降至最低，把电梯质量安全作为质检部门工作的重中之重。

电梯平衡系数作为电梯验收检验的必检项目之一，是电梯最重要的特性参数之一［2］，是保证曳引条件的重要参数，它直接影响着曳引电梯的整体性能，是曳引式驱动电梯的一个很重要的性能指标［3］，它与电梯运行的安全性能和舒适性能有重要关系，也是电梯节能经济运行的一个重要因素［4］。在电梯设计安装时，合理配置平衡系数也是提高电梯曳引安全性的重要途径之一。

电梯平衡系数的测量方法很多，常用的有［5］:①直接称量G与W;②电流法;③手动盘车法;④平衡差值测量法。

为了更加便捷、高效、准确的检测电梯平衡系数，考虑到以上测量方法的人力、物力损耗、数据记录和处理的繁杂程度，以及对操作人员要求较高等各种问题，电梯平衡系数检测仪应运而生。

1 电梯平衡系数检测仪简介及工作原理

平衡系数，是指曳引电梯对重总重量减去轿厢自重之后与额定载荷的比值，平衡系数的数学表达式［6］为

式中:K为平衡系数;W为对重质量;G为轿厢质量;Q为额定载荷。

以某公司生产的电梯平衡系数检测仪为例，如图1所示。

图1 电梯平衡系数检测仪

图1所示电梯平衡系数检测仪采用的是无载动态智能检测方案，通过对电梯空载运行功率与运行速度的实时精确测量，依据曳引式电梯运行中的能量传递关系，由专用计算软件分析计算得出电梯平衡系数的精确值。

1.1 运行功率测量

采用三相变频功率测量模块，测量功率。

1.2 运行速度测量

通过测量曳引钢丝绳或限速器钢丝绳的位移，间接得到电梯运行速度。

1.3 平衡系数计算输出

通过以上两步得到的运行功率数据，以及运行速度数据，基于电梯空载运行中的能量传递关系，计算电梯平衡系数K的数值如式(1)。

式中:Q为电梯额定载荷(已知);g为重力加速度(已知);Vx为空载下行运行速度(测量数据);Nx为空载下行运行功率(测量数据);Vs为空载上行运行速度(测量数据);Ns为空载上行运行功率(测量数据)。

2 电梯平衡系数检测仪校准方法

2.1 间接法测量

2.1.1 功率测量方法

将电梯平衡系数检测仪接到标准电能表检定装置上进行测量，记录测量数据，得到Nx和Ns。

2.1.2 速度测量方法

有两种检测方法可以选择。

方法一:直接测量被检仪器的频率显示值与测速轮的直径。我们采用游标卡尺直接测量测速轮的直径，采用函数信号发生器连接电梯平衡系数检测仪，来检测其频率值。通过公式v=πDf，求得速度。

方法二:采用检测转速表的模式校准本仪器。采用转速表检定装置连接测速轮的方法，得到测速轮的速度。

3 误差分析

3.1 分析方法一

对公式(1)求偏导数，代入仪器误差传递公式［4］，并结合v =πDf和仪器特性，可得

利用分析方法一可得到电梯平衡系数检测仪的相对误差公式(2)。结合公式(2)进行误差分析。

3.2 分析方法二

由电梯平衡系数检测仪可以得到测速轮直径D'。函数信号发生器所发出的信号频率可以由检测仪测得fx'和fs'，则速度Vx'和Vs'可以由v=πDf得到。根据检测仪上所显示的功率Nx'和Ns'，由式(1)可以得到检测仪的电梯平衡系数显示值K'。

根据游标卡尺所得D，以及函数信号发生器发出的频率f，可以由计算V=πDf得到速度Vx和Vs。根据电能表检定装置所测得的功率Nx和Ns，可以由计算得到电梯平衡系数的实际值K。则电梯平衡系数检测仪的K值相对误差可以表示为

利用分析方法二可得到的电梯平衡系数检测仪的相对误差，结合公式(3)进行误差分析。

4 结论

文主要介绍了电梯平衡运行检测仪的原理，根据仪器原理，设计了对其开展计量校准的方法，并针对采用的校准方法提出了两种误差分析方法。

目前，针对电梯平衡系数检测仪我国还没有相关的技术法规和相关校准规范，开展校准方法的研究，制定电梯平衡系数检测仪地方校准规范，在安全保障，节能环保等方面有着重大意义。

［1］徐浩菁.电梯安装及维修保养成本控制研究［D］.浙江:浙江大学，2013.

［2］林云莉.浅谈电梯平衡系数［J］.中国科技博览，2012，29:586-586.

［3］张鹏.关于电梯平衡系数的探讨［J］.中国科技投资，2014，A07:224-224.

［4］胡远全.电梯平衡系数的检测机器对电梯节能的影响［J］.中国电梯，2010(9):52-54.

［5］郑希源.电梯平衡系数的几种测量方法［J］.中国特种设备安全，2009，26(1):62-65.

［6］李响.浅谈电梯平衡系数及其检测［J］.科技致富向导，2012(6):234-234.

［7］费业泰.误差理论与数据处理(第5版)［M］.合肥:机械工业出版社，2005.