（浙江省特种设备科学研究院 浙江杭州 310000）
摘要：在电梯运行过程中，部分电梯钢丝绳使用10年左右才需更换，而有些电梯钢丝绳3年左右就需更换，而同一厂家。同一批次之间的电梯，钢丝绳的使用寿命会有较大差异，导致更大的区别的使用寿命的原因除了钢丝绳本身质量问题外，大多数情况下是由钢丝绳的张力不均匀引起的。基于此，本文主要对电梯钢丝绳张力不均的因素与检验方法进行分析探讨。
关键词：电梯钢丝绳；张力不均；因素；检验方法
1、前言
电梯曳引钢丝绳是电梯设备中十分重要的“危险构件”，它承受着电梯运行的全部悬挂重量，并在运行时绕着曳引轮、导向轮或者反绳轮单向或交变弯曲，运行中的动态拉力对钢丝绳的寿命影响很大，而各钢丝绳的载荷不均匀是影响寿命的重要方面。
2、电梯钢丝绳张力不均的因素
2.1对曳引轮的影响
曳引电梯的轿厢和对重通过钢丝绳绕过曳引轮悬挂在曳引轮两侧，钢丝绳与轮槽接触产生比压，为满足曳引条件，比压有一定的范围，比压过小，摩擦力小，会引起钢丝绳打滑；比压过大，摩擦力过大，也会加速绳槽的磨损。半圆槽和带切口半圆槽的比压公式为
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式中，T为张力，n为钢丝绳绳数，d为绳直径，D为曳引轮直径，口为半圆切口槽的切口角。可知，比压P与张力T成正比，与绳数凡成反比，且径向力的大小与绳槽磨损程度成正比：如某电梯有一根曳引绳不受力，原为5根，现只剩4根曳引绳受力，比压增大了1／4，加剧了对绳槽的磨损，随着时间的推移，造成各槽节圆直径不同，使钢丝绳的圆周速度也不同，有可能导致钢丝绳在槽中滑动。
另外，根据曳引绳的线速度公式v=Dπω／60，ω为曳引轮转速，假设某电梯运行速度为1．0m／s，提升高度30m，曳引轮直径D=600mm，曳引比为2：1，则要实现提升高度30m行程，曳引轮应旋转（3000x2）÷（600x3．14）≈31．81r，若曳引轮槽节径磨损减少1mm时，相对滑移量△=（D1—D2）πn=1×3．14x31．8≈99．85mm，由此可见，该电梯轮槽节径磨损减少lmm即可形成较大的相对滑移量，相对滑移一旦出现，一方面滑移的钢丝绳像锉刀一样与绳槽相对运动，加剧磨损，钢丝绳或绳槽很快磨损直至报废；另一方面由于轮槽节径变化，绳间相对滑移加剧，会引起运行中的振动和噪声，影响电梯整机运行的舒适感。
2.2对安全系数的影响
曳引系统悬挂绳安全系数实际值的计算公式-
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式中S为钢丝绳最小破断载荷，n为曳引绳根数，m为曳引比，P为轿厢自重，Q为额定载荷，H为轿厢至曳引轮悬挂绳长度，q为钢丝绳单位长度重量，g为重力加速度。现假设某电梯额定载重量Q=1000kg；轿厢自重P=1300kg；轿厢至曳引轮的悬挂钢丝绳长度H=50m；采用3根Φ13钢丝绳，最小破断载荷T=74300N；钢丝绳单位长度重量q=58．6kg／100m；曳引结构如图1所示。
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那么根据式（2）求出给定曳引系统悬挂绳安全系数实际值为
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按GB7588—2003的附录N计算出给定曳引系统钢丝绳许用安全系数计算值Sr，曳引轮的直径Dt=600ram；悬挂绳直径dr=13mm．Dt／dr=600÷13=46，Nequiv=9．1，选取向上的最近线Nequiv=10。横坐标Dt／dr=46与Nequiv=10的曲线交汇点为15，即Sf=15.本系统曳引绳根数n=3，按GB7588—2003的9．2．2条款规定，曳引钢丝绳许用安全系数最小值Sm=12；已查得许用安全系数计算值Sf=15；已求卅安全系数实际值．S=18．4，即S>SfS>Sm，曳引钢丝绳安全系数满足要求。现在假设一种张力偏差比较极端的情况，曳引钢丝绳张力严重不均，有一曳引绳目测明显处于不受力状态，即只剩下两根曳引绳处于受力状态，那么根据式（2）可求出n=2曳引系统悬挂绳安全系数实际值为
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从计算结果来看，曳引绳根数n减小．导致S小于其曳引钢丝绳许用安全系数的最小值Sm=12和许用安全系数计算值St不能满足要求。
3、基于电梯钢丝绳张力的一种监测装置及方法
在本文中，笔者所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电梯钢丝绳张力监测装置及监测方法。利用上绳卡和下绳卡在电梯钢丝绳上安装应变片，解决了直接在电梯钢丝绳上安装应变片导致固定不佳的问题。以应变片检测电梯钢丝绳的张力变化，若平均应变量与检测应变量的差值的绝对值大于平均应变量的5%，即认为电梯钢丝绳张力不均，报警模块报警，方便工作人员及时采取措施。该装置操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
电梯钢丝绳张力监测装置如图2所示。其包括用于检测电梯钢丝绳张力的张力检测机构和与张力检测机构相连接的电控盒，张力检测机构包括多个应变片与设置在每个电梯钢丝绳上的上绳卡和下绳卡，应变片的一端粘贴在上绳卡的外壁上，应变片的另一端粘贴在下绳卡的外壁上，解决了直接在电梯钢丝绳上安装应变片导致固定不佳的问题。采用应变片监测电梯钢丝绳的张力变化，当电梯钢丝绳发生张力变化时，上绳卡和下绳卡之间也会发生微小的相对位移，导致应变片产生机械变形，因此应变片的电阻值发生变化，以此检测电梯钢丝绳的张力变化。电控盒内设置有电子线路板，如图3所示。电子线路板集成控制器以及与控制器相接的均值计算模块，电控盒上设置报警模块，控制器接无线通信模块，控制器通过无线通信模块与客户端通信连接，应变片外端通过接线端子引出连接线，连接线分别与控制器和均值计算模块相接。
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图 2 张力检测装置结构图
1—导轨；2—电梯轿厢；3—绳端装置；4—弹簧；5—电梯轿顶；6—绳卡；7—应变片；8—钢丝绳；9—曳引机；10—制动器；11—曳引轮；12—导向轮；13—电控盒；14—对重装置
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图 3 张力检测装置
7—应变片；8—钢丝绳；13—均值计算模块；16、17—绳卡；18—信号传导线；19—报警模块；20—客户端；21—接线点
每个钢丝绳上至少设置一个应变片，应变片的总数为n个，n为不小于3的正整数，n个应变片分别检测得到电梯钢丝绳的应变量，并将检测应变量分别传入控制器中的均值计算模块，n个应变片的检测应变量分别计为Y1、Y2…Yi…Yn，Yi表示第i个应变片检测得到的检测应变量，均值计算模块根据公式
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计算得到均值应变量Y，并将均值应变量Y传入控制器。控制器根据公式ΔYi=|Y-Yi|计算ΔYi，ΔYi表示第i个应变片检测得到的检测应变量Yi与均值应变量Y的差值，若ΔYi>αY，即认为电梯钢丝绳张力不均，其中α表示应变量偏差比例，0<α<20%。
控制器将报警信息发送给报警模块，控制器将报警信息、检测应变量及均值应变量均通过无线通信模块发送给客户端，方便维保人员及时采取调整措施。
（1）该张力检测装置利用电梯现有结构，直接在绳卡上安装应变片，结构设计相对合理，使用操作方便，制造成本较低。实现钢丝绳张力检测自动化的同时，对钢丝绳张力实现实时监测。
（2）该装置尚未做出产品实物样品，其成本与测试精度需进一步试验研究。
4、结语
通过以上分析可知，曳引绳张力与平均值偏差应引起电梯安装和维保单位的足够重视，应该严格按照GB7588—2003及GBl0060相关条款的要求，做好相应的维护保养和自检工作。虽然TSGT7001没有提到“曳引绳张力与平均值偏差均不大于5％”的条款，但其第三条提到“监督检验和定期检验是对电梯生产和使用单位执行相关法规标准规定、落实安全责任，开展为保证和自主确认电梯安全的相关工作质量情况的查证性检验”，所以检验机构应当在施工单位自检合格的基础上实施监督检验，发现自检不到位应责令整改，以确保电梯安全经济运行。
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