엘리베이터 - 밸런스 계산

로프식 엘리베이터(주1)에서는 2가지 중요한 밸런스(balance)의 계산/평가가 있다. 첫번째는 카측과 균형추측간의 중량에 대한 밸런스(시스템 밸런스)이고 두번째는 카 자체의 상하좌우 밸런스(카 밸런스)이다. 

 

1. 시스템 밸런스의 계산/평가

 

카가 최하층에서 최상층까지 움직이면 로프의 중량의 변화가 발생한다.  그리고 로프중량의 변화와 더불어 주행케이블의 중량변화도 발생한다. 로프 중량의 변화와 주행케이블의 중량변화를 상쇄시키기 위해서(토크 변동을 최소화하고 전동기 용량을 줄이는 목적이다) 통상 보상 수단(체인,로프)를 적용하는데 이때 정확한 보상수단의 단위길이당 이론적인 중량을 계산하고 이에 가장 근접한 보상수단을 선택할 필요가 있다.

 

로프식 엘리베이터는 구동기에 와이어로프를 걸어 한쪽에 카(car)를 다른쪽에는 균형추(counter weight)를 매달고 와이어 로프가 걸려있는 권상기의 도르래를 회전시켜 카를 오르내리게 하는 엘리베이터를 말한다. 균형추는 카의 상대편에 위치하여 엘리베이터 권상(traction)을 보장하는 역할과 전동기의 부하를 줄이는 역할을 한다. 균형추의 총중량은 빈카의 하중에 그 엘리베이터의 사용 상황에 따라 적재하중의 35~50%의 중량을 더한 값으로 하는 것이 보통이다. 적재하중의 몇 %를 더할 것인가를 오버밸런스율이라 한다. 

 

시스템 밸런스의 계산/평가의 순서는 다음과 같다.

 

1) 오버밸런스율의 결정

2) 이상적인 보상수단의 단위길이당 중량 계산

3) 실제적인 보상수단의 선정

4) 토크 변동율 계산/평가

 

 

 

 

2. 카 밸런스의 계산/평가

 

카는 통상 상하좌우의 가이드 장치(슈/롤러)에 의해서 레일을 따라 움직인다. 빈카 상태의 카의 무게 중심을 최대한 레일의 중심이 되도록 만들기는 하지만 어느정도의 편하중은 실용상 문제가 없기 때문에 허용한다. 다만, 카가 최하층에서 최상층까지 움직이면 카 하부에 매달려 있는 주행케이블이나 보상 수단은 그 위치에 따라 카의 상하좌우 반력을  변화 시키게 되며 이 반력을 계산하고 가이드 장치가 허용하는 반력이내인지 반드시 확인하여야 한다.  더불어 승객의 탑승에 의한 편하중(주2)도 반력계산에 고려해야 한다.

 

카 밸런스의 계산/평가의 순서는 다음과 같다.

 

1) 카의 무게 중심 계산에 따른 가이드 장치의 반력 계산 (통상 무시하기도 한다)

2) 카 하부에 매달려 있는 장치(주행케이블, 보상수단등)에 의한 반력 계산

3) 계산 반력이 가이드 장치의 허용반력 이내인지 평가

 

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주1) 법적으로는 전기식 엘리베이터라 한다. 유압식과 대비하기 위해 전기식이라는 용어를 사용하였다. 로프식이라는 용어도 적절한 표현은 아니다. 차라리 권상식(트랙션식)이라고 표현하는 것이 좋을 것 같다. 승강기 안전관리법 시행규칙 [별표1] 승강기의 구조별 또는 용도별 세부종류에 따르면 전기식 엘리베이터는 "로프나 체인등에 매달린 운반구가 구동기에 의해 수직로 또는 경사로를 운행되는 구조의 엘리베이터"로 규정되어 있다.

 

주2) [별표22] 11.2.3.4 “정상적인 사용” 및 “추락방지안전장치가 작동” 하는 경우의 하중에서, 카의 정격하중 Q는 가장 불리한 위치에서 카 면적의 3/4에 균등하게 분포하는 것으로 한다. 다만, 협의 후 다른 하중 분포 조건으로 결정한다면, 이를 기반으로 추가적인 계산을 해야 하고, 최악의 경우가 고려되어야 한다.

 

주3) balance: 밸런스라고 하는것이 맞으나 발란스라고 현장에서는 말한다. 심지어는 바란스라고도 한다.

 

2023.1.23.

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