开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法[0002]大型体育场，尤其是一些国际上的大型体育场，通常会采用巨型活动开启式屋顶，例如南通体育场是目前国内第一个采用巨型活动开启式屋顶的体育场，横向最大尺寸为262.458m，纵向最大尺寸为265.460m，主拱桁架中距约40m，主拱与次拱桁架中距约20m，整个屋顶钢结构用量11000T。[0003]巨型活动开启式屋顶由于部件多，操作复杂，极易在开合过程中出现错误，造成使用的不便，为确保屋顶运行的安全性和确保开闭试验的一次性成功，需要对活动开启式屋顶进行反复、多次的调试，确保开合的准确性。然而现有的实践中，存在球面屋顶带来多点驱动超静、因钢结构挠曲变形所引起的活动屋顶与固定屋顶难以吻合适配等难题，给活动开启式屋顶的调试、使用带来一定的不便。
[0004]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法，同步性精度高，系统运行可靠性高和安全性高。[0005]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:[0006]一种开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法，其特征在于，包括如下步骤:[0007]步骤一，调试操作准备，采用单倍率卷扬机系统驱动单片活动屋顶；
[0008]步骤二,启动控制系统,将“停止/自检/启动”旋钮旋到启动状态,开始启动屋面；工控机显示界面上显示系统工作时的各种参数；屋面将按设定的距离，自动加速、减速，最后停止在通过行程输入器设定的目标位置上；
[0009]步骤三，打开定位和锁止装置，屋顶驱动机构在主拱滑行轨道上设有多道常闭型制动卡紧装置，保证屋顶可以安全可靠地停止在任何位置；
[0010]步骤四，钢丝绳的同步牵引控制，PIC控制器发出的数据采集指令通过扭矩及位移传感器采集屋盖位置和钢丝绳受力情况,经过数据处理的函数公式S- 1020^.进行运





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算，从而调节卷扬机牵引速度，保证活动屋盖平稳的同步移动，在完全开启和完全闭合位置均有传感器做出极限位置响应，保证屋盖移动到位；
[0011] 步骤五，启动台车、加载和纠偏系统，在闭合过程中，通过设置在台车导轨上的力传感器、速度传感器及位移传感器测定闭合过程的活动屋顶姿态，通过设置在台车导轨上的力闭环和位置闭环的调节，保证台车所受牵引载荷的分配，保证屋顶同步对中行走，当接近全闭合位置时，依靠全闭位移传感器，活动屋顶实现对位闭合，直到屋顶完全闭合后，插销装置锁紧，这时牵引驱动装置放松钢丝绳，使活动屋顶的全部载荷转移到插销装置上；开闭驱动机构由交流电供电，变频调速器驱动力闭环和位置闭环实现闭环控制，分组位置闭环纠偏；
[0012]步骤六，台车支撑的载荷状况实时监测，每片屋盖各安装有台车，用于支撑屋盖，并负责完成轨道行走，台车分别以主拱为滑行轨道，并沿拱梁分布，在卷扬机通过钢缆牵引活动屋盖的同时，台车随动滑行，共同支撑着整个屋盖的移动，各台车根据来自垂直和水平方向的力传感器采集到的受力信息，判断屋盖与行走轨道之间的相对位移，由PIC控制器通过运算后对台车姿态做出实时判断，如果台车的受载状况或位移超出了所对应的机械或钢结构设计的极限值52吨，那么PIC控制器会发出警告指示，并停止台车的行进和屋盖的移动；
[0013]步骤七，对屋盖进行整体空间姿态调整，在屋盖开合过程中，通过总线网络实时检查台车的姿态、动作，当数据采集处理统计到某片活动屋盖上超过22台台车同时或相继做出朝同一方向的横向偏移，判断出整个屋盖发生整体侧滑，此时可采用自动方法停止屋盖行走，然后利用台车自身纠偏功能做出相应调整；
[0014]步骤八，闭合后的控制锁紧屋盖装置——安全插销，在屋盖闭合后，控制系统可发出指令启动位于活动屋盖边缘的电动插销，暂时将两片屋盖紧密连接起来，中央处理器会接收并分析处理由传感器传输的数据信息，判定出安全插销的插入和抽出是否到位，将“插销/拔销”旋钮旋到“插销”状态，分别按下各拱的“锁销”按钮，确保插销装置锁紧后，两片屋盖保持稳固的闭合状态，直至需要敞开时在行抽出，此时屋盖上的位移传感器会实时地监视其位置变化；
[0015]步骤九，开闭操作步骤，闭合行程:启动控制系统，打开定位和锁止装置，启动台车、均载和纠偏液压系统，控制员发出关闭屋盖指令，启动牵引驱动装置，带动屋盖逐渐闭合；在闭合过程中，通过力传感器，速度传感器，位移传感器测定闭合过程的活动屋盖姿态，保证各台车所受载荷的均衡，保证屋盖同步对中的行走，实现高精度的对位闭合，当接近闭合位置时，随动锁紧螺母启动，直到闭合位置后，随动锁紧螺母停止，这时牵引驱动装置放松钢丝绳，使活动屋盖的全部载荷转移到锁紧螺母上；开启行程:启动控制系统，打开定位和锁止装置，启动台车均载和纠偏液压系统，控制员发出屋盖开启指令，驱动机构向闭合方向加力，直至随动螺母全部达到正常工作位置，驱动机构带动屋盖开启；在开启过程中，变频电机工作在逆变状态，并依靠电液伺服制动器做辅助制动，通过力传感器，速度传感器，位移传感器，测定开启过程中活动屋盖的姿态，保证各台车所受荷载的均衡，保证屋盖同步对中的行走，实现高精度的到位控制，当接近全开位置时，下随动锁紧螺母启动，直到屋盖落在下挡块上时，随动螺母停止，这时牵引钢丝绳上的荷载，全部落在下挡块上，锁紧螺母处于微间隙保持状态；
[0016]步骤十，调试关闭，关闭系统，将“停止/自检/启动”旋钮旋到“停止”状态，关闭系统；关闭电源，按下“电源”急停开关。
[0017]一种开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法，其特征在于，所述单倍率卷扬机的数量为4套，每套卷扬机采用6个液压马达、I个减速机和I个大齿圈驱动机构。
[0018]一种开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法，其特征在于，步骤四中的调节卷扬机牵引的速度为7?12m/min，从而保证活动屋盖平稳的同步移动。
[0019]一种开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法，其特征在于，步骤五中的纠偏方法为:为了防止屋架变形和制造误差造成行走台车过载，在行走台车上设置液压调整装置，用于调整载荷，可防止台车过载，在台车上还设有反钩轮，用于保证屋顶系统可靠，每个台车上设有液压压紧的水平导向轮，通过工控总线的控制信号，水平导向轮辅助牵引系统对活动屋顶进行水平和回转的纠偏。
[0020]一种开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法，其特征在于，步骤六中每片屋盖安装的台车数量为20-25台，台车的总数量为40-50台。
[0021]一种开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法，其特征在于，步骤六中每片屋盖安装的台车数量为22台，台车的总数量为44台。
[0022]一种开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法，其特征在于，步骤七中也可以采用手动方法停止屋盖行走，手动控制纠正屋盖的整体侧滑，纠正量可人为控制也可自动设定，之后可继续进行屋盖原来的闭合或开启动作。
[0023]一种开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法，其特征在于，所述活动屋盖除全开或全闭状态外，屋盖可按要求停留保持在任意位置，使其处在非完全敞开或完全合拢的状态，具体位置可人为通过标定手柄灵活设定；无论在全开还是全闭状态下或是在开闭中间位置都能保证活动屋顶在极限条件下的安全，屋顶开闭驱动系统采用钢丝绳-卷筒传动形式，开闭驱动机构均固定于机房内，主控制器安装在中央控制室；开闭驱动机构由交流电供电，变频调速器驱动力闭环均载，分组位置闭环纠偏，依靠变频调速能力实现无极调速，实现等加速启停，实现无冲击传动；
[0024]一种开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法，其特征在于，所述交流电为380V。
[0025]本发明的开合屋顶系统动力驱动及控制设备同步驱动调试方法的技术原理为:运用数学中的几何原理、物理学中的牛顿定律，通过钢丝绳由设在地下室8个机房内的卷扬机多台液压马达同步驱动牵引，使40-50台台车支撑活动开合屋顶在6根主拱架的轨道上运行，在调试过程中测试记录6根主拱架(分别标柱为A、B、C、D、E、F)上台车横向位移与行走长度之间的对应函数关系(正弦函数Y= sinA，A在0-π )，从而确定同步驱动调试的最佳运行技术参数数值；屋顶关闭时，在卷扬机多台液压马达同步驱动牵引下，活动屋顶沿圆弧形轨道运行缓缓上升，直至最顶部，屋顶开启时，卷扬机反向运转，在活动屋顶自重作用下，活动屋顶沿轨道徐徐下降，直到最底部。驱动系统采用两套液压动力系统分别为卷扬机两侧的6台由低速大扭矩液压马达、制动器和行星减速机组成的液压回转装置提供动力，再由6个小齿轮对两侧的2个末端大齿圈进行传动，使卷筒旋转。采用了 6点液压同步驱动，使得末端大齿圈受力均匀，受力点分散，整体设备的冗余度和可靠性有了较大增长。
[0026]本发明涉及的材料及设备见表1:
[0027]表I主要机具和试验设备表
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