技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
马达驱动调试方法，特别是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。
背景技术
[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。
发明内容
[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 进行运算，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、1个减速机和1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1主要机具和试验设备表
[0028]
[0029]
[0030] 本发明工法执行以下标准、规范和技术文件：
[0031] 1、《钢结构设计规范》GBJ17-88
[0032] 2、《建筑
结构载荷规范》GB50009-2001
[0033] 3、《液压系统通用技术条件》GB3766-83
[0034] 4、《液压元件通用技术条件》GB7935-87
[0035] 5、《
液压缸实验方法》GB/T15622-95
[0036] 6、《液压系统总成出厂检验技术条件》JB/T58207-93
[0037] 7、《液压测量技术通则》JB/T7033-93
[0038] 8、《液压元件清洁度评定方法及液压元件清洁度指标》JB/T7858-95[0039] 9、《液压
气动用O形
橡胶密封圈沟槽尺寸和设计计算准则》GB3452.3-88[0040] 10、《液压气动用
管接头及其附件公称压力系列》GB7937-87
[0041] 11、设备制造厂家提供的《设备安装、操作、实用
说明书》等随机技术文件。
[0042] 本发明的有益之处在于：1.确保了使用、运行时的安全及
质量，同时在很大程度上降低了成本；2.传动结构整体性好、易于维修和冗余度高，可靠性强，当2台减速机发生故障时，能够保证其它设备仍可正常工作；3.造价和运行成本低、系统可靠性高、对
电网的干扰性小，液压马达同步性精度高，系统运行可靠性高和安全性高，本方法源于调试工作的实验，可操作性强，整个开合过程平稳无噪声。
附图说明
[0043] 图1是本发明的开合屋顶驱动台车运行主拱剖面示意图；
[0044] 图2是本发明的开合屋顶台车分布示意图；
[0045] 图3是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流程示意图。
[0046] 图中附图标记的含义：
[0047] 1.台车，2.球面屋盖，3.轨道梁，4.卷扬机。
具体实施方式
[0048] 以下结合附图和具体
实施例对本发明作具体的介绍。
[0049] 结合图1和图3，以南通体育场为例，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，包括如下步骤：
[0050] 步骤一，调试操作准备，本项目中活动屋顶采用卷扬机多点液压马达同步驱动，在发出操作指令前，应该根据卷扬机4和各拱日检查报表进行操作前的检查，采用4套单倍率卷扬机4系统驱动1137吨的单片球面屋盖2，两片活动球面屋盖2共采用8套卷扬系统进行同步驱动，其中每套卷扬机4采用6个液压马达+1个减速机+1个大齿圈驱动机构。
[0051] 步骤二，启动控制系统，(1)将“停止/自检/启动”旋钮旋到启动状态，开始启动屋面；(2)工控机显示界面上显示系统工作时的各种参数；(3)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。
[0052] 步骤三，打开定位和锁止装置，为了安全保护，屋顶驱动机构在主拱滑行轨道梁3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，但是该工况不是屋顶的正常工作位置，屋顶在正常情况下，必须停止在完全开启或完全闭合的位置。
[0053] 步骤四，钢丝绳的同步牵引控制，由于驱动设计使两片屋盖各4条钢缆牵引屋盖开合，故必须确保4条钢缆牵引的行进过程严格同步，沿6条主拱平滑地滑动，并且控制策略能保证移动距离同步和可控；控制方法为：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 进行运算，从而调节卷扬机牵引速度为10m/min，从而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。
[0054] 步骤五，启动台车、加载和纠偏系统，(1)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1所受牵引载荷的分配，为适应活动球面屋盖2纵向变形，在台车1上设置了球形
轴承机构以及自动调整系统，移动屋盖由移动台车1多点支撑，台车轨道梁3位于固定屋盖的主拱上；轨道梁3共有对称的6道，南北边两道不设牵引装置，仅在中间4道设牵引，台车1
支点共44个，每片22个，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，活动球面屋盖2实现对位闭合，直到球面屋盖2完全闭合后，插销装置锁紧，这时牵引驱动装置放松钢丝绳，使活动球面屋盖2的全部载荷转移到插销装置上；(2)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，所述纠偏方法为：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1上设置液压调整装置，用于调整载荷，可防止台车1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1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。
[0055] 步骤六，台车支撑的载荷状况实时监测，每片屋盖各安装有22辆台车1，用于支撑屋盖，并负责完成轨道行走，台车1分别以6条主拱为滑行轨道梁3，并沿拱梁分布，在卷扬机4通过钢缆牵引活动屋盖的同时，台车1随动滑行，共同支撑着整个球面屋盖2的移动，各台车1根据来自垂直和水平方向的力传感器采集到的受力信息，可准确判断球面屋盖2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，如台车1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，PIC控制器会发出警告指示，并停止台车1的行进和球面屋盖2的移动。
[0056] 步骤七，对屋盖进行整体空间姿态调整，在球面屋盖2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球面屋盖2上超过22台台车同时或相继做出朝同一方向的横向偏移，判断出整个球面屋盖2发生整体侧滑，此时可采用自动方法停止球面屋盖2行走，然后利用台车1自身纠偏功能做出相应调整。
[0057] 步骤八，闭合后的控制锁紧屋盖装置——安全插销，在球面屋盖2闭合后，控制系统可发出指令启动位于活动球面屋盖2边缘的电动插销，暂时将两片球面屋盖2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，两片球面屋盖2保持稳固的闭合状态，直至需要敞开时在行抽出，此时球面屋盖2上的位移传感器会实时地监视其位置变化。
[0058] 步骤九，开闭操作步骤，(1)闭合行程：启动控制系统，打开定位和锁止装置，启动台车1、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，带动球面屋盖2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球面屋盖2姿态，保证各台车1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；(2)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，控制员发出球面屋盖2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，驱动机构带动球面屋盖2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球面屋盖2的姿态，保证各台车1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，直到球面屋盖2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。
[0059] 步骤十，调试关闭，(1)关闭系统，将“停止/自检/启动”旋钮旋到“停止”状态，关闭系统；(2)关闭电源，按下“电源”急停开关。
[0060] 上述活动屋盖除全开或全闭状态外，球面屋盖2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球面屋盖2在极限条件下的安全，球面屋盖2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380V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。
[0061] 本发明的调试记录参数见表2。
[0062] 表2开合屋盖运行调试记录参数表
[0063]
[0064]
[0065] 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，除上述设置外，其不同之处在于，所述步骤四中的调节卷扬机牵引的速度为7m/min，从而保证活动屋盖平稳的同步移动；所述步骤六中每片屋盖安装的台车数量为20台，台车的总数量为40台；所述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。
[0066] 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，除上述设置外，其不同之处在于，所述步骤四中的调节卷扬机牵引的速度为12m/min，从而保证活动屋盖平稳的同步移动；所述步骤六中每片屋盖安装的台车数量为25台，台车的总数量为50台。
[0067] 本发明的特点包括：1.本方法通过采用“液压动力系统+液压回转装置+液压回转装置末端大齿圈+卷扬机卷筒”多点液压驱动形式能够得到控制台车轨道跑偏的技术参数，不但确保了安全、质量，也在很大程度上降低了成本；2.本方法解决了传动结构整体性不好、不易维修和冗余度不高，可靠性不高以及2台减速机发生故障时，不能保证其它设备仍可正常工作的难题(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)。
[0068] 该工法由于采用多台液压马达同步驱动调试，减少了大量设备的投入，提高了安全性，调试工艺简单，智能化精确操作非常方便，以从工程实际效果(消耗的物料、工时、造价等)上，与传统作法相比，节省工程
费用400万元。见表3(以南通体育场为例)：
[0069] 表3经济效益表
[0070]
[0071]
[0072] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
