剧院舞台机械维护

[提要]目前越来越多的剧院或舞台上安装的带有电力驱动和机械传动的机械设备称为舞台机械设备，由于技术的发展和需求的多样性。简单的手动设备或临时设备，如机械道具、手动通孔等仍按其常规习惯称呼，不归入舞台机械设备。舞台电动吊杆在初应用的时候要有一个磨合时间，此阶段不仅是人机适应的环节，也是设备自我适应的一个环节。那么舞台机械的日常使用与维护如何进行呢？今天，舞台维保网小编联合XR技术网、酒吧设计网、丁丁舞台技术培训中心、思成舞台设计有限公司、相关安装企业技术主管、部分生产厂家再结合一些可以查询的公开技术资料，整理并分享了舞台机械的日常使用与维护一文，用于舞台机械设备的维护维保，让您从事舞台技术工作事半功倍！

剧院舞台机械是用于舞台演出的专用机械设备，舞台机械包括：

XR技术网袁普清艺术总监认为，剧院舞台台上机械、台下机械、升降舞台、伸缩舞台、旋转舞台、活动假台口、灯光吊笼、灯光电影银幕架、升降系统、电动吊杆机、双出轴电动吊杆机、单出轴电动吊杆机、一次排滚筒式电动吊杆机、手电两用无级调速拉幕机、变频调速拉幕机、电动对开拉幕机；

宋城大剧院的舞台机械的主要设备包括：

网架上的灯光吊杆

网架上的灯笼

网架上的雷峰塔

飞人威亚

吊桥

城门楼

激光刀的升降台

移动金山寺

水面升降台系统

地下室升降台系统等等

设备使用与PLC控制系统：

舞台维保网付世武总监认为，吊杆是一种悬吊装置，装在舞台上空，用它提升景片、挂设幕布、悬吊灯具等舞台用传统的舞台吊杆控制系统多采用继电器、接触器控制方式。由于剧场中的吊杆数量很多，所需要的继电器、接触器数目庞大接线复杂，造成控制系统的可靠性很差。可编程控制器是传统的继电器接触器控制方式与计算机技术的完美结合，具有可靠性高。另外，目前的PLC都具备通讯接口，可以与其它PLC或计算机组成网络控制系统。这些特点决定了PLC是舞台吊杆控制器系统的首选对象。为了便于系统的监控和管理，控制系统应具有良好人机对话窗口，即需要上位机对系统进行监控和管理。近年来，由于组态技术的发展，基于通用组态软件，以IPC为上位监控机，以PLC为数据采集和控制机而构成的集散式(分布式)控制系统是主流方向。舞台吊杆的控制也理当顺应了这一特点。

（1）吊杆控制要分别考虑过流过载保护、松绳保护、上下运动互锁等条件。

（2）定位吊杆、灯光吊杆的速度为0.3m/s，编码器每个脉冲对应2mm。

（3）调速吊杆的调速范围0～50HZ。

（4）变频调速用端子控制。

（5）计算机控制还应具有编程功能，就是将整个剧目需要运行的设备设置成多个场次，通过时间和位置控制，编成程序，在上位机监控下，按单场／全场两种方式运行。为此应建立过程数据库，用来储存输入的数字量、模拟量、数字输出、模拟输出或者计算块、功能块等过程控制的指令代码，通过应用程序来完成一个控制或监视。拟要解决的关键问题,控制系统必须达到较高的可靠性，

具体的措施有：

(1)采取自动控制和手动控制两套系统，互为备份；

(2)采用分散控制，集中管理的模式。上位机仅起管理、监控、显示、编辑、保存等作用，控制功能由可靠性较高的可编程控制器控制，而且每道吊杆由各自独立的PLC控制，相互不影响。

2、定位精度——吊杆的定位精度必须满足演出要求，但精度也不是越高越好，一般为5mm即可。要达到这个精度，必须采用高速计数方式。

3、界面友好性——这是任何系统都应具备的条件，吊杆控制系统也不例外。

6基于PLC的舞台机械控制

2.     系统概述

2.1舞台机械设备的功能与特点舞台机械种类繁多，运动形式变化多样，结构庞大，且无统一标准，设备运行速度、空间位置变化丰富多彩，推、拉、升、降各种组合变化灵活。按舞台机械在舞台中的空间位置可将舞台机械分为台上部分和台面部分。台上部分主要是防火大幕、对开大幕、假台口、灯光渡桥、灯光吊笼、吊杆类、吊挂类和幕类机械，实现升降和水平运动；台面设备包括主升降台、侧车台、后车台、大转台、车台、车台补台等等。

舞台机械的组成部件：

1——支撑装置；2——承载装置；3——驱动系统

2.结构件

主要承载结构的构造设计应力求简单，受力明确，传力直接，尽量降低应力集中的影响。

结构设计必须考虑到制造、检查、运输、安装和维护等的方便和可能性，露天工作的结构应避免积水。

对于需要在使用现场作整段拼接的大型结构，宜采用8.8级以上的螺栓连接。次要构件，一般用4.6级。

吊杆一般采用圆管或矩形管以及组合桁架结构，管壁厚不应小于2.5mm，杆体应平直、无扭曲变形。

确定杆体结构时应注意，由分配到有效载荷导致的两个吊点之间的扰度应小于两吊点间距的1/200。

杆体的接头应尽量少，接头处应采用芯轴与管子配合并焊接牢固。

金属结构的走台应有防滑性能，当采用穿孔钢板或格栅板时，应尽量减小孔或格子的尺寸，以防物件坠落。

因使用和检修需要设置的工作平台及工作人员有跌落危险的部位均应设置牢固的栏杆，栏杆高度不小于1.05m，并设有间距为350mm的水平横杆，底部设置高度不小于70mm的挡脚板。

栏杆应能承受1KN/m的水平荷载。

3.钢丝绳

钢丝绳宜选用符合GB/T8918-2006重要用途钢丝绳规定的无油镀锌钢丝绳，钢丝绳必须有试验报告和产品检验合格证。

钢丝绳的安全系数必须等于或大于10，其中单点吊机、载人飞行设备所用钢丝绳的安全系数必须等于或大于12.。

钢丝绳最少应有两根（单吊点设备除外），钢丝绳受力应当均衡，避免承载不均造成钢丝绳缠绕及吊挂物旋转。

钢丝绳端部的固定连接应选用与钢丝绳直径相匹配的的合金浇注锥形接头、编制接头、楔形接头、钢丝绳夹、铝合金压制接头等固定。

采用钢丝绳夹连接时，绳夹数量不得少于3个，绳夹数量与绳夹间距与钢丝绳直径有关。

6.驱动滑轮

用于摩擦驱动的驱动滑轮，其节圆直径应不小于钢丝绳直径的40倍。

7.卷驱动滑轮是通过滑轮绳槽与钢丝绳之间的摩擦力驱动载荷的。

卷筒组件

电力驱动的卷筒应采用单层卷绕卷筒。单层卷绕卷筒的节圆直径不应小于钢丝绳直径的25倍。

钢丝绳绕进或绕出卷筒时，钢丝绳偏离螺旋槽两侧的角度不应超过3°，不符合此规定的应设排绳机构。

卷筒应有合适的长度，每一根缠绕在卷筒上的钢丝绳至少有两圈安全圈，在卷筒一端或另一根钢丝绳起端处至少有一圈绳槽的间隙。

钢丝绳尾在卷筒上的固定，可采用压板、楔块等方式，固定一定要可靠、牢固，有防松或自紧的性能。若采用压板固定，每根钢丝绳端的压板数量不少于3块。

8.驱动装置

悬吊设备必须使用两个独立的制动器，每个制动器都必须有足够的力矩，每个制动器应在合理的制动距离内制动1.25倍的额定载行走驱动装置可采用单制动器。

制动器与电动机电源应联锁、受控，制动器只能在电动机电源接通时才能松开，并保持或控制载荷。

卷扬机和其它类似的电力驱动装置根据用户要求可配有辅助传动机构,辅助传动装置可经手动结合，并在低速情况下操作设备。手动操作离合器应电气联锁，以防在手动操作时电气传动装置通电操作。采用电动的辅助传动装置其速度在额定（或最高）速度的10%和25%之间。辅助传动装置必须在设备旁就地操作。

9.电动机

电动机一般采用全封闭风冷交流异步电动机或伺服电动机。电动机的绝缘等级不低于F级，外壳防护等级不低于IP54。

吊挂设备的驱动电动机可按断续工作制设计。

10.保护装置

悬吊设备应配有限位开关、超程开关、松绳检测、过载检测等保护装置。

悬吊设备应设置上升及下降限位开关，上升限位开关必须设置两套。限位开关必须保证在任何负荷及速度下从任何方向撞击都能以规定的精度重复动作。

超程开关动作时必须保证该设备的供电电源能够被切断，且留有适当的安全距离。

松绳检测装置的动作应能迅速终止钢丝绳进一步松弛，在查看后根据不同原因采取不同方法来排除故障，将松弛的钢丝绳绕回卷筒。松绳检测装置的工作状态应在操纵监视器上有显示。

一般通过电机电流或测力传感器来确定超载，其设定值通常为额定载荷的1.2倍。一旦超载检测装置检测到超载后，控制系统应能迅速停止设备运行，以便排除故障。

二、剧院术语和定义

承载件：舞台机械设备中直接承受载荷的部件。

承载设备：除承载件以外、包括驱动机械在内的承受载荷的机械设备部分。

驱动系统：用于实现承载件及载荷的运动以及保持的、从原动机到承载件传动机构为止的动力部分。

承载件传动机构：舞台机械设备驱动系统中，直接使承载件运动的部件。

额定载荷：设计规定的，设备运动时所能承受的标定外载荷。

安全工作载荷：在正常操作条件下，承载设备可以安全工作的、不考虑惯性力的最大载荷。

名义载荷：安全工作载荷与操作时产生的惯性力之和。

标定静载荷：设计规定的，设备静止状态时所能承受的最大外载荷。

二、剧院舞台机械设计载荷

1.升降台

当升降台台板（单层或双层）作为舞台地板一部分使用时，其标定静载荷为5.0kN/㎡。只为艺术目的设置且不作为舞台地板一部分使用的升降台例外。

升降台局部载荷不宜大于标定静载荷的2倍。

升降台上层台板或下层台板的额定载荷为2.5kN/㎡。

演员升降小车如停止时作为舞台地板使用，则其标定静载荷为5.0kN/㎡。演员升降机的额定载荷为1.5kN/㎡。

升降台台板处应能够承受一个至少为1/20额定载荷的水平力。

辅助性设备如补偿升降台、辅助升降台等一般无额定载荷要求，如果有则不宜大于1.0kN/㎡

2.车台

当车台作为舞台地板一部分使用时，其标定静载荷为5.0kN/㎡。

车台的额定载荷为2.5kN/㎡。

3.转台

当转台作为舞台地板一部分使用时，其标定静载荷为5.0kN/㎡。

转台的额定载荷为2.5kN/㎡。

若单台设备总的标定静载荷超过200kN时，其总的标定静载荷按200kN计算。

若单台设备的总的额定载荷超过50kN时，其额定载荷可降为1.0kN/㎡，但其总的额定载荷不得少于50kN。

日常使用规范与日常维护

在使用设备之前要对钢丝绳.滑轮.限位.控制系统.安全保护装置。

空载运行至少2遍以上。

对有问题的设备要及时修理。

严格按照操作规范进行操作。

按照一天一下检一月大检一季一大休的原则。

对演员进行充分培训。

做好应急演练工作等等。