舞台机械设备调试与设备自检

【摘 要】介绍舞台机械设备调试和设备自检的详细过程，并从中得出启发，以供业内借鉴。

【关键词】舞台机械；设备调试；设备自检；标准；规范

文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2018.06.009

Debug and Self Inspection of Stage Mechanical Equipment

DUAN Hui-wen

（Former owners" committee of National Grand Theatre， Beijing 100031， China）

【Abstract】The author introduces the detailed process of commissioning and self inspection of stage machinery and equipment， and draws inspiration for reference in the industry.

【Key Words】stage machinery； equipment commissioning； equipment self inspection； standards； specifications

1 设备调试工作

舞台机械调试和设备自检在整个舞台机械工程中具有重要作用和意义，是工程验收前工程承包商为保证设备安装质量的自我验证，也是保证设备系统的所有技术参数和工艺性能全面达到合同要求的必须步骤。设备调试工作包括机构、参数的调节测试和试运转，是设备自检前一项重要工作，设备自检工作包括施工方对工程设备进行的全面检查与分项参数测试，设备自检开始前，必须完成设备调试。设备调试是设备安装就位后可以运转前的重要工序。实际工作中，设备调试和设备自检工作可以按顺序完成，也可以交叉进行。为叙述方便，本文按顺序分别说明。

1.1 设备调试的目的

（1）检验设备的安装准确性与质量，使设备从整体上满足工艺参数及整体性能测试的要求；

（2）检查测试部件及整机功能，逐个确认设备的性能参数，逐项确认设备的工艺性能；

（3）按要求检查设备及设备组运转情况，特别注重合同约定的同类设备组的四种（锁定型、安全型、连锁型和自由型）运动类型的實现，以及台上台下设备的关联运动（场景参数）的实现；

（4）检查电气及控制系统的安装质量与操作性能，多数性能在机械设备的性能测试和运动测试中得到验证，要特别注重供电系统和工程管理功能的检查与测试；

（5）对调试过程发现的问题逐一分析解决；

（6）设备调节测试合格后应按设计文件要求进行试运转，设计文件没有明确规定时，设备试运转的时间（各机构运转时间的总和）不宜小于0.5 h。

1.2 调试的准备

（1）与调试运转有关的建筑、结构、（永久）供电等工程施工完成；

（2）机械及电气、控制设备等安装工作全部完毕，施工记录和资料齐全；

（3）设备操作运行手册已经完成；

（4）材料、工机具、检测仪器等齐备；

（5）必要的消防及安全防护设施齐备；

（6）机械设备按设计要求加注润滑油（或脂）；

（7）参加试运转的人员，熟悉设备的构造、性能和设备技术文件，并掌握设备操作规程；

（8）开始调试前，必须检查急停按钮和维修开关，急停按钮（包括区域急停按钮和舞台急停按钮）状态良好，维修开关处于关闭状态；

（9）设备及周围环境应清扫干净、无杂物堆积；

（10）封闭调试设备周围和工作现场；

（11）检查现场并确认在调试设备运动全行程内无人员停留；

（12）确认调试工作进行中操作人员活动区域安全。

1.3 基准调试

基准调试是指为进行设备系统测试所必须具备的基本条件而进行的调试，它是一切参数测试的基础条件。基本准测试主要包括：

（1）舞台平面标高、平面度及其误差测量。

作为测量、检测基准面的舞台平面是一个极其重要的平面，舞台平面标高是衡量设备系统总体安装质量的重要数据之一，也是校核与建筑标高的差别、确定台仓标高（配合双层升降台的层高）和机坑标高、确定舞台木地板打磨（新建和更换）工艺尺寸的依据，通常安装工程商应做永久性标记，作为今后剧场大修（特别是台下设备）或剧场改造时设备定位的基础数据。由于一般工程上误差不大，作为设备系统测试使用的基准面，通常只要其平面度误差（即高度差）在设计规定范围内（例如±2 mm）即可作为相对标高和测量基准使用。

（2）对升降设备（有双制动器）进行额定载荷下的单制动器制动测试（制动器的制动力矩在设备出厂时已经调好，但需要进行单独测试和验证）。

（3）电动吊杆和单点吊机所设定的下限位高度尺寸（即舞台面到吊杆下表面）调试。

该尺寸是设备使用时位置参数设置的参考基础。台上设备的高度位置都是从舞台面向上计量的，有时需要用该尺寸加上某数值得出，因此，需要对所有吊杆（或单点吊机）所设定的下限位高度尺寸进行测量，并规定出误差（例如设备停位误差的二分之一）。实际工作中发现，很少有剧场对此进行精细调整，在同一高度指令（即吊杆下限位）下，吊杆的实际高度位置差别达2 cm～10 cm以上。因此，必须逐台进行调整才能符合要求。除此以外，还应对该尺寸规定允许误差，例如为设备停位误差之半，这样才能保证技术参数中规定的停位误差的实际测量结果。

（4）现场实际位置（高度、距离、速度等）数值与控制台显示数值的一致性调试。

现场实际数值与控制台标定数值的误差对测量值的影响更大，这个数值误差会直接影响所有的后续测量结果。实际验收工作中对此普遍忽视，所以，此项基准核查更应引起足够重视。应对实际数值与控制台标定数值的一致性规定更严格的误差，例如行程高度或位置两者的差值应小于1 mm。

1.4 设备调试的原则和步骤

（1）调试工作要遵从先电气系统和控制系统后机械设备、先空载后满载、先低速后高速、先单机后成组设备的基本原则；

（2）首先对供电系统（含硬件）进行测试；

（3）然后进行电气操纵及控制系统（含仪表）的模拟调整试验，即不带机械设备的操作试验；

（4）机械和电气、控制系统联合（带机、带负荷）调整试验，即进行所有设备参数与工艺性能的相关测试，同时也验证控制系统的大部分功能；

（5）检查控制系统的其他工程管理功能；

（6）每台设备调试完毕，关闭该设备驱动装置电源，每天工作结束后，控制系统关机并关闭总电源。

1.5 单台设备调试重点

1.5.1 基本原则

在行业标准WH/T27-2007《舞台机械 验收检测程序》中规定，要测试的项目原则上都要进行调试，以下提出的内容都是最基本的项目。

其中包括：供电电源（主供电电源和UPS电源）功能调试；安全开关（行程和超行程开关、松绳开关、跳槽开关、防剪切开关、防挤压开关、安全防护装置及其与主机的连锁开关、设备锁定装置位置开关以及急停开关等）调试；安全回路（含过载保护回路、制動器控制回路、急停回路、连锁控制回路等）调试；设备的性能参数（载荷、速度和调速性能等）调试；设备运动精度（停位精度、同步精度等）调试；设备的各种运动状态（单台或成组）调试；以及控制系统特性（操作人员身份准入及密码、操作台盘选择优先及排它、操作模式以及其他工程管理功能等）调试等基本内容。

1.5.2 主要设备调试重点

设备调试包括单台设备调试和相关成组设备调试。

单台设备调试的内容主要包括：设备初始位置核定、设计速度（或速度范围）核定、运动限制范围（行程及行程开关）调校、载荷（额定载荷和超载保护）核定、安全装置（开关或回路）调校等。

成组设备调试的内容主要包括：成组运动形式（关联运动、非关联运动等），成组运动安全控制（联锁条件、同步误差、场景参数、速度误差等）等。

设备的调试与控制系统的调试是密不可分的，往往通过设备性能的调试达到大部分控制性能调试的目的，而且控制系统的调试在前，设备的调试在后。

前文1.5.1节所述应作为普遍性调试内容，所有设备及系统都要遵守。另外，针对主要设备调试容易忽视或特别重要的部分，提出下列内容作为几个主要设备设备的重点调试内容以供参考。

（1）防火幕

下极限位置钢丝绳松紧情况，检查幕体下边缘与台面木地板的接触状况（在机械设计上国内外的差距是，国外的设计有弹性机构检测提升钢丝绳的松紧）；手动紧急下降时间（总时间和后2.5 m行程的下降时间）；手动紧急下降装置与电动运动的连锁。

（2）大幕机

正常位置时，大幕幕布下沿与舞台地板间的间隙情况（不漏光，运转阻力又不大；手动拉幕装置与电动拉幕装置的连锁（将摇把作为连锁机构是机械设计改进的内容之一）；对开与提升或对开与斜拉两种运动方式的连锁。

（3）电动吊杆

松绳开关激发时及激发后的动作反应：即吊杆上升运动时松绳开关不会激发；松绳开关激发、故障处理后，设备的首次运动方向只能是上升，然后才能下降，以免再次松绳。

跳槽开关激发时及激发后的动作反应：即吊杆下降运动时跳槽开关不会激发；跳槽开关激发、故障处理后，设备的首次运动方向只能是下降，然后才能上升，以免再次跳槽。

上极限（冲顶）开关测试；过载保护回路测试；同步运动即锁定型编组测试（国内控制系统与国外的差距是不能实现超同步误差后的停机动作）；安全型编组即一组吊杆的复杂速度编组测试（国内控制系统与国外的差距是达不到速度偏差控制，也无法实现安全型编组）；自由型编组（一台设备误差其他设备运动情况）测试；编组运动时急停（区域急停或全部急停）开关（开关激发时及激发后的动作）测试；备用驱动装置（含与主驱动装置的连锁）测试；默认设定速度测试（国内控制系统与国外的差距是因为没有速度偏差控制，也就没有默认速度设定）；与相应位置主升降台的场景参数测试（国内控制系统与国外的差距是基本上没有场景参数控制的设定）。

（4）单点吊机（固定式和移动式）

松绳开关激发时及激发后的动作反应；跳槽开关激发时及激发后的动作反应；上极限（冲顶）开关测试；过载保护回路测试；同步运动即锁定型编组测试；安全型编组即一组单点吊机的复杂速度编组测试；自由型编组测试；编组运动时急停（区域急停或全部急停）开关测试；对移动式单点吊机应变更吊物点位置2～3次，专门测试停位精度，合格后再重复上述项目。

（5）乐池升降台

防剪切开关（开关激发时及激发后的动作、有座椅库时注意下方）；与升降栏杆的连锁；与进乐池门的连锁；同步运动即锁定型编组测试（国内控制系统与国外的差距是不能实现超同步误差后的停机动作）；备用驱动装置测试（注意与主驱动装置的连锁；急停（区域急停或全部急停）开关：开关激发时及激发后的动作。

（6）主升降台

载荷测试；升降台定位于舞台面时插销的运动程序；插销在舞台面位置时升降台的水平位置误差；防剪切开关（注意产生剪切的几种情况、开关激发时及激发后的动作、双层台时注意下层台的装置设置）；同步运动即锁定型编组测试（国内控制系统与国外的差距是不能实现超同步误差后的停机动作）；自由型编组测试（一台设备误差其他设备运动情况）；升降台与下部台仓防护门的连锁；升降台与防护网的连锁；升降台与车载转台的组合运动（连锁程序及动作）；升降台与侧车台的组合运动（连锁程序及动作）；升降台与演员升降小车的组合运动（连锁程序及动作）；备用驱动装置测试（注意与主驱动装置的连锁）；与相应位置电动吊杆的场景参数测试；急停（区域急停或全部急停）开关测试：开关激发时及激发后的动作。

（7）车载转台

内（外圈）的停位精度；内（外圈）的同步精度；摩擦驱动装置冗余（四台开三台）测试；车台的停位误差；设定车台到任一升降台的组合运动（连锁程序及动作）急停（区域急停或全部急停）开关测试。

（8）侧车台

防碰撞开关（开关激发时及激发后的动作）测试；停位误差测试；同步编组运动即锁定型编组测试（国内控制系统与国外的差距是不能实现超同步误差后的停机动作）；自由型编组测试；侧车台与升降台的组合运动（连锁程序及动作）；急停（区域急停或全部急停）开关：开关激发时及激发后的动作；

1.6 设备调试的目标

设备调试要达到的终极成果是：

（1）确认电气系统、机械系统和控制系统的安装质量已经达到标准要求，可以投入正式使用；

（2）舞台机械设备的性能参数和工艺功能已经完全达到合同的约定；

（3）控制系统的参数和全部功能（包括工程管理功能）已经完全达到合同的要求；

（4）工程系统所有设备可以进行有监理方和业主方代表参加的自我检查。

总之，通过设备调试（性能参数试验、运动模式和运动精度试验、工艺功能试验），使工程设备系统处于最佳状态，再经过自检进而迎接设备工程验收，是调试工作的最终目的。

2 施工单位设备自检

2.1 外观检查

通常包含的内容有：安装状况（设备数量和型号符合设计图纸等）、钢结构（焊接质量与变形情况等）、电气柜布置和接线（布线接头坚固、美观、标志鲜明、资料袋完整等）、涂装（漆膜强度与厚度合格、无漏刷等）。

2.2 设备调试

舞台机械设备性能参数、运动模式和运动精度试验，以及工艺功能测试的具体内容应按前文1.5.1节所叙述的内容进行逐台、逐项的测试，不能遗漏。為方便使用，本文按台上设备和台下设备分别提出检查项目总表，供承包商的现场项目经理参考，见表1、表2。

2.3 电气与控制设备检测项目

这是当前验收监测工作中比较薄弱的环节，下述内容供参考。

2.3.1 电气设备

（1）硬件测试

主供电继电器：继电器在开机测试时处于断开状态时，系统不能运行；控制继电器：断开任一子系统控制继电器，该系统不能运行；编码器接线：断开编码器插头接线，该系统不能运行；总线：断开任一路总线，相关传动不能运行，其他路不受影响；DC两路转换：手动转换后，重启系统，系统能正常工作；隔离开关：驱动隔离开关，通过主操作台、控制柜均不能使其运行。

（2）供电测试

关闭一路供电，系统自动切换至旁路供电；关闭UPS一路供电，系统自动切换至旁路供电；关闭UPS两路供电，系统自动切换至电池供电。

（3）急停测试

区域急停：激活台上急停，台上设备不能运行，台下设备可以运行；激活台下急停台下设备不能运行，台上设备可以运行；控制台面板急停：激活急停按钮，运动设备或全部设备不能运动，并错误信息并显示。

（4）应急模式测试（大多数国内设计无此功能）：任一设备在控制面板上转换成应急模式，该设备只能以30﹪额定速度运行。

2.3.2 控制系统

（1）验证设备测试时所需的所有功能：设备性能测试时进行验证。

（2）连续动作组合运行：侧车台与主升降台的组合运行程序；车载转台与主升降台的组合运行程序；演员升降小车与电动活门的组合运行程序。

（3）操作次序优先测试：选择控制柜旁操作，主控制台或其他控制台不能作相同操作；选择就地面板操作，主控制台或其他控制台不能作相同操作；对同一设备（或设备组），不同操作设备之间先选者优先，后选者不能运行。

（4）台上、台下设备场景参数运转：设定场景高度尺寸，升降台上升或吊杆下降时，两设备维持相同距离不会相撞（被动设备会自动启动以保持距离）。

（5）密码管理：每次登录须有用户身份密码。

（6）显示确认：位置、速度、行程等设定值能动态显示。

（7）设备参数默认值（大多数国内设计无此功能）：当速度设定超出设计值时，设备以默认值运行。

（8）编组与修改：选设备进行设备编组，在设备运行前进行设备修改或删除。

（9）参数设定及修改：设置运行参数和目标位置等，在设备运行前进行修改。

（10）确认打印机：打印资料。

（11）急停状态显示：查看急停时显示情况。

（12）运行记录查看。

（13）关机程序：关闭电源——不间断电源（UPS）启动——（10分钟后）计算机关机——（5分钟后）UPS关机。

（14）确认设备备份功能：主升降台使用备用驱动设备升降；电动吊杆使用备用驱动设备升降；车载转台的车台（在有4个驱动装置时）用3个驱动装置运行，转台（周边多个驱动时）减少1个驱动装置驱动。

（15）其他：语言切换功能确认；帮助功能确认；对讲系统确认；警示灯（或铃）确认。

3 结语

综上所述，可以得到以下启发：

（1）舞台机械设备的调试、自检工作是一项严谨细致的重要工作，是设备系统达到预定性能参数和功能的基本保证，也是工程验收前最后的工序，供应商的工程管理部门和项目经理一定要认真完成。

（2）当前，设备调整和设备自检工作存在的主要问题是，没有相关的国家或行业标准从技术上规范设备调整和设备自检工作，使这项工作自始至终在过程管理中受控，从根本上脱离个人或环境的影响或干扰。

笔者曾在《演艺科技》2016年第6期杂志发表的《浅谈舞台机械与设施的制度化管理》一文中对制度化、标准化进行了讨论，此处对有关的论点做一重述：“制度化管理的实质是以科学的理念确定制度、规范，作为组织协作行为的基本机制，主要依靠独立于个人的、科学合理的理性权威实行管理”。“为在一定的范围内获得最佳秩序和最佳社会效益，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的一系列活动，称为标准化。在经济、技术、科学和管理等各种社会实践中，通过标准的实施达到获得最佳秩序和社会效益的结果。标准化的实质是通过制定、发布和实施标准，达到工作实施的统一；标准化的目的是获得最佳秩序和社会效益”。“对标准化领域中需要协调统一的技术事项所制定的标准，称为技术标准。它是从事生产、建设及商品流通的一种共同遵守的技术依据”。在该文末尾，笔者提出了对剧场管理有关的九个方面应建立的几十个标准项目，有待实施。实际上，还缺少舞台机械设计方面的标准。

（3）在设备调试和设备自检范畴内，当前最紧迫最需要制定的标准规范（供业内参考）有：

①舞台机械工程总体调试规范；

②单项舞台机械性能参数与工艺功能调试规范；

③舞台机械设备调试记录编写规定；

④舞台机械工程设备自检指南；

⑤单项舞台机械设备参数及功能自检方法；

⑥舞台机械自检报告编写规定等。

笔者希望行业协会和舞台机械设备专业技术委员会能组织有关厂商和技术专业人员，尽快完善标准，为规范设备调试和自检工作作出贡献。

（编辑 薛云霞）