国家会议中心二期开合屋面传动系统技术研究与应用（1）

1?工程概况

国家会议中心二期项目屋面长458?m，宽158?m，总面积约7万m ² ，包括金属屋面、开合屋面和玻璃采光顶，屋面整体效果如图1所示。开合屋面设置在南、北花园，是整个工程的最高点51.85?m，总面积约3?000多m ² ，为目前会议中心开合之最。开合屋面平面布置如图2所示。

图1?屋面整体效果

图2?开合屋面平面布置示意

南花园开合屋面由两块33?m×20.8?m和一块36?m×20.8?m组成，全长108?m，其关闭/开启状态 分格如图3所示；北花园为一块独立开启，尺寸为45?m×20.8?m，其关闭/开启状态分格如图4所示。开合屋面位于屋面的中部，主体形式为张悬梁结构，玄长72?m，拱高约7?m，屋盖关闭/开启状态剖面图如图5所示。

（a）

（b）

图3?南花园关闭和开启状态分隔示意

（a）南花园关闭状态分格图；（b）南花园开启状态分格图

（a）

（b）

图4?北花园关闭和开启状态分隔示意

（a）北花园关闭状态分格图；（b）北花园开启状态分格图

（a）

（b）

图5?示意屋盖关闭/开启状态剖面

（a）关闭状态；（b）开启状态

2?开合屋面主要性能及技术参数

开合屋面采用浮动式多点同步驱动形式，主要性能及技术参数见表1。

表1?开合屋面主要性能及技术参数

   

3?重难点分析

（1）开合面积大，总面积达3?000多m ² ，单扇最大为450?m ² 。

（2）屋盖自重大，最大一扇约55?t，最大驱动力须达到199.8?kN。

（3）采用有效的台车及轨道的结构、合理的台车及轨道布置、安全可靠的驱动方式是开合屋顶项目成功的关键。

（4）台车应具有水平导向及防倾覆能力，确保屋盖的运行安全，而且能适应水平误差和变形，防止脱轨和卡轨发生，使得屋盖在各种荷载下能平滑顺利开合。

（5）轨道跨度大，台车数量多，应确保其同 步性。

（6）驱动系统应具有安全性、可靠性和高精度要求。

（7）如何实现竖向密封胶条在关闭状态下为一个紧密的压缩过程，而在开启状态又要脱离结合面，减小摩擦也是一个主要难点。

（8）屋面水密性、气密性要求高，如何做到不漏水是工程的重难点。

4?技术要点及设计思路

4.1?工作模式

开合屋面工作模式包括自动开合、手动调试开合和遥控开启2种模式。自动开合模式是在电气控制系统的控制下，既可同时开启或关闭所有屋盖，也可以单个开合屋面运行；手动调试开合模式是每组屋盖的单片屋盖可以单独运行，用于设备调试及维修；遥控开启模式是通过遥控器可按任意模式开启或关闭 屋盖。

4.2?闭合行程

开合屋面的闭合行程包括：启动控制系统，操作员发出关闭屋盖指令→打开安全锁和制动装置→启动驱动电机→缓慢加速到设定速度→同步驱动2片开合屋面逐渐闭合→减速、停止、制动→启动安全锁。在闭合过程中，通过变频器、位移传感器测定闭合过程的开合屋面位置状态，通过力闭环和位置闭环的调节，保证2片屋盖同步运行。当接近全闭合位置时，通过变频调速器，逐渐减低行走速度，准确到位 停止。

4.3?开启行程

开合屋面的开启行程包括：启动控制系统，操作员发出屋盖开启指令→打开安全锁和制动→启动驱动电机→缓慢加速到设定速度→屋盖逐渐开启→减速、停止、制动→启动安全锁。在开启过程中，通过变频器、位移传感器，测定开启过程中开合屋面的位置状态，通过力闭环和位置闭环的调节，保证屋盖多片开合屋面同步开启。当接近全开位置时，通过变频调速器，逐渐减低行走速度，准确到位停止。

开闭驱动机构由交流380?V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。

4.4?完整的监控检测系统

开合屋面的正常运行是通过电气控制系统中完整的测量检测系统实现各类信号的反馈控制。对于屋盖的运行应有一套完整的监控检测系统：位移测量反馈系统；扭矩测量反馈系统；侧向变形适应系统环境状况的测量反馈系统；故障自动报警和紧急停止系统；紧急停止系统。