舞台刚性防火幕液压阻尼系统使用说明

舞台刚性防火幕是大型文化场所(剧院、会堂等)消防强制性安装的设备，安装在舞台内侧台口的上方。舞台刚性防火幕幕体以多级速度自动切换实现自由下降，按此要求故设计了一种新型的舞台防火幕液压阻尼系统。对阻尼系统在幕体大自由下降速度时(阻尼回路阀口全开时)的阻尼力进行了分析计算，确定了提升幕体的钢丝绳所需的小拉力。
图1是舞台防火隔离幕示意图：

A防火隔离幕驱动机 B平衡重 C钢丝绳 D吊点滑轮 E幕体

在正常情况下，幕体在驱动机的驱动下可以电动上升或下降，也可以手动打开电动机制动器使幕体自重下降。特别在发生火灾后断电或紧急情况下，幕体只能依靠自重下降，所以在驱动机中装有液压阻尼系统，幕体自重下降过程中液压阻尼系统可根据关闭台口的时间和安全要求按设定好的三级速度逐级降速，下降过程中自动切换，直至关闭舞台台口。

图2是舞台防火隔离幕驱动机示意图：
1联轴器 2减速电机 3液压阻尼系统 4钢丝绳卷简 5丝杆 6螺母撞块 7松闸钢丝绳 8松闸机构


减速电机带动钢丝绳卷筒旋转，同时通过链条传动带动丝杆旋转，使螺母撞块左右移动，用以拨动液压阻尼系统的行程换向阀进行速度切换。
当工作人员在舞台面上拉动钢丝绳松开电动机制动器时，卷筒在幕体重力作用下旋转放下幕体，安装在电动机尾部的液压马达通过流量变化而改变液压马达转速，从而改变钢丝绳卷筒转速，达到控制幕体自由下降速度的目的。

1 液压阻尼系统结构设计及工作原理：
1．1 液压阻尼系统结构设计：

a)实物图 b)液压原理图
1补油杯 2液压马达 3电磁换向阀 4.5.8节流阀 6.7行程换向阀 9集成块 10单向阀

如图3所示，液压阻尼系统主要由补油杯、液压马达、电磁换向阀、节流阀、行程换向阀、集成块、单向阀以及管路、接头等组成。液压马达装在电动机尾部的马达支架上，并通过联轴器与电动机轴联接。电磁换向阀、节流阀、行程换向阀全部装在集成块上成一集成部件，安装在安装板上。
补油杯通过单向阀与液压马达的进出油口连接，集成块、液压马达等通过管路、接头等连接成一个四回路并联的闭式液压回路，如图4所示：

1．2 液压阻尼系统工作原理：
由图3可知，液压阻尼系统是一个四回路并联的闭式液压回路，可实现三种自由下降速度的自动变换，当幕体电动升降时，液压阻尼系统不起阻尼作用。
工作原理如下：件5节流阀、件6行程换向阀与液压马达组成一个速度控制回路，件4、件7与液压马达组成另一个速度控制回路，件8与液压马达组成第三个速度控制回路，件3电磁换向阀与液压马达组成一个开关控制回路。
幕体三级自由下降速度的大小由节流阀(4、5、8)调节。行程换向阀(6、7)为常开式，电磁换向阀3为常闭式。当电动机旋转时液压马达、比例丝杆同时旋转，使旋合在比例丝杆上的螺母撞块能左右移动。当幕体提到高位置时，螺母撞块与行程换向阀之间的距离大。幕体电动上升或电动下降时，电磁换向阀通电打开，与液压马达组成一液压回路，因回路中没有阻尼元件，所以油液由液压马达出口通过电磁换向阀直接流到马达入口，不论螺母撞块是否撞到行程换向阀，系统都不起阻尼作用；当剧场发生火灾断电时，由安装在剧场舞台口内侧的手动拉闸装置通过钢丝绳使电动机制动器松闸机构动作，松开电动机制动器，幕体在自重作用下自由下落，同时螺母撞块不断与行程换向阀接近，此时，因为螺母撞块还没有撞到任一行程换向阀，由行程换向阀(6、7)、节流阀(4、5、8)所组成的三个速度控制回路全部相通，所以这时液压油流量大，液压马达转速高，从而钢丝绳卷筒转速高，幕体下降速度快；当螺母撞块撞到行程换向阀7时，阀7由通变成断，液压油不能通过此回路，而只能通过另外两条回路，液压油流量减小，液压马达转速降低，从而钢丝绳卷筒转速降低，幕体下降速度变慢；依次螺母撞块撞到阀6，阀6又由通变断，油液只能通过阀8调定的一个回路，液压马达转速低，幕体下降速度慢。通过以上阻尼系统的作用，使钢丝绳卷筒产生了三种不同的转速，从而使幕体产生了三种不同的自由下降速度，既满足了迅速下降的要求，又满足了安全下降的要求。幕体的下滑速度如果没有阻尼系统的作用，幕体D会在自重作用下以重力加速度的运动状态迅速下滑，这会造成严重后果。当液压回路中液压油减少产生部分真空时补油杯中的油液通过单向阀及时向回路中补充液压油。
根据剧场使用要求和相关标准，本机构可以随意调节每级速度的大小、每级速度段的长短、幕体总下降时间，通过增加节流回路还可以设定更多速度级。
2 节流阀全开时阻尼力计算及卷筒钢丝绳小拉力确定：
2．1 阀口全开时的阻尼计算：
图4是液压阻尼系统的计算简图。
幕体自由下降时，下降速度由3个节流阀控制。由液压阻尼系统工作原理及图3液压原理图可知，节流阀8控制幕体下降的低速度，实际调定的阀口开度很小，流量很小，所以，当幕体快速下降时，系统中的液压油几乎全部通过4、5两个节流阀回路，节流阀8回路在此可忽略不计。这样，当4、5两个节流阀节流口开到大时，应满足幕体大下降速度的要求。从而确定幕体提升钢丝绳的小拉力，计算简图简化成图4的并联回路结构。
因本系统是循环回路，管径相同，两截面在同一水平面上，所以两个截面上的位能、动能和静压能相等。
舞台防火幕一般很少使用，但是，一旦发生火灾事故，防火幕按规定快速下降封闭台口。所以，液压阻尼系统能在较低温度下和搁置较长时间的情况下正常工作。所以下列计算全部按10℃ 温度计算油液粘度。
2．2 卷简钢丝绳小拉力确定：
为了幕体以要求的高速度下降，则卷简钢丝绳小拉力能克服液压阻尼系统的压力损失。
3 结论：
3.1 防火隔离幕驱动机使用液压阻尼实现多级自由下降速度的自动切换，方法简单，工作可靠。
3.2 通过对阻尼系统的计算可以看出，系统压力损失与油液粘度、油管直径和长度、液压件数量与规格等密切相关，因此尽量使用较低粘度的液压油，增大管径、缩短管长以及应用较大规格的阀类元件等都能降低压力损失。