液壓升降平臺(tái)設(shè)備組成及優(yōu)缺點(diǎn)

近幾年，以“水”為主要元素的演出越來越普遍，其中包括一些自然水域中的室外實(shí)景演出，甚至一些劇院、秀場(chǎng)等室內(nèi)表演場(chǎng)所也逐漸配置大型表演水池。通常，這些水秀舞臺(tái)配置有水中升降臺(tái)，能在演出過程中瞬間將水域變成干舞臺(tái)，滿足表演區(qū)域的“干”“濕”變化。

在水中使用升降臺(tái)，除了需要升降臺(tái)本身具備在水下正常運(yùn)行的能力，還需要考慮設(shè)備防腐、設(shè)備對(duì)水體的污染、電氣安全、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的便利等各種問題。因此，水中升降臺(tái)性能的好壞將直接影響到演出運(yùn)

營。

水中升降臺(tái)按其升降方式可以分為三大類：液壓傳動(dòng)、鋼絲繩牽引、升降柱頂升。這三類升降臺(tái)又根據(jù)使用要求演變出若干種不同的形式。筆者就液壓剪刀撐升降臺(tái)進(jìn)行討論與研究，以供同業(yè)參考與借鑒。

（圖片源于網(wǎng)絡(luò)，非本文配圖）

液壓剪刀撐升降臺(tái)在水中的使用比較普遍。通常用于升降行程較小、升降速度要求不高的場(chǎng)合。使用案例：萬達(dá)漢秀劇場(chǎng)。

1 原理與設(shè)備組成

典型的液壓剪刀撐升降臺(tái)由臺(tái)面板、臺(tái)面鋼架、剪刀撐、液壓缸、液壓管路、液壓泵站等組成，如圖1所示。

圖1 液壓剪刀撐升降臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成

1塊升降臺(tái)一般需要布置2組以上的剪刀撐，每組剪刀撐通常采用2個(gè)液壓缸。每組剪刀撐內(nèi)的2個(gè)油缸在運(yùn)行時(shí)需同步，油缸內(nèi)自帶位置傳感器，通過控制系統(tǒng)控制其***動(dòng)作保證兩個(gè)油缸的伸出距離一致。各組剪刀撐在安裝時(shí)其起始角應(yīng)相同，否則，在運(yùn)動(dòng)過程中將導(dǎo)致剪刀撐的上支點(diǎn)位置不一，從而無法同時(shí)頂升升降臺(tái)面。液壓升降臺(tái)由于采用多個(gè)油缸推動(dòng)、同步性要求高，設(shè)計(jì)和安裝時(shí)需特別注意。

1.1液壓泵站

液壓升降臺(tái)是由液壓泵站提供動(dòng)力。液壓泵站在遠(yuǎn)離水區(qū)的位置，通過供油管路為液壓缸提供動(dòng)力。當(dāng)升降臺(tái)需要使用時(shí)，將事先開啟液壓泵站的液壓泵。升降臺(tái)在使用過程中，即使升降臺(tái)不動(dòng)作，液壓泵也將持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。為使設(shè)備故障狀態(tài)下能回到起始狀態(tài)，通常還為液壓泵站配置手搖泵或小功率電力驅(qū)動(dòng)液壓泵。

1.2液壓介質(zhì)

由于液壓系統(tǒng)不可避免地存在泄漏問題，為減少對(duì)水質(zhì)的污染，或?qū)ρ輪T身體的影響，其液壓介質(zhì)不能使用常規(guī)的液壓油，而是采用可降解的液壓油或純水。采用可降解液壓油的液壓系統(tǒng)與常規(guī)的油液壓系統(tǒng)相比較，除了介質(zhì)不同，并無明顯區(qū)別。目前，國內(nèi)外的水中升降臺(tái)大多采用這種形式，而采用純水液壓的液壓系統(tǒng)有較大區(qū)別。主要是由于水的黏度非常低，導(dǎo)致系統(tǒng)的壓力低、密封和潤滑性能差；另外，還存在氣蝕、水垢等現(xiàn)象，純水液壓系統(tǒng)的元器件也需要用不銹鋼制作。純水液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)在**范圍仍是一種正在深入研究并不斷獲得發(fā)展的技術(shù)。設(shè)備主要依賴進(jìn)口，投資大、運(yùn)營費(fèi)用高，后期的備品備件也要依賴國外，因而極少使用。

1.3剪刀撐

剪刀撐的使用可使升降臺(tái)僅需要較淺的機(jī)坑即可提供較大的行程。對(duì)單級(jí)或雙級(jí)剪刀撐而言，剪刀撐機(jī)構(gòu)也作為導(dǎo)向使用。但是隨著剪刀撐級(jí)數(shù)的增加，舞臺(tái)臺(tái)面晃動(dòng)會(huì)有不同程度的增加，當(dāng)對(duì)臺(tái)面晃動(dòng)要求高的時(shí)候，則需要配置額外的導(dǎo)向來支持升降臺(tái)面的穩(wěn)定性。剪刀撐采用鋼結(jié)構(gòu)制作，外表面經(jīng)油漆處理。油漆的質(zhì)量要求較高，需滿足水下防銹的需求。剪刀撐的鉸接部位需要采取潤滑措施，并在外側(cè)做有效密封，以便延長潤滑油被水稀釋的時(shí)間。

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1.4液壓缸

液壓缸采用不銹鋼制作，內(nèi)部需帶有位置傳感器。由于需要多缸同步，液壓缸的制作精度要求較高。

1.5運(yùn)行速度檢測(cè)和控制

采用液壓剪刀撐的升降臺(tái)并不直接檢測(cè)其運(yùn)行速度，而是通過讀取液壓缸內(nèi)部的位置傳感器數(shù)據(jù)，通過軟件計(jì)算出升降臺(tái)的運(yùn)行速度。升降臺(tái)的升降速度與液壓缸的速度也不成線性比例關(guān)系。經(jīng)計(jì)算的升降臺(tái)速度將反饋給液壓控制系統(tǒng)，并通過調(diào)整液壓缸供油管路的流量來實(shí)現(xiàn)速度的控制。

1.6位置檢測(cè)

液壓升降臺(tái)的位置一般可以由液壓缸內(nèi)部的位置傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算獲得。但為了獲得升降臺(tái)面的準(zhǔn)確位置，則需要單獨(dú)設(shè)置一套拉線編碼器。編碼器可安裝在水中，采用IP68防護(hù)等級(jí)，能長時(shí)間浸水使用；也可以采用防護(hù)等級(jí)較低的編碼器，安裝在水池附近的干區(qū)，通過鋼絲繩引入水中，與升降臺(tái)臺(tái)面連接。

1.7鎖定機(jī)構(gòu)

為了增加臺(tái)面在特定位置的穩(wěn)定性，并使其能承受更大的載荷，可在一些特定位置設(shè)置鎖定機(jī)構(gòu)。鎖定機(jī)構(gòu)的設(shè)置還可以消除因液壓系統(tǒng)內(nèi)泄引起的臺(tái)面下沉。鎖定機(jī)構(gòu)采用液壓驅(qū)動(dòng)，其動(dòng)力源來自于升降臺(tái)的液壓系統(tǒng)。

1.8電氣隔離

當(dāng)水中有演員表演時(shí)，為了避免因設(shè)備漏電造成演員觸電的風(fēng)險(xiǎn)，需考慮水下電氣安全，通常的做法是采用電氣隔離和等電位聯(lián)結(jié)等。電氣隔離即強(qiáng)電部件安裝在遠(yuǎn)離水域的位置，進(jìn)入水體的管路用非金屬材料，確保水池內(nèi)外的金屬構(gòu)件不進(jìn)行物理連接。對(duì)于液壓管路而言，需將進(jìn)入水體前的某一段管路采用非金屬材料。

2 液壓剪刀撐升降臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1優(yōu)點(diǎn)

技術(shù)成熟可靠，故障率低，在國內(nèi)外有較多使用案例；

承載能力大；

對(duì)土建的要求簡(jiǎn)單，除了機(jī)坑底部的預(yù)埋受力要求，無其他土建需求；

電氣隔離措施簡(jiǎn)單。

2.2缺點(diǎn)

多缸同步控制難度大；

速度的精準(zhǔn)控制難度大；

維護(hù)難度大；

存在漏油的風(fēng)險(xiǎn)，易污染水質(zhì)。