從2014上海寶馬展看塔機的技術發(fā)展趨勢

賈澤輝/JIA Ze-hui（中國建筑科學研究院 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000）

本刊特稿 Special Article

從2014上海寶馬展看塔機的技術發(fā)展趨勢

賈澤輝/JIA Ze-hui
（中國建筑科學研究院 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000）

2014年11月25～28日，bauma China 2014在上海新國際博覽中心隆重舉行，高聳林立的塔機群成為室外展場上空最搶眼的風景。國內(nèi)主流塔機制造企業(yè)悉數(shù)亮相，室外展場共有永茂建機、徐工、虎霸、廣西建機等16家企業(yè)的23臺塔機參展，如表1所示，除此之外，四川建機、豐匯、正興、方圓、鴻達等企業(yè)在室內(nèi)展館也展示了最新的產(chǎn)品和技術。

1 2014上海寶馬展上的塔機

永茂建機

圖1 永茂建機展出的STT2200平頭塔機和STL1460C動臂塔機

表1 bauma China 2014室外展場參展塔機

永茂建機在2014上海寶馬展上展出了兩臺超大型塔機（圖1）—STT2200-100t平頭塔機和STL1460C-64t動臂塔機，是本屆展會展出的最大和第二大塔機，彰顯了永茂建機在該領域的領軍地位。兩臺塔機在室外展場格外醒目，吸引了眾多國內(nèi)外客戶的關注，其“雙出繩變幅機構”、“高強材料應用”、“多樣化臂架組合”、“雙油缸式頂升系統(tǒng)”、“雙制動卷揚控制”等設計細節(jié)使塔機安裝更加安全可靠，塔機操作更加簡單快捷的同時還充分體現(xiàn)了節(jié)能減排綠色環(huán)保設計理念。據(jù)悉，除展出的兩臺大型塔機當場售出外，永茂建機還現(xiàn)場簽訂超過1億元金額的國內(nèi)外訂單，取得豐碩成果。

STT2200-100t平頭塔機的結構特征是起重臂截面呈倒三角形，倒三角形起重臂截面使得大型平頭塔機起重臂受力更加合理。STL1460C動臂塔機采用了柴油發(fā)動機為動力，擺脫了施工現(xiàn)場無電網(wǎng)供電以及供電容量增容難的困惑，擁有3800L的超大油箱容積，并且配備了1700L的儲油罐，簡單便捷的加油方式，保證塔機擁有強勁的“續(xù)航”能力。塔機安裝形式可采用固定式、壓重式、行走式及內(nèi)爬式等各種形式，可廣泛適用于大型核電、火電站、港口及大型鋼結構廠房項目等各種大型起重工程。

徐工

繼上屆寶馬展推出XGTL1600動臂塔機之后，本屆寶馬展徐工再攜XGT560平頭塔機和XGTL750動臂塔機等兩款新產(chǎn)品參展（圖2）。

XGT560平頭塔機采用全新臂架連接技術，是徐工平頭塔機模塊化設計的創(chuàng)新成果。采用先進的變頻技術，節(jié)能可靠，整機運行平穩(wěn)，就位迅速準確。物聯(lián)網(wǎng)APP應用技術通過手機APP對塔機實施有效的監(jiān)控，使塔機的作業(yè)管理、控制更加方便、有效。

XGTL750塔機是徐工針對超高層建筑及電力建設市場，全新開發(fā)的高效智能動臂塔機。該機最大起重量達50t，最大起升高度可達700m，具有國內(nèi)領先的電力驅動動力系統(tǒng)和整機安全拆裝控制系統(tǒng)，能適應各種狹窄區(qū)域的工況需求。采用徐工自主研發(fā)的拆裝平衡自動檢測報警系統(tǒng)，大幅提升塔機拆裝安全性；另外加強塔機控制系統(tǒng)，擁有PLC+GPS+黑匣子一體化控制，及遠程手機控制功能”，風速顯示和預警、衛(wèi)星定位、遠程無線數(shù)據(jù)傳輸和實時顯示塔機各項吊載參數(shù)，使工況操作與人性化設備管理更方便高效。此外，采用雙缸式內(nèi)爬和外爬系統(tǒng)，H型鋼整體式塔身節(jié)的設計，當兩油缸受力有差異時可自動達到平衡，而外爬頂升一次頂升到位，減少中間的交替頂升環(huán)節(jié)，沿用一貫的超高強鋼技術應用、輕量化設計技術應用，整機重量降低5%～10%。同時，擁有固定式、底架壓重式、行走式等多種安裝形式，可適用于特殊工況需求，尤其配置兩種驅動，燃油動力全液壓驅動與電動機驅動，實現(xiàn)高效作業(yè)效率的同時關注環(huán)保節(jié)能。

圖2 徐工展出的XGT560平頭塔機和XGTL750動臂塔機

廣西建機

廣西建機展出了一款TCT6513-8多位一體平頭塔機（圖3)，最大工作幅度65m，最大起重量8t，額定起重力矩1250kNm，附著式最大起升高度221m。起升機構的電機采用臥式形式，剎車具有自動跟蹤補償功能；整個機構外形緊湊，結構簡單，噪聲低。

圖3 廣西建機展出的TCT6513平頭塔機

TCT6513采用廣西建機特有的多位一體組合結構，把起升機構、變幅機構、回轉機構、變幅小車、吊鉤總成、電氣控制系統(tǒng)、駕駛室、力矩限制器、起重量限制器安裝在回轉上支承總成，回轉上支承總成與回轉下支承、回轉總成集成一體化制造安裝，在生產(chǎn)廠就把整機線路連接好，調試完畢再運到工地，其特點是安裝精度容易控制，零部件集成化程度高，運輸、存放占用空間少，拆裝時，涉及的高空吊裝作業(yè)少，有效解決了塔機維修困難、存放管理混亂、運輸成本高、現(xiàn)場拆裝工藝繁瑣、風險大、效率低、安裝精度難控制的技術難題。

四川建機

本屆寶馬展川建雖未展示塔機整機產(chǎn)品，但其在室內(nèi)展廳展示了最新研發(fā)的起升機構122LVF40（圖4)。該機構為全變頻無級調速，高、低速雙制動器。機構電機功率90kW，最大單繩起重量40kN，單繩工作速度0～180m/min，額定繞繩量700m，適用于C7056、C7036、C7030（16t）、C7022、D230、P7527等機型。2014年，川建推出了C7036、D650、P7527等多款新型塔機，其中C7036尖頭塔機適用于各種高層建筑及水電、橋梁工程，最大起重量16t，端部吊重3.6t，最大工作幅度70m，額定起重力矩335tm，標準節(jié)斷面為2m和2.5m兩種，均為片式組合式標準節(jié)；D650動臂塔機最大起重量50t，端部吊重5.9t，最大工作幅度60m，起升機構采用217LVF系列變頻傳動機構，完全實現(xiàn)無級調速，變幅機構采用BVF系列變頻機構，制動形式為蹄式和液壓式雙制動，回轉機構采用RCV系列無級調速系統(tǒng)；P7527平頭塔機最大起重量18t，端部吊重2.7t，最大工作幅度75m，標準節(jié)斷面分2m和2.5m兩種，固定式最大起升高度分別為60.7m和76.86m，特別適合于群塔作業(yè)。

圖4 四川建機展出的122LVF40起升機構

山東豐匯

本屆寶馬展山東豐匯雖沒有帶來塔機實物參展，但在室展廳展示了近兩年來最新推出的產(chǎn)品模型和技術（圖5)。其中，主導新產(chǎn)品FHTT2800塔機最大起重量125t，最大起升高度80m，配備自主研發(fā)的起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)，具有效率高，覆蓋面廣、安拆便捷、安全性能極佳等優(yōu)點。其部分技術突破若干國內(nèi)塔機的瓶頸，產(chǎn)品性價比突出，為電力建設領域600MW/1000MW機組的鍋爐施工首選機型。

自主研發(fā)的專利產(chǎn)品WGQ600t桅桿式起重機，主鉤額定起重量為600t，副鉤額定起重量為80t，最大起重力矩為276000kNm，具有自重輕、起重量大、工作效率高、穩(wěn)定可靠、轉場運輸安拆便捷、地形及氣候環(huán)境適應強、占用場地小、抗風能力強、安全節(jié)能等優(yōu)點。其與傳統(tǒng)方案相比可大大節(jié)約吊裝費用，突破了重大件水運吊裝時天氣、潮位、浮吊作業(yè)等不良因素的限制。

圖5 山東豐匯室內(nèi)展臺

浙江虎霸

浙江虎霸展出了一臺QTZ550-25（H8045）尖頭塔機（圖6)，是室外展場唯一一臺尖頭塔機。這款塔機采用H型開放式塔身，銷軸連接，受力合理，更加安全、穩(wěn)定、安裝簡便，更易于日常維護、保養(yǎng)。片式套架結構，運輸方便、安裝簡單。全變頻控制，起升采用專用抱閘時序實現(xiàn)零速抱閘?；剞D自動平穩(wěn)技術定位準確無回擺，節(jié)能省電?？梢暼藱C界面，實現(xiàn)電氣故障自診斷、歷史故障查詢分析、快捷維修和保養(yǎng)提醒功能。配置塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)，應用GPRS通信技術，實現(xiàn)短信報警和短信控制，實現(xiàn)PC端和手機實時監(jiān)控塔機的工作狀態(tài)。載重小車、吊鉤配置視頻監(jiān)控器，實現(xiàn)塔機無盲區(qū)作業(yè)。獨特的防雷技術，有效保護電器系統(tǒng)免受雷擊損壞。

圖6 浙江虎霸展出的QTZ550尖頭塔機

馬尼托瓦克波坦

馬尼托瓦克旗下國際知名塔機品牌——波坦展示了MCT200和MCT85兩款平頭塔機新產(chǎn)品（圖7)。其中MCT200平頭塔機最大起重量為10t，最大吊臂長度為65m，臂端吊重為1.75t，獨立高度64.5m，片式魚尾板標準節(jié)，標準節(jié)寬度2.0m。MCT200的設計重視快速安裝，全部上車結構只需要吊運四次就可以組裝完畢。最重的部件組合只有7.9t重，全長65m的吊臂只需要吊運一次就可以安裝好。起重機的設計還重視運輸便易性，三個吊臂節(jié)可以同時放置在一個標準型集裝箱內(nèi)。MCT85平頭塔機最大起重量為5t，吊臂長度為52m，臂端吊重為1.1t，獨立高度40m，魚尾板整體標準節(jié)，標準節(jié)寬度1.2m。這款塔機只需要兩輛卡車就可以運輸起重機的整個頂部結構。兩款塔機都可用作內(nèi)爬式起重機，進行內(nèi)爬式作業(yè)時，MCT 85最大獨立高度為33.2m。

圖7 馬尼托瓦克波坦展出的MCT200和MCT85平頭塔機

中聯(lián)重科

中聯(lián)重科展出了一款其2014年上半年開發(fā)并投入市場的新產(chǎn)品—T8030-25U平頭塔機（圖8)，臂長80m，最大吊重25t，臂端最大吊重3t，獨立高度78.5m，采用片式方榫頭全拼接標準節(jié)，標準節(jié)寬度2.5m。T8030-25U融合了德國JOST技術，產(chǎn)品最大起重力矩達4925kNm，適用于高層建筑、橋梁等項目施工。T8030-25U產(chǎn)品設計理念在沿襲原有的安全可靠、注重性能的基礎上，以人性化、低能耗為出發(fā)點，對原有塔頂、起重臂、起重臂拉桿、爬升套架、上下支座、司機室等主體結構進行優(yōu)化，對平臺、欄桿、連接螺桿、起重臂內(nèi)安全繩等輔助部件進行安全性提升。另外，其安全裝置一應俱全，所有電氣元件均使用一流品牌，安全性和可靠性大大提高。

圖8 中聯(lián)重科展出的T8030-25U平頭塔機

大漢建機

在中小型塔機領域，大漢建機扮演著重要的行業(yè)角色。本屆寶馬展大漢建機帶來了TCT7525-16平頭塔機和CTL260-18動臂塔機兩款新產(chǎn)品（圖9)，開始向中大型塔機尋求突破。TCT7525-16平頭塔機臂長75m，最大起重量16t，端部吊重2.5t，獨立高度54m，采用片式魚尾板標準節(jié)，標準節(jié)寬度2m。CTL260-18動臂塔機臂長55m，最大起重量18t，端部吊重3.1t，獨立高度46.6m。CTL260塔機起升和回轉機構采用變頻控制，具有工作效率高，調速范圍大，無級調速和起制動平穩(wěn)等優(yōu)點。

圖9 大漢建機展出的TCT7525平頭塔機和CTL260動臂塔機

科曼薩－杰牌

科曼薩展示了最新推出的一款額定起重力矩132tm、最大起重量6t的11CJ132平頭塔機（圖10)，最大臂長60m，臂端吊重1.2t，配置1.6m×1.6m×5.5m標準節(jié)。該機采用多配置臂長組合，每減少2.5m可組成一種臂長，還可配置多種不同獨立高度，可根據(jù)工程需要和用戶需求進行配置。配置起升自動換倍率功能，在1分鐘內(nèi)完成雙、單倍率的轉換。11CJ系列塔機采用的整體回轉結構主要是回轉部分的設計更加緊湊，回轉馬達、起升馬達及電控柜和安全監(jiān)控系統(tǒng)在工廠時就預先安裝、聯(lián)接在了回轉平臺上，使安裝、調試及運輸更加容易?；剞D平臺安裝好后，通過兩個插口板就可完成聯(lián)接，縮短了塔機安裝時間。司塔節(jié)與回轉節(jié)間采用新型的螺栓聯(lián)接方式，使采用24kW起升電機的11CJ132最重安裝部件減少到了3.1t，采用37kW起升電機的11CJ160塔機的最重安裝部件減少到了3.8t。

圖10 科曼薩-杰牌展出的11CJ132平頭塔機

京龍

圖11 京龍展出的QP7035平頭塔機和QTD160動臂塔機

眾所周知，京龍在施工升降機行業(yè)占據(jù)重要的市場席位。近年來，京龍也開始發(fā)力塔機產(chǎn)品的研發(fā)與制造，通過并購廣州佳爾華和在西安、天津等地建廠提高了塔機的研發(fā)和生產(chǎn)能力。本屆寶馬展京龍帶來了QP7035-16平頭塔機和QTD160-10動臂塔機兩款產(chǎn)品（圖11)。根據(jù)客戶需求，京龍塔機傳動機構有傳統(tǒng)變極調速和變頻無級調速等控制方式可供選擇。電氣控制系統(tǒng)元件采用國際知名企業(yè)產(chǎn)品，并采用模塊化設計，使系統(tǒng)更為簡潔，可靠性更高。全參數(shù)可視化界面能實時了解塔機各種運行工況，同時具備黑匣子功能。在連接方式上采用總線結構的形式，并在電氣連接中采用接插件連接方式，免用螺絲刀，使塔機各機構電氣部件的裝、拆卸更加簡單方便。

京龍塔機除了采用國內(nèi)塔機常用的安全裝置外，還采用了許多京龍獨創(chuàng)的裝置，確保塔機安全、使用方便。如：獨有的雙電機雙變頻起升機構（專利產(chǎn)品）、變幅鋼絲繩雙重張緊裝置；小車防斷繩溜車和防斷軸裝置；引進標準節(jié)防脫裝置；回轉塔身與起重臂、平衡臂根部連接采用快速接頭等。

2 塔機技術發(fā)展趨勢

我國自20世紀80年代引進國外塔機技術至今已有30年，30年來中國塔機制造取得了長足的發(fā)展，塔機型號規(guī)格不斷完善，塔機性能、質量不斷提高。

1）隨著中國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展，眾多城市高層建筑如雨后春筍般拔地而起，水利、電力、橋梁等大型工程不斷上馬，持續(xù)帶動和刺激著塔機制造業(yè)的技術發(fā)展，國產(chǎn)大型、超大型塔機不斷推出并投入到工程應用當中。bauma China 2014，我們可以深切地感受到各大企業(yè)都在發(fā)力中大型塔機的研發(fā)與制造，而中型塔機平頭化、大型塔機動臂化的趨勢也愈加明顯。

平頭塔機的優(yōu)勢體現(xiàn)在制造和使用兩個方面。制造方面，平頭塔機可更大程度實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，可促進企業(yè)提高工藝裝備和生產(chǎn)手段的現(xiàn)代化，提高生產(chǎn)效率和制造精度，降低生產(chǎn)成本。使用方面，尖頭塔機臂架和拉桿均要在高空連接，拉桿大多為超靜定的復雜系統(tǒng)，不僅安裝復雜，而且一旦有一個部件損壞，就會引發(fā)整個臂架失效導致重大事故，而平頭塔機臂節(jié)特殊的連接方式及沒有塔頭和拉桿，使其吊臂的逐節(jié)拆裝非常簡易、安全，施工過程中如需要改變吊臂的長度時都不需要拆下整個吊臂，高效快捷；起重臂可以直接從卡車安裝到塔機上，可選用較小汽車起重機就完成起重臂的安裝工作，大大降低拆裝塔機對所需起重設備起重能力的要求；平頭塔機無塔頂，適于群塔作業(yè)，減少垂直方向的干擾；平頭塔機起重臂上弦桿和下弦桿在單一方向受力，所受交變應力減少，大大提高了其疲勞壽命，因而應用將會越來越廣泛。

動臂式塔機臂架可俯仰變化，通過改變臂架的仰角達到變幅的目的，起重臂不產(chǎn)生額外的附加力矩，因此塔機的平衡臂可以做得相對較短。對于超高建筑的群塔作業(yè)，動臂式塔機這一優(yōu)勢是水平臂式塔機不可替代的。動臂式塔機變幅的舉高性，使塔機安裝高度相對較低，同時可最大限度減少對施工場地區(qū)域外空間的侵占，大大減少對周圍環(huán)境的干擾，減少了作業(yè)危險區(qū)域，有時成為狹窄地區(qū)唯一可選擇的型式?；痣姀S鍋爐和摩天大樓等現(xiàn)代大型建筑工程大都采用鋼結構或鋼混組合結構，吊裝單元的重量大大提高，動臂式塔機成為現(xiàn)代大型建筑工程不可或缺的設備。

2）隨著塔機設計及制造技術水平的不斷發(fā)展，塔機性能、質量大幅提升。設計方面，計算機技術的深化發(fā)展，改變了塔機的設計理念。有限元分析、疲勞分析、動力學仿真分析的廣泛應用，使塔機的設計計算、受力分析更精確，塔機零部件結構設計更加合理，有效地提高塔機產(chǎn)品的安全性、可靠性，同時大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提升競爭能力。制造方面，塔機受力結構件的焊接過程、關鍵零件的熱處理過程、部件的噴涂過程等均屬特殊過程，有實力的企業(yè)通過采用現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝裝備，優(yōu)化生產(chǎn)制造工藝流程，塔機結構件原材料處理、機加工、焊接、涂裝等工序都在自動化的生產(chǎn)流水線上完成，保證了結構件的加工精度和焊接質量、提高了生產(chǎn)效率。

3）隨著電子技術的不斷發(fā)展，變頻控制技術在塔機產(chǎn)品上的應用成為一種技術發(fā)展趨勢。目前變頻控制技術在中大型塔機已經(jīng)得到了普遍應用，并且從前幾年只應用在起升機構，推廣到現(xiàn)在的起升、變幅、回轉三大工作機構。傳統(tǒng)的控制方式多采用交流繞線式電機串電阻的方法（或多速電機）啟動和調速，由于長期重載運行，頻繁正、反轉，沖擊電流很大，雖然可以分為多段調速，但在段速切換之間仍然會對塔機渦輪渦桿減速機構、鋼絲繩造成很大的沖擊。而變頻控制技術采用變頻器拖動三相異步電機的無極調速方式取代傳統(tǒng)調速方式，從很大程度上解決了塔機載荷沖擊過大、啟動電流沖擊大、機械故障率高等問題，實現(xiàn)了輕載高速、中載中速、重載低速的載荷與功率分配要求，節(jié)約電能消耗的同時提高了工作效率，運行的可靠性也得到大大提高，是塔機理想的傳動控制裝置，具有廣闊的應用前景。

4）作為施工現(xiàn)場高空作業(yè)的特種設備，塔機的安全設計與安全控制策略是塔機技術發(fā)展的重中之重。隨著數(shù)字化、信息化、智能化技術的高速發(fā)展，安全監(jiān)控系統(tǒng)、遠程管理系統(tǒng)、故障自動診斷系統(tǒng)等在塔機產(chǎn)品上廣泛應用，實現(xiàn)了塔機操作過程的數(shù)據(jù)顯示、實時記錄、安全保護、遠程監(jiān)控等，保證了塔機的安全使用，大幅提升了塔機的安全管理水平。

3 結 語

未來市場競爭將更加激烈，加快技術創(chuàng)新、提高產(chǎn)品質量是提升市場競爭力的根本途徑。我國塔機行業(yè)發(fā)展到當前階段，掌握了許多關鍵核心技術，具備了一定的創(chuàng)新能力，但與國外品牌數(shù)十年的積累比起來，國產(chǎn)塔機的技術和產(chǎn)品創(chuàng)新還有一定的差距。隨著科學技術的發(fā)展，諸如輕量化、模塊化設計技術，先進的傳動技術、節(jié)能技術、智能制造技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、產(chǎn)品試驗測試技術等不斷在塔機產(chǎn)品上獲得應用，未來塔機企業(yè)仍需在這些領域加大力度，整合各種優(yōu)良的科技資源，不斷提高自主創(chuàng)新能力，開發(fā)更高端的產(chǎn)品，迎接經(jīng)濟新常態(tài)下的新一輪機遇和挑戰(zhàn)。

[參考文獻]

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［中圖分類號］TH212；TH213.3

［文獻標識碼］B

［文章編號］1001-1366(2015)03-0017-06

［收稿日期］2015-02-10

Technology development trend of tower crane on bauma China 2014 in Shanghai