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塔式起重机未来发展趋势

http://www.cm.hc360.com2017年05月12日10:28 来源:慧聪工程机械网T|T

    塔式起重机(towercrane)简称塔机,亦称塔吊,起源于西欧。动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。作业空间大,主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。由金属结构、工作机构电气系统三部分组成。金属结构包括塔身、动臂和底座等。工作机构有起升、变幅、回转和行走四部分。电气系统包括电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。

    未来5年左右的时间,通过行业加速洗牌,汰劣存优,以及生产制造现代化水平的不断提高,行业集中度会不断提高。

    塔机产品未来的发展趋势

    自上世纪80年代引进国外塔机技术生产塔机至今快30年。30年来中国塔机制造有了很大发展,但塔机的技术水平改进不大。随着科学的发展和时代进步,塔机产品也会不断改进。

    未来塔机产品的变化有三个方面趋势:一是中型塔机(63t.m~500t.m)平头化趋势、大型塔机(600t.m以上)动臂化;二是塔机三大机构技术性能会不断改进,特别是起升机构的性能会不断提高;三是数字技术在塔机控制系统中的应用会不断普及。

    中型塔机平头化、大型塔机动臂化趋势

    (1)中型塔机平头化的优势。中型塔机平头化的优势体现在制造和使用两个方面。

    a.生产制造优势。平头塔机制造可更大程度实现模块化生产,可促进企业提高工艺装备和生产手段的现代化,而工艺装备和生产手段的现代化,可提高生产效率,提高制造精度,降低生产成本。

    b.使用优势。一是平头塔机的模块化结构,在安装和拆除时,可最大程度的减小起重设备的吨位,与锤头型塔机相比,安装和拆除的安全性更高。二是今后工程项目的规模和体量越来越大,群塔作业的密度会越来越大,平头塔机作业的相互干涉要优于锤头型塔机。

    除以上的优势,平头塔机在不同的作业半径时,起重臂上下弦杆的受力方向是一致的,而锤头型塔机起重臂为超静定结构,因拉杆的作用,塔机在不同的作业半径时,起重臂上下弦杆的受力是改变的。这也是平头塔机的一大优势。应该说,中型塔机平头化是技术进步和时代进步的必然趋势。

    (2)大型塔机采取动臂化优势。

    a.动臂式塔机在作业时,起重臂不产生附加力矩(水平臂塔机在作业时,除塔机额定力矩外,因起重臂自重产生的向下冲击力会对塔机产生一个额外的力矩,特别是大型水平臂塔机的起重臂重量大,此附加力矩一般远大于塔机的额定起升力矩。这对塔机的塔身是很不利的)。而动臂式塔机变幅作业时是改变起重臂角度,起重臂在理论上主要承受压力,因此,其起重臂和塔身截面,都可相对较小。

    b.平衡臂较短。由于动臂塔机的变幅是改变起重臂角度的,起重臂不产生额外的附加力矩,因此塔机的平衡臂可以做得相对较短。对于超高建筑的群塔作业,动臂塔机这一优势是水平衡臂塔机不可替代的。

    c.动臂塔机的“举高性”。动臂塔机变幅的举高性,使塔机安装高度相对较低,同时可最大限度减少对施工场地区域外空间的侵占。

    当然,动臂塔机也存在变幅能量消耗较大等缺点。

    塔机三大机构的技术性能会不断提高

    塔机的三大机构(起升、回转、变幅),特别是起升机构的性能,对塔机总的性能至关重要。但目前我国塔机起升机构,技术水平和性能差距较大,水平较高的有采用德国“弗兰德”直交圆柱齿轮减速器的LVF变频起升机构,波坦MC320塔机一字型机构等。但采用技术落后的起升机所占比例似乎更大。如波坦F0系列的RCS起升机构,以及利勃海尔早期的π型起升机构。这两种机构都是上世纪60年的技术,前者的缺点是能耗大,特别是四、五档调速相互切换时,两个电机之间会产生很大的制动力矩和机械冲击,同时四、五档的切换时是在额定电流下进行,造成电流冲击很大,而后者的缺点是减速器的输入轴和输出轴是平行的,客观上造成电机与钢绳卷筒相互干涉,卷筒直径受到限制,造成起升钢丝绳的排绳不齐,钢丝绳早期磨损和使用寿命短。同时,π型起升机构使用的减速器传递效率较低,虽然有的采用中硬齿面齿轮,但其型式相对能耗还是较大。

    从技术和使用两个方面来说,中型和中大型(150t.m~500t.m)塔机的起升机构都应采用直交圆柱齿轮减速器,L型布置,变频调速。这将成为今后的变化趋势。目前国内几个减速器厂,如国茂、博能、杰牌等厂家的减速器,在技术上基本能满足中型塔机的起升机构配置的需要,如能加大应用,在客观上会促进这些企业产品技术水平和品质的提高。

    数字技术在塔机控制系统中的运用会不断普及

    当前,数字技术在各个领域、各个行业都得到广泛运用,但在塔机产品上的运用未得到更完整体现,特别是塔机各部位的限位装置,几乎都还是机械式的。近两年也有一些厂家制作一些电子产品,但这些产品的功能繁多,除满足塔机的基本控制及防碰撞,

    还具有GPS定位,以及强大的数据管理功能,更重要的是产品价格太高,所以不能得到普及。

    数字技术运用于塔机控制系统,主要是对力矩限位、起重量限位、起升限位、回转限位、变幅限位等实现数字监控。其原理是采用传感器、接近开关采集信息,通过放大器及模拟、数字转换(A/D转换),单片计算机对数据进行处理,并通过开关量输入、输出转换(I/O转换),对执行机构进行控制。如果按以上控制原理,一台中型塔机的数字控制系统,其成本应在5000元以内,较容易被用户接受,也极易推广和普及。但是,塔机的性能会得到本质上的提升。

    数字技术运用于塔机控制系统有以下优势:一是塔机的各个限位控制精度极大提高。二是操作人员对塔机作业可做到实时监控。三是具有“容错”和“互锁”功能,如塔机在顶升时可避免误操作。四、具有群塔作业的防碰撞功能。总之、数字技术应用于塔机控制系统,能使塔机的智能化水平有一个质的提高,塔机的安全性也会极大提高。

    塔机是一种非紧凑型设备,其自身的技术性也不是很高。今后在技术上要有所改进和突破的方面,一是电机功率在55KW以上的变频起升机构,应实现电流的二次逆变,即起升机构下降,电机处于发电工况时向电网反馈电流,达到节约能源目的。但这很大程度在于制造和使用两方面观念的改变。再就是塔机智能化水平的提高,而智能化水平提高,就要加大对数字技术的应用。再就是塔机智能化水平的提高,而智能化水平提高,就要加大对数字技术的应用。

    未来的20多年仍是塔机制造业的黄金发展期。但是,市场竞争和行业竞争也会愈加激烈。有一定规模和实力的企业,应提高创新思维和创新能力,特别是要不断提高生产制造现代化水平,增强企业在行业内的竞争力,并引领行业的发展。

责任编辑:贾转转

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