塔式起重机未来发展趋势

寂静回声

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、工作机构和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