塔式起重機未來發展趨勢分析

塔式起重機(towercrane)簡稱塔機，亦稱塔吊，起源于西歐。動臂裝在高聳塔身上部的旋轉起重機。作業空間大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構件的安裝。由金屬結構、工作機構和電氣系統三部分組成。金屬結構包括塔身、動臂和底座等。工作機構有起升、變幅、回轉和行走四部分。電氣系統包括電動機、控制器、配電柜、連接線路、信號及照明裝置等。

未來5年左右的時間，通過行業加速洗牌，汰劣存優，以及生產制造現代化水平的不斷提高，行業集中度會不斷提高。

塔機產品未來的發展趨勢

自上世紀80年代引進國外塔機技術生產塔機至今快30年。30年來中國塔機制造有了很大發展，但塔機的技術水平改進不大。隨著科學的發展和時代進步，塔機產品也會不斷改進。

未來塔機產品的變化有三個方面趨勢：一是中型塔機(63t.m~500t.m)平頭化趨勢、大型塔機(600t.m以上)動臂化；二是塔機三大機構技術性能會不斷改進，特別是起升機構的性能會不斷提高；三是數字技術在塔機控制系統中的應用會不斷普及。

中型塔機平頭化、大型塔機動臂化趨勢

(1)中型塔機平頭化的優勢。中型塔機平頭化的優勢體現在制造和使用兩個方面。

a.生產制造優勢。平頭塔機制造可更大程度實現模塊化生產，可促進企業提高工藝裝備和生產手段的現代化，而工藝裝備和生產手段的現代化，可提高生產效率，提高制造精度，降低生產成本。

b.使用優勢。一是平頭塔機的模塊化結構，在安裝和拆除時，可減小起重設備的噸位，與錘頭型塔機相比，安裝和拆除的安全性更高。二是今后工程項目的規模和體量越來越大，群塔作業的密度會越來越大，平頭塔機作業的相互干涉要優于錘頭型塔機。

除以上的優勢，平頭塔機在不同的作業半徑時，起重臂上下弦桿的受力方向是一致的，而錘頭型塔機起重臂為超靜定結構，因拉桿的作用，塔機在不同的作業半徑時，起重臂上下弦桿的受力是改變的。這也是平頭塔機的一大優勢。應該說，中型塔機平頭化是技術進步和時代進步的必然趨勢。

(2)大型塔機采取動臂化優勢。

a.動臂式塔機在作業時，起重臂不產生附加力矩(水平臂塔機在作業時，除塔機額定力矩外，因起重臂自重產生的向下沖擊力會對塔機產生一個額外的力矩，特別是大型水平臂塔機的起重臂重量大，此附加力矩一般遠大于塔機的額定起升力矩。這對塔機的塔身是很不利的)。而動臂式塔機變幅作業時是改變起重臂角度，起重臂在理論上主要承受壓力，因此，其起重臂和塔身截面，都可相對較小。

b.平衡臂較短。由于動臂塔機的變幅是改變起重臂角度的，起重臂不產生額外的附加力矩，因此塔機的平衡臂可以做得相對較短。對于高建筑的群塔作業，動臂塔機這一優勢是水平衡臂塔機不可替代的。

c.動臂塔機的“舉高性”。動臂塔機變幅的舉高性，使塔機安裝高度相對較低，同時可減少對施工場地區域外空間的侵占。

當然，動臂塔機也存在變幅能量消耗較大等缺點。

塔機三大機構的技術性能會不斷提高

塔機的三大機構(起升、回轉、變幅)，特別是起升機構的性能，對塔機總的性能至關重要。但目前我國塔機起升機構，技術水平和性能差距較大，水平較高的有采用德國“弗蘭德”直交圓柱齒輪減速器的LVF變頻起升機構，波坦MC320塔機一字型機構等。但采用技術落后的起升機所占比例似乎更大。如波坦F0系列的RCS起升機構，以及利勃海爾早期的π型起升機構。這兩種機構都是上世紀60年的技術，前者的缺點是能耗大，特別是四、五檔調速相互切換時，兩個電機之間會產生很大的制動力矩和機械沖擊，同時四、五檔的切換時是在額定電流下進行，造成電流沖擊很大，而后者的缺點是減速器的輸入軸和輸出軸是平行的，客觀上造成電機與鋼繩卷筒相互干涉，卷筒直徑受到限制，造成起升鋼絲繩的排繩不齊，鋼絲繩早期磨損和使用壽命短。同時，π型起升機構使用的減速器傳遞效率較低，雖然有的采用中硬齒面齒輪，但其型式相對能耗還是較大。

從技術和使用兩個方面來說，中型和中大型(150t.m~500t.m)塔機的起升機構都應采用直交圓柱齒輪減速器，L型布置，變頻調速。這將成為今后的變化趨勢。目前**幾個減速器廠，如國茂、博能、杰牌等廠家的減速器，在技術上基本能滿足中型塔機的起升機構配置的需要，如能加大應用，在客觀上會促進這些企業產品技術水平和品質的提高。

數字技術在塔機控制系統中的運用會不斷普及

當前，數字技術在各個領域、各個行業都得到廣泛運用，但在塔機產品上的運用未得到更完整體現，特別是塔機各部位的限位裝置，幾乎都還是機械式的。近兩年也有一些廠家制作一些電子產品，但這些產品的功能繁多，除滿足塔機的基本控制及防碰撞，

還具有GPS定位，以及強大的數據管理功能，更重要的是產品價格太高，所以不能得到普及。

數字技術運用于塔機控制系統，主要是對力矩限位、起重量限位、起升限位、回轉限位、變幅限位等實現數字監控。其原理是采用傳感器、接近開關采集信息，通過放大器及模擬、數字轉換(A/D轉換)，單片計算機對數據進行處理，并通過開關量輸入、輸出轉換(I/O轉換)，對執行機構進行控制。如果按以上控制原理，一臺中型塔機的數字控制系統，其成本應在5000元以內，較容易被用戶接受，也易推廣和普及。但是，塔機的性能會得到本質上的提升。

數字技術運用于塔機控制系統有以下優勢：一是塔機的各個限位控制精度得到提高。二是操作人員對塔機作業可做到實時監控。三是具有“容錯”和“互鎖”功能，如塔機在頂升時可避免誤操作。四、具有群塔作業的防碰撞功能?？傊?、數字技術應用于塔機控制系統，能使塔機的智能化水平有一個質的提高，塔機的安全性也會得到提高。

塔機是一種非緊湊型設備，其自身的技術性也不是很高。今后在技術上要有所改進和突破的方面，一是電機功率在55KW以上的變頻起升機構，應實現電流的二次逆變，即起升機構下降，電機處于發電工況時向電網反饋電流，達到節約能源目的。但這很大程度在于制造和使用兩方面觀念的改變。再就是塔機智能化水平的提高，而智能化水平提高，就要加大對數字技術的應用。再就是塔機智能化水平的提高，而智能化水平提高，就要加大對數字技術的應用。

未來的20多年仍是塔機制造業的黃金發展期。但是，市場競爭和行業競爭也會愈加激烈。有**規模和實力的企業，應提高創新思維和創新能力，特別是要不斷提高生產制造現代化水平，增強企業在行業內的競爭力。

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