國內外精確吊裝裝置綜述

覃倩倩 雷澤勇 沈智超

摘 要：起吊裝設備在現代工業生產中必不可少的，是物件進行轉移、安裝、就位的主要途徑。傳統的吊裝設備主要包括單動作起重設備、回轉類型起重設備、橋式起重設備。在自動化和精度要求較高的情況下，傳統起重設備的不足也凸顯出來。新型的起重設備中，主要利用液壓控制的優勢實現自動化較高的精確吊裝。

關鍵詞：起重設備；液壓提升；精確吊裝

吊裝設備是常用于搬運物料。隨著科技進步、現代化的大規模生產的發展，吊裝設備越來越廣泛的應用于國民經濟各部門[1]。現代工業生產和起重運輸中實現生產過程自動化、機械化的重要工具和設備，具有結構復雜、用戶定制面廣、系列性強、機型較多等特點，其設計模式一般是根據用戶的個性化需求驅動執行[1]。這些設備在電力、冶金、煤炭、石油運輸等相關行業起著至關重要的作用，對國民經濟的發展有著不可或缺的作用。隨著社會的發展，在實現中國工業4.0和中國制造2025過程中，迫切要求我國吊裝設備的進一步升級換代，這要求吊裝設備的吊裝能力進一步提高，自動化控制高精度吊裝問題隨之提出。據行業相關統計：到2020年，隨著上一代的吊裝設備更新換代以及對自動化精準吊裝的需求，起重機銷量將會接近4. 4臺，市場前景巨大。

1 國內外發展現狀

1.1 國內發展現狀

我國的吊裝裝備水平相較于國外還是存在一定的差距，尤其是在吊裝精度控制上。在化工冶金等行業還是采用桁車吊裝的方式，桁車吊裝一般通過鋼纜進行吊裝，而鋼纜具有柔性，使其在吊裝精度控制方面存在較大缺陷。在實際生產中也出現了少量的自動化程度及吊裝精度較高的吊裝設備，但是并沒有形成產業化、系列化。

（1）新型液壓提升裝置。中國化工程集團第十一建設公司在煤氣化項目中吊裝氣化爐中采用新型液壓提升設備[2]，將氣化爐放提升架上，利用液壓缸的伸縮實現對氣化爐的提升與下降。其主要的優點在于能夠實現較好的精準吊裝功能，設備提升平穩。但是該設備存在以下幾個問題，①設備技術準備周期較長；②設備本身質量比較大并且一次性投資費用較高；③不能實現橫向的移動。

（2）有軌運載小車。周麗華[3]等人針對大型運載火箭自動對接研發了有軌運載小車。小車是在固定的線路上運行，然后利用小車上的液壓缸進行自動微調，有效的保證運載物較為精確的定位，同時運載小車上的液壓微調裝置進一步的提高了對接精度保證。但是由于這種裝置是要求有軌道鋪設，同時也只能在水平地面上運行，在適用上具有局限性。

（3）液壓頂升裝置。中國二十冶集團研制的全自動液壓頂升裝置[4]。利用氣動方式鎖住頂升支架底座鎖緊元件，打開頂升控制裝置，使液壓系統驅動液壓頂升裝置使吊裝物上移，同時，起升主體以吊點為中心回轉，下部運輸小車支撐起升主體進行平移動作。充分的利用了液壓及氣動的響應快、行程可控性的優點，具有結構簡單、操作便攜、工作平穩、安全可靠。

（4）單杠升降。王世玉[5-6]等人提出一種單油缸升降機構，當液壓油進入油缸驅動油缸運動使提升物沿導軌上下移動。采利用活塞桿與缸體的不同組合方式，可實現吊裝物體得到預期的運動。這種機構結構簡單、操作方便。但在吊裝距離較長的情況下，會使導軌長度或高度增加、導致穩定性較差、設備剛性減弱。

（5）頂升器下置式頂升塔架提升裝置。長江三峽水利工程壩體澆筑及機電設備安裝中應用了一種高架門式提升機[7-8]。為解決了上層構件安裝困難的難題，該裝置采取四個液壓頂升器，在計算機控制下同步頂升。該系統安裝在剛性支架內部，通過自身對鋼架的附著，實現頂升器沿鋼架上下運動，并帶動被吊裝物體實現升降運動。對于大噸位物體物頂升施工可采取集群配置實現吊裝動作。該裝置有以下特點：同步頂升系統操控方式簡單，在支架高度滿足的前提下，可實現長距離的頂升，而且動作精度高。

1.2 國外提升設備的研究現狀

目前國外在化工企業吊裝大型罐體、船閘安裝和大型機電設備安裝等要求吊裝精度高的場所大多采用了自升式液壓提升系統。該提升系統主要采用了千斤頂液壓連續提升以及爬升式千斤頂頂升兩種吊裝方式。千斤頂液壓連續提升的形式是門架自升，起吊時底座固定，千斤頂頂住貨物移動，起重系統基本保持不動；爬升式千斤頂頂升是起重系統隨著爬升器一起上升來實現貨物的吊裝方式。

（1）門式液壓提升裝置。 美國實用動力集團旗下生產的 SL系列自豎塔架液壓龍門吊（門式液壓提升系統）是一種模塊化的吊裝系統[9]，由液壓提升塔柱、移動軌道、無線控制及輔助部件組成。利用無線控制技術控制液壓缸行程準確將貨物吊裝至指定高度，然后再控制裝備在軌道上的平移，而且實現了無操作死角可折疊運輸、帶自行走功能（便于運輸）。這種裝置系統屬于液壓千斤頂連續提升系統，主要應用在橋梁建造和石油化工罐體的吊裝過程中。

（2）門架式爬升裝置。 中石油六建公司在惠州中海殼牌石化項目中的氣相反應器吊裝引進了英國KRAMO門架式爬升裝置[10、11、12]。這種裝置塔架上有 4 根長條方型鋼材，將這4 根長條方型鋼材作為爬升軌道，吊裝重物掛在吊梁上，起升吊梁兩端的爬升器沿著爬升軌道軌道實現升降。該爬升器的工作方式與液壓頂升裝置不同，它主要是利用爬升軌道與鍥形夾塊之間的摩擦力實現液壓千斤頂交替提升。液壓門式爬升系統是利用門式鋼架的高度和液壓提升系統的提升能力相組合的一種吊裝系統，能夠實現對不同高度要求的貨物進行吊裝，具有很好的適用性；門架利用了液壓爬升裝置，不需要大型吊車組裝門架，設備安裝方便；由于采用了液壓控制系統，在設備提升及運行過程中，平穩安全，控制方便。

2 結論

通過系列比較及總結，自動化精確起重裝置在橋梁、石化、水電這三個領域中廣泛使用，該裝置具有以下特點[13]。一般采用液壓傳動的方式控制貨物裝物的準確定位，從而實現自動化的精確吊裝，吊裝能力可實現20t～540t。但是大部分的吊裝設備都是專用設備通用性差、提升速度低一般都小于10m/h、價格昂貴，而且液壓頂升機構一旦出現泄露等問題，處理難度很大，因此對于自動化精準吊裝設備的研究是很有研究必要。

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作者簡介：覃倩倩（1995-），女，碩士，研究方向：鈾礦冶裝備與核動力機械；雷澤勇（1962-），男，教授，研究方向：鈾礦冶裝備與核動力機械；沈智超（1992-），男，碩士，研究方向：鈾礦冶裝備與核動力機械。