国产3 000t级履带起重机技术应用

牛玉飞

（国核工程有限公司，上海 200233）

2011年5月，中联重科股份有限公司（简称中联重科）、三一集团有限公司（简称三一）3 000t级履带起重机相继下线，开始调试.同年12月，徐州工程机械集团有限公司（简称徐工机械）也宣布该公司3 000t级履带起重机设计完成，转入制造阶段，并计划2012年下线.我国超大型履带起重机的研制拉开了序幕.

1 我国履带起重机的发展

自2005年徐工机械率先研制成功我国第一台300t级履带式起重机开始，我国履带式起重机的发展迅速向大吨位攀升，从400～600t，徐工机械、三一、中联重科、辽宁抚挖重工机械股份有限公司（简称抚挖）等企业用科技创新不断改写我国大吨位履带式起重机的发展史.特别是在2009年和2010年，徐工机械、中联重科、三一和抚挖4家企业接连推出千吨级履带式起重机［1］.2011年5月，中联重科和三一又相继推出3 000t级履带式起重机，推动我国履带式起重机研制再登高峰.

2 超大型履带起重机的市场情况

对于超大型履带起重机的需求，目前国内主要是核电建设和石化建设领域，尤其是核电建设领域，随着装机容量的加大，主要设备的吊装量也越来越大，例如在建的广东阳江、福建宁德、辽宁红沿河等均采用经过渐进式改进和自主创新形成的中国改进型压水堆（CPR1000），其最大件核岛穹顶的吊装需要1 000t级的履带起重机；广东台山核电站建设的机型为引进的欧洲先进压水堆（EPR）三代核电技术，其最大件穹顶需2 000t级履带起重机进行吊装；国家2006年引进的美国AP（Adranced Passive）1000三代核电机组，其主要施工特点为模块化施工，实施并行施工方式，增大地面组装工作量，增加模块及设备吊装重量，需要3 000t级履带起重机进行吊装.我国在引进消化吸收美国AP1000三代核电机组的同时，也开始了对AP1000机组的再创新工作，国家核电已计划在山东荣成建设2台具有自主知识产权的CAP1400机组，其重大设备及模块吊装量也相对于AP1000有显著增加，对施工用履带起重机的起重能力要求更高.

3 国外3 000t级别履带起重机产品的主要特点

目前国内外拥有3 000t级别履带起重机产品的厂家主要有3家，分别是德国的利勃海尔、德马格和美国的兰普森，其中兰普森LTL－2600B和德马格CC8800－1TWIN（见图1）已经应用于我国三门和海阳的AP1000核电现场.

图1 浙江三门核电LTL－2600B与山东海阳核电CC8800－1TWINFig.1 Zhejiang Sanmen NPP LTL－2600Band Shandong Haiyang NPP CC8800－1TWIN

国外研制出3 000t级履带起重机与常规履带起重机有了明显的改进，其主要特点见表1.

表1 国外3 000t级履带起重机基本参数对比Tab.1 Abroad 3 000tof crawler cran general specification contract

4 国内3 000t级履带起重机研制情况及主要特点

2009年，国家能源局召开专题会议，部署三代核电施工用超大型履带起重机的国产化工作.作为国内起重行业的领头企业，三一与中联重科积极响应国家号召，迅速启动了超大型履带起重机的研制工作，目前三一的SCC86000TM（3 600t）与中联重科的ZCC3200NP（3 200t）均已下线（见图2），正在进行试验工作，对我国的核电事业发展提供了必要、及时的支持.

图2 三一SCC86000TM履带起重机和中联ZCC3200NP履带起重机Fig.2 SANY SCC86000TM crawler crane and ZOOMLION ZCC3200NP crawler crane

两家研制出的3000t级履带起重机主要特点如下：

SCC86000TM最大起重量3 600t，最大起重力矩860 000kN·m.以运输单元为模块设计，支持标准集装箱运输.臂架系统采用八字形双臂架基本臂（60m主臂＋60m超起桅杆）与双主弦管单臂节相结合的创新结构，臂架侧向稳定性好，拆装快捷高效，最大程度上满足了核电施工的大工作幅度、大起重量的吊装需求.超起装置发明了双履带小车，有效降低了超起小车满负荷时的接地比压，降低了配重高度；采用全功能数字化样机技术开发了超起小车与主机的随动同步控制，保证了协同动作精确、可靠.设计了不带超起小车的作业工况，充分提高了整机利用率和使用效率.已申请发明专利近20项，其中臂架系统与超起小车创新技术均在德、美、日等国家申请国际发明专利.

ZCC3200NP最大起重量3 200t，最大起重力矩820 000kN·m.采用并联双臂架＋前后履带车的总体方案，突破了传统履带起重机的设计思路，使起重机整体稳定性与抗侧翻能力上得到突破性提高；为了保证拆装运输便捷，采用了模块化设计方法，并采用三维动画仿真技术进行了整车装配模拟.以典型的车架结构为例，为保证具有多次超静定的五块大型箱体结构顺利实现组合拼装，独创性地提出了超大型车架模块拼装三基准设计方法，保证了大型多次超静定结构的顺利组装.该产品拥有20多项专利技术，其中包括“履带起重机及其臂架”、“并联闭式控制系统”、“多发动机的动力单元”等多项发明专利.

5 国内3 000t级履带起重机技术分析

国内3 000t级履带起重机的设计充分吸取了国外同类产品设计经验，均采用前后车、回转滚轮＋环轨小车、双臂架的布置形式，尤其吸收了已经在我国AP1000核电现场使用的LTL－2600B与CC8800－1 TWIN两台履带起重机的使用经验，在整机稳定性、起重能力、操控性、接地比压等方面都做了针对性的改进，大大提高了产品的安全性和操控性.主要体现如下.

5.1 起重能力显著增加

国内履带起重机在起重能力设计上，均超过了国外同类型产品，其研发的3 000t级履带起重机，起重量超过3 000t，起重力矩超过800 000kN·m，大大降低了设备吊装时起重机的负载率，并在实现起重机定位吊装，避免带载行走等方面均增加了吊装的安全性，降低了不可预控风险，以84m主臂为例，国内3 000 t级履带起重机起升性能对比见图3.

5.2 操控性能更佳

国内3 000t级履带起重机在操控性设计上，控制灵敏简单，可视界面形象；均可实现一人单手柄操控，与美国兰普森LTL－2600B履带起重机3人同时操控相比，大大降低了操控难度，降低了运营成本和操控风险.此外两家均设计有无线遥控操作系统，提高了整机操控的灵活性.在液压方面，两家液压元器件均采购德国力士乐厂家，液压系统采用了全闭式液压系统，极大地提高了动作的准确性、灵敏性.中联重科采用电液比例先导阀式闭式变量系统，设置多环节压力报警、故障报警功能，从而确保液压系统的安全性；三一采用带油路切换阀和防管路爆裂的全闭式液压系统，在高压油管爆裂时能自动关闭下降油路，利用液压制动对重物进行动态控制，来确保液压系统的安全性.

5.3 研制中形成了一系列具有自主知识产权的专利技术

图3 国内外3000t级履带起重机84m主臂起重性能对比Fig.3 84main boom hoist capacity contrast of 3 000tons of crawler crane at home and abroad

虽然国内3 000t级履带起重机的研发借鉴了国外同类产品的应用，但随着国内履带起重机厂家对研发的重视，其研制产品的技术含量也不断提高.在3 000t级履带起重机的研制方面，尤为突出，例如三一自主研发的人字形起重臂、双主弦臂架、四车八履带下车；中联重科自主采用的回转滚轮平衡梁设计等，均很好地提高了整机的安全性和操控灵敏性，为我国履带起重机达到世界先进水平起到很好的技术支撑作用.

在国内3 000t级履带起重机研制取得一定成绩的同时，与国外同类产品相比，也存在一定的不足，有待于企业进一步改进完善，从而更好地促进产品的安全性和实用性.主要体现如下：

（1）制造工艺还需进一步提升.我国履带起重机的制造工艺，与国外同类厂家相比，其细节还需进一步提高，对于一些关键部位的制造工艺，还需进一步推敲验证，以确保万无一失，满足使用要求.

（2）前后车运行方式还需进一步试验验证.国内中联重科和三一制造出了3 000t级履带起重机，均为首次采用前后车布置方式，尤其是在后车围绕前车作回转动作时，后车是通过两侧履带差动实现围绕前车回转，对后车履带和结构均产生一定的冲击，对地面也产生一定的破坏性.结合AP1000核电现场正在使用的LTL－2600B与CC8800－1TWIN两台履带起重机比较来看，LTL－2600B前后车是通过“T”行走实现的回转功能，CC8800－1TWIN的后车设计为轮胎式，因此国内设计的3 000t级履带起重机通过后车履带差动实现围绕前车回转的方式没有成熟经验可借鉴，因此此功能的可靠性还需进一步试验验证.

6 对于未来超大型吨位履带起重机研制方向的探讨

对于未来超大型吨位履带起重机研制，结合3 000t级履带起重机的特点及市场情况，未来超大型吨位履带起重机的研制方向，应该走定制化路线.理由如下：

（1）需求市场较少，使用性能存在一定差异.超大型吨位履带起重机，与常规履带起重机设计有明显的不同，其安全要求和技术性能要求，也有明显的针对性.例如石化行业使用和核电行业使用就有明显的区别，其要求也就有显著区别.再加上超大型吨位履带起重机的需求市场较为单一，因此，有针对性开发定制型起重机能更好满足用户需求.

（2）研制出的履带起重机经济性更好.定制型履带起重机，可根据用户的使用要求，有针对性地开发，去掉一些不必要的设置，在满足用户使用功能的基础上，合理有效地降低研制成本.

［1］张振兴，徐格宁，高顺德.超大型履带式起重机在我国发展现状探讨［J］.工程机械与维修，2011（08）：30－32.

ZHANG Zhenxing，XU Genning，GAO Shunde.Super large crawler cranes in our country develops the current situation to discuss［J］.Construction Machinery ＆ Maintenance，2011（08）：30－32.