QLY2150型風(fēng)電專用輪胎式動(dòng)臂吊機(jī)研制與實(shí)踐

黃耀怡，張志華，景海州，代 宇

(鄭州新大方重工科技有限公司，鄭州 450064)

1 總況及QLY2150型風(fēng)電專用吊機(jī)的適用范圍

1．1 總況

隨著全世界工業(yè)化的發(fā)展進(jìn)程和對(duì)能源需求的急劇增加，以及世界傳統(tǒng)能源的不斷消耗甚至有走向枯竭的危險(xiǎn)，全球能源危險(xiǎn)已逐漸顯現(xiàn)，故尋求和開發(fā)能源的新品種已成為全世界的熱門課題，也是我們的國策之一。風(fēng)力發(fā)電作為一種無污染而又取之不盡、用之不竭的綠色能源，更受到全世界各國的追逐和探求。近5年來世界風(fēng)能市場(chǎng)每年都以40%的速度增長(zhǎng)，我國近3年來的復(fù)合增長(zhǎng)率同樣也達(dá)到40%，而風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝，目前全世界幾乎都采用同一種模式，即采用500 t以上履帶吊機(jī)來吊裝。這種吊機(jī)造價(jià)昂貴，且用于風(fēng)電安裝時(shí)還要花巨資為其修筑專用進(jìn)場(chǎng)道路，同時(shí)國內(nèi)保有量很少，據(jù)統(tǒng)計(jì)大約只有30多臺(tái)。而需要500 t以上履帶吊機(jī)的施工行業(yè)很多，如特殊建筑、火力發(fā)電廠房及鍋爐、造船用大型龍門吊機(jī)等的吊裝都需要借助這種吊機(jī)的一臂之力。因此，輪到風(fēng)電安裝，更是一機(jī)難求了，這種狀況嚴(yán)重阻礙了風(fēng)力發(fā)電建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。

根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會(huì)目前正在醞釀的目標(biāo)計(jì)劃，要按照融入大電網(wǎng)、建設(shè)大基地的要求，力爭(zhēng)用10多年的時(shí)間，在甘肅、內(nèi)蒙古、河北、江蘇等地形成幾個(gè)上千萬千瓦的風(fēng)電基地，實(shí)現(xiàn)2020年供電裝機(jī)規(guī)模1×108kW。

而2007年9月中國政府發(fā)布的《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱“中長(zhǎng)期規(guī)劃”)中提出的目標(biāo)是，到2020年全國風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到3 000×104kW，時(shí)隔一年半時(shí)間，目標(biāo)值提高了近4倍。

截至2008年12月末，中國風(fēng)電機(jī)組今年新增裝機(jī)容量達(dá)到719．02×104kW，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到1 324．22×104kW，新增裝機(jī)容量增長(zhǎng)率達(dá)到108．4%，大大超過原計(jì)劃。

按照目前的風(fēng)電投資成本匡算，保守成本10 000元/kW，缺口達(dá)9 000×104kW，則需投資最少9 000億元，受益最大的版塊是工程起重機(jī)。

1．2 吊機(jī)適用范圍

為了滿足我國風(fēng)電建設(shè)對(duì)安裝風(fēng)機(jī)吊機(jī)的迫切需求和改善當(dāng)前吊機(jī)數(shù)量不足和價(jià)格昂貴的狀況，筆者開發(fā)研制了新型輪胎式全液壓動(dòng)臂吊機(jī)，專門用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝，同時(shí)也可以作為通用動(dòng)臂吊機(jī)使用。

2 主要技術(shù)參數(shù)

額定起重力矩為2 150 t·m，其額定起重量見表1。

表1 額定起重量Table 1 Rated lifting load

額定起升高度:95m;起升速度:0～4 m/min;變幅速度:0～3 m/min;變幅最大仰角:85°;回轉(zhuǎn)速度:0～1．2 r/min，360 °回轉(zhuǎn);工作級(jí)別:A3，起升等級(jí) HC2。

行走工況:a．空車(不帶配重)速度:0～5 km/h;b．適應(yīng)縱坡:±8%;c．適應(yīng)橫坡:±3%;d．懸掛自調(diào)平能力:±300 mm;e．輪胎接地比壓:0．55 MPa，要求地面允許比壓≥0．6 MPa(如普通粘土或結(jié)塊粗沙土);f．下車中心回轉(zhuǎn)半徑:16．5 m。

吊重工況:a．吊重時(shí)車體交叉形支腿張開并支立在地面上;b．支腿的伸出及支立全部由液壓控制;c．4個(gè)支腿的間距成正方形，14 m×14 m;d．每個(gè)支腿的容許支承力200 t，接地比壓為0．45 MPa;e．吊重工況全部輪胎懸空不受力。

3 吊機(jī)的總體方案介紹

3．1 概況

圖1所示為項(xiàng)目的技術(shù)方案效果圖。這是輪胎動(dòng)臂式風(fēng)電安裝專用吊機(jī)處于可開始吊裝施工的狀態(tài)，此時(shí)底車的液壓叉形支腿已經(jīng)伸出并支立牢靠，行走液壓懸掛輪胎組已經(jīng)收起離開地面不受力。圖2所示為項(xiàng)目吊機(jī)總成圖。圖2中1為臂架，2為行走底車，3為旋轉(zhuǎn)式平衡底座，4為變幅機(jī)構(gòu)，5為起升系統(tǒng)。

圖3所示為吊機(jī)短途轉(zhuǎn)場(chǎng)趴臂行走狀態(tài)，圖3中，1為行走輔車，2為支承轉(zhuǎn)盤，3為方向操縱室。注意這時(shí)支腿已收起，懸架輪胎著地吃力。

圖1 技術(shù)方案效果圖Fig．1 3D effect figure

圖2 吊機(jī)總成圖(單位:mm)Fig．2 Assembly figure of crane(Unit:mm)

圖3 短途轉(zhuǎn)場(chǎng)趴臂行走狀態(tài)Fig．3 Short traveling state in sleeper

圖4所示為吊機(jī)自身組裝并使其站立起來(自扳起)的方法。注意此時(shí)懸架輪胎已收起，X形支腿張開并支立好。

3．2 總體實(shí)施方式

結(jié)合以上附圖來說明吊機(jī)方案的具體實(shí)施方式。

圖4 自身組裝并站立方法Fig．4 Themethod by self－draw ing to stand up

被解體之后經(jīng)長(zhǎng)途汽車運(yùn)輸?shù)斤L(fēng)機(jī)安裝現(xiàn)場(chǎng)的吊機(jī)的各組成部分需要重新組裝起來。首先將圖2所示的行走底車安裝好，并把剛性X形液壓擺轉(zhuǎn)式支腿打開、支立好，此時(shí)，液壓懸掛輪組全部離開地面，由支腿受力。

在行走底車的回轉(zhuǎn)支承之上安裝平衡底座，沿地面將臂架逐段拼裝成整體，臂架與地面平行并與地面之間保持等于行走底車高度的凈空，在平衡底座上裝上后配重及防后傾油缸。再將通用動(dòng)臂式吊機(jī)均設(shè)有的后拉桿、變幅桅桿、機(jī)電液等設(shè)備都安裝調(diào)試好，如圖4所示姿態(tài)。然后啟動(dòng)變幅機(jī)構(gòu)(與通用動(dòng)臂吊機(jī)類似)，通過后拉桿將臂架直接拉起來(自行扳起)，直到如圖2所示狀態(tài)，即成為吊裝風(fēng)機(jī)的施工狀態(tài)。如果要調(diào)整整個(gè)吊機(jī)的方位，可以收起支腿，將其四腳稍許收起離開地面，讓懸掛輪組全部著地，再啟動(dòng)行走底車，做慢行和轉(zhuǎn)向(八字轉(zhuǎn)向或橫行)操作，即可將整個(gè)吊機(jī)的方位調(diào)整到合適吊裝風(fēng)機(jī)的位置。自行時(shí)如果地面承載能力不夠，則須根據(jù)計(jì)算卸掉后配重，以減輕輪壓。

當(dāng)一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝完畢，要到附近去安裝另一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，這時(shí)需要將臂架放倒并擱置在行走輔車的轉(zhuǎn)盤上，如圖3所示狀態(tài)，稱為趴臂行走狀態(tài)。當(dāng)?shù)鯔C(jī)退場(chǎng)需要解體時(shí)，則首先要拆卸臂架，臂架的拆卸過程是與其上述支立過程的逆過程。

當(dāng)?shù)鯔C(jī)處于如圖3所示短途轉(zhuǎn)場(chǎng)狀態(tài)時(shí)，開動(dòng)行走底車，就可以帶動(dòng)行走輔車行走了。行走輔車的方向操縱室有司機(jī)掌握方向盤，順著道路走向行走。而輔車頂上臂架支承處的萬向支承機(jī)構(gòu)(球鉸+回轉(zhuǎn)支承)系用來保持臂架與輔車之間的平面相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和保持臂架總是處于左右水平狀態(tài)，使臂架不受扭。這樣，就實(shí)現(xiàn)了吊機(jī)在短途轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸時(shí)達(dá)到不解體自行到目的地的目的。到了新工點(diǎn)，又可以很方便地將臂架自行扳起，開始新一輪的風(fēng)電安裝施工循環(huán)。如果道路出現(xiàn)急彎的情況，可將臂架重新拉起，讓主車慢速自行至走出急彎這段后，再將臂架放倒在行走輔車之上，即回到趴臂行走狀態(tài)。因此說，由于吊機(jī)具有直立行走和趴臂行走兩種功能，從而使整機(jī)行走能夠適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)的小半徑曲線道路。

3．3 吊機(jī)的具體組成

3．3．1 上車系統(tǒng)

1)發(fā)動(dòng)機(jī)，功率為440 kW。

2)控制系統(tǒng)。采用進(jìn)口的RC控制器和顯示器、編碼器及力矩限制器和閉路監(jiān)視系統(tǒng)。控制器、顯示器、操作手柄、編碼器、發(fā)動(dòng)機(jī)和力矩限制器之間采用CAN BUS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高了系統(tǒng)的可靠性。

3)液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)包括提升液壓系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)、變幅液壓系統(tǒng)、伺服液壓系統(tǒng)、防后傾液壓系統(tǒng)、輔助液壓系統(tǒng)等。

特點(diǎn):主系統(tǒng)全部采用閉式回路，節(jié)能、高效、可控性好，啟動(dòng)停止換向平穩(wěn)，無沖擊，操作響應(yīng)快，發(fā)熱量少，壽命長(zhǎng)。廣泛采用電液比例控制元件，便于實(shí)現(xiàn)精確和智能控制。

4)提升裝置。變量液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行星齒輪減速機(jī)來控制提升降落，同時(shí)具有良好的微速性能。采用法爾福鋼絲繩，LEBUS卷筒多層纏繞保證不亂繩。減速機(jī)具有低噪高效、壽命長(zhǎng)、換油方便等特點(diǎn)。

5)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)。回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括:轉(zhuǎn)座結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)及回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置系采用雙馬達(dá)通過行星減速機(jī)帶動(dòng)正齒輪驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，回 轉(zhuǎn) 速 度 為 0～1．2 r/min，速 度 分 兩 檔:0．6 r/min、1．2 r/min，每檔無極調(diào)速。回轉(zhuǎn)十分平穩(wěn)并具有自由滑轉(zhuǎn)功能。其主要構(gòu)成如圖5所示。

圖5 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)(單位:mm)Fig．5 The slew ing system(Unit:mm)

6)變幅系統(tǒng)。變幅裝置采用LEBUS卷筒，由液壓馬達(dá)通過行星減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)合動(dòng)作并具有良好的微速性能，其主要構(gòu)成如圖6所示。

7)配重。本機(jī)只設(shè)主機(jī)后配重。

8)司機(jī)室。采用全密封式鋼框架式結(jié)構(gòu)，正面、側(cè)面均安裝有鋼化玻璃，頂面安裝具有良好透光性、高強(qiáng)度和高耐磨性的專用結(jié)構(gòu)板材。室內(nèi)噪聲小于85 dB。內(nèi)部有控制裝置、檢測(cè)儀表、滅火報(bào)警裝置和閉路監(jiān)視系統(tǒng)。司機(jī)室可根據(jù)工作需要進(jìn)行位置調(diào)整，可向上實(shí)現(xiàn)15°仰視，也可以旋轉(zhuǎn)到正前方。

圖6 變幅系統(tǒng)Fig．6 The change radius system

9)控制操作。力矩限制器的顯示器、閉路監(jiān)視器、監(jiān)控顯示器及儀表在操作者的直接視野內(nèi)。力矩限制器顯示器主要監(jiān)測(cè)起重機(jī)的實(shí)時(shí)力矩及其他參數(shù)(詳見安全保護(hù)裝置內(nèi)容);監(jiān)控顯示器主要顯示起重機(jī)的操作狀況、各檢測(cè)點(diǎn)的控制參數(shù)及報(bào)警;左右扶手箱各有一個(gè)操作手柄，手柄動(dòng)作通過監(jiān)控顯示器按鍵進(jìn)行切換;單獨(dú)的動(dòng)作及允許的復(fù)合動(dòng)作以文字和圖形的形勢(shì)顯示。

10)報(bào)警顯示。當(dāng)一個(gè)錯(cuò)誤出現(xiàn)時(shí)，所有報(bào)警信息，包括風(fēng)速、水溫、油溫、油量、油壓、工作時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)等信息都可以在司機(jī)室的顯示屏顯示出來。

11)臂架系統(tǒng)。臂架系統(tǒng)包括臂架、變幅桅桿、背拉桿、底座、吊鉤等。其中臂架結(jié)構(gòu)的主材系采用德國克虜伯公司的細(xì)晶粒高強(qiáng)度可焊接鋼管。臂架的焊接工藝及其節(jié)段的可互換性是制造臂架的關(guān)鍵技術(shù)之一。而臂架在變幅平面和回轉(zhuǎn)平面的總體穩(wěn)定性及其動(dòng)力響應(yīng)則是設(shè)計(jì)中關(guān)注的重點(diǎn)問題。

3．3．2 下車系統(tǒng)

下車系統(tǒng)主要由車架、懸掛、動(dòng)力系統(tǒng)(設(shè)在上車，與上車共用)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、控制與操縱系統(tǒng)(設(shè)在上車司機(jī)室)等組成，其總圖如圖7所示。

圖7 下車系統(tǒng)總圖(單位:mm)Fig．7 Underbed vehicle(Unit:mm)

1)車架體系。本吊機(jī)的車架體系主要由邊梁框架、X形支腿、枕梁等結(jié)構(gòu)組成。X形支腿與邊梁框架相互鑲嵌而成為下車系統(tǒng)的底盤骨架，六根枕梁與邊梁固結(jié)而成為懸掛架的支承梁。X形支腿在兩邊梁的外側(cè)部分是可以擺轉(zhuǎn)的，當(dāng)?shù)鯔C(jī)短途轉(zhuǎn)場(chǎng)趴臂行走時(shí)，可將它們擺轉(zhuǎn)緊貼邊梁，如圖7中雙點(diǎn)劃線所示者。

為了長(zhǎng)途汽車運(yùn)輸不超界限，須將車架分成若干個(gè)獨(dú)立的運(yùn)輸單元，并稱為模塊，每個(gè)模塊應(yīng)該包含在分塊之前其所包羅的整車各系統(tǒng)裝置，如懸掛架、輪胎、轉(zhuǎn)向裝置、液壓裝置等。各模塊之間的連接采用了構(gòu)造簡(jiǎn)單可靠，拆裝異常方便迅速的特殊接頭。

2)懸掛系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)如圖8所示。懸掛體系受懸掛控制系統(tǒng)的控制，能夠根據(jù)路況自動(dòng)調(diào)整懸掛油缸的伸縮量，保證車輛平臺(tái)水平和每個(gè)輪胎受力相等。

圖8 懸掛功能Fig．8 Suspension function

3)動(dòng)力系統(tǒng)(設(shè)在上車，與上車共用)。車選用道依茨BF8M1015型發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)各自帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)油泵、工作油泵，三泵串聯(lián)，通過聯(lián)軸器直接聯(lián)結(jié)到發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪端。

4)液壓系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉式靜液壓系統(tǒng)，電液比例控制。工作液壓系統(tǒng)為開式液壓系統(tǒng)，采用恒功率+負(fù)荷傳感控制，把系統(tǒng)的外負(fù)荷的變化通過傳感元件反饋到變量泵的變量控制系統(tǒng)，根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出流量和工作壓力，以使子系統(tǒng)處于最佳功效匹配狀態(tài)。工作液壓系統(tǒng)包括液壓懸掛系統(tǒng)、液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和液壓支腿系統(tǒng)。液壓懸掛系統(tǒng)采用電液控制，可以實(shí)現(xiàn)分組升降和整體升降;液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為電液比例閉環(huán)控制，精確控制各輪組的轉(zhuǎn)角;液壓支腿系統(tǒng)為手動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。

液壓系統(tǒng)中在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)及支腿系統(tǒng)中設(shè)置了多個(gè)測(cè)試點(diǎn)位，滿足檢查所有油路的要求。

設(shè)計(jì)中采用并聯(lián)油路和數(shù)字差速的方法使各驅(qū)動(dòng)輪的牽引力基本接近，并能有效地防止滑轉(zhuǎn)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪由一個(gè)變量液壓馬達(dá)經(jīng)輪邊減速器驅(qū)動(dòng)，液壓馬達(dá)上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器。所有液壓馬達(dá)并聯(lián)連接，當(dāng)液壓馬達(dá)排量相等時(shí)，輸出扭矩也相等，各輪牽引力相等。當(dāng)某個(gè)車輪因附著力不夠，發(fā)生打滑時(shí)，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速大大超過平均轉(zhuǎn)速，計(jì)算機(jī)馬上減小馬達(dá)排量，減小輸出扭矩，車輪的滾動(dòng)阻力使馬達(dá)減速直至達(dá)到容許轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。

同時(shí)，在設(shè)計(jì)中采用雙管路加防爆安全閥進(jìn)行管道防爆保護(hù)，當(dāng)一條管路爆裂時(shí)，防爆安全閥可以立即關(guān)閉爆裂的油路，另一條管路正常工作，可以使車輛正常行駛;即使兩條油管同時(shí)爆裂，防爆安全閥可以瞬間關(guān)閉系統(tǒng)爆裂支路和懸掛，懸掛可以繼續(xù)起支撐作用，從而避免危險(xiǎn)的發(fā)生。

5)電氣系統(tǒng)。a．電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)采用了CAN總線技術(shù)，所有的電氣控制均由一套基于現(xiàn)場(chǎng)總線(CAN－BUS)的PLC控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，電氣控制系統(tǒng)如圖9所示;b．定位和防撞系統(tǒng)。下車前端安裝了激光測(cè)距儀，精確地測(cè)量前方目標(biāo)的距離，以便和駕橋機(jī)實(shí)現(xiàn)精確對(duì)接，并能實(shí)現(xiàn)提前減速和制操控制，避免因誤操作而與其他物體發(fā)生碰撞。下車前后和兩側(cè)安裝了測(cè)距雷達(dá)，構(gòu)成了一個(gè)完整的防撞體系，提供了進(jìn)一步的安全防護(hù)保障;c．故障報(bào)警與診斷系統(tǒng)。下車設(shè)置各種傳感器，通過故障診斷軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況，在某一系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)給出警告提示，根據(jù)面板報(bào)警燈、報(bào)警提示音及屏幕文字提示可以及時(shí)判斷系統(tǒng)故障，對(duì)操作人員及時(shí)排除故障提供可靠依據(jù)。

6)制動(dòng)系統(tǒng)。特大型運(yùn)輸車的制動(dòng)系統(tǒng)，除了必須具有足夠的制動(dòng)力外還必須對(duì)制動(dòng)減速度進(jìn)行控制。車制動(dòng)系統(tǒng)包括行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)與緊急制動(dòng)。

圖9 電氣控制布置Fig．9 Electricity controlling arrange

7)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。車采用全輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向，上層PLC按照運(yùn)行模式和方向盤的指令，解析出各輪組轉(zhuǎn)角;下層控制器按照轉(zhuǎn)角指令值控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，安裝在轉(zhuǎn)向系上的角度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)得當(dāng)前轉(zhuǎn)角，反饋給控制器，構(gòu)成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)向控制。單軸轉(zhuǎn)向精度為0．5 °。

整車可以實(shí)現(xiàn)直行、橫行、八字轉(zhuǎn)向等多種轉(zhuǎn)向模式，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用小型液壓馬達(dá)+減速機(jī)，共12組。

3．3．3 整機(jī)安全保護(hù)裝置

1)力矩限制器系統(tǒng)。采用進(jìn)口的力矩限制器，通過CAN總線與其他控制器組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)安全可靠的控制。力矩限制器自動(dòng)檢測(cè)出起重機(jī)吊載的物體質(zhì)量、主臂所處的角度，并能顯示出其額定起重量、實(shí)際載荷、實(shí)時(shí)工作半徑、主臂所處角度。力矩限制器系統(tǒng)由彩屏顯示器、主機(jī)、角度傳感器和拉力傳感器等組成。

2)吊鉤防過卷裝置。限位開關(guān)，用于防止吊鉤過提升。當(dāng)?shù)蹉^提升到一定高度時(shí)，限位開關(guān)動(dòng)作，同時(shí)操作臺(tái)上的蜂鳴報(bào)警及吊鉤提升動(dòng)作被迫自動(dòng)停止，而只能進(jìn)行吊鉤下降的操作，從而防止吊鉤過卷現(xiàn)象發(fā)生。

3)吊鉤防過放裝置。由安放在卷筒內(nèi)的動(dòng)作觸發(fā)裝置和接近開關(guān)組成。當(dāng)鋼繩放置最后三圈附近時(shí)，發(fā)出信號(hào)，電控系統(tǒng)自動(dòng)切斷落鉤動(dòng)作并通過蜂鳴器與顯示器發(fā)出預(yù)警。

4)安裝模式/工作模式的切換開關(guān)。在起重機(jī)安裝期間，防過卷裝置、主臂限位裝置、力矩限制器等均不起作用，以方便起重機(jī)的正常安裝。當(dāng)安裝完畢，開關(guān)由安裝模式切換到工作模式，則所有安全保護(hù)裝置均將起作用。

5)主臂限位裝置。無論空車或負(fù)載，主臂仰角大于85°時(shí)，相應(yīng)的限位開關(guān)動(dòng)作，使蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，同時(shí)主臂自動(dòng)處于停止不動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)變幅卷揚(yáng)機(jī)操作不起作用，但卷揚(yáng)機(jī)下降動(dòng)作可以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)?shù)踔亓康扔谌绫?中所列額定吊重(含吊鉤吊具)時(shí)，主臂仰角不得小于所對(duì)應(yīng)的角度?？哲嚂r(shí)主臂仰角不得小于60°。以上保護(hù)功能由力矩限制器自動(dòng)控制。

6)主臂防后傾裝置。主臂根部有一隊(duì)防后傾油缸。臂架向后傾斜時(shí)，油缸會(huì)增壓使臂架拉桿頂住臂架。臂架向前傾斜處于另一規(guī)定的變幅半徑時(shí)，液壓系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)充高壓油使其仍能頂住臂架防止在實(shí)時(shí)半徑工況中后傾。

7)起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器。起升及變幅機(jī)構(gòu)制動(dòng)器采用彈簧常閉式片式制動(dòng)器，制動(dòng)力大，免維護(hù)、使用安全可靠、壽命長(zhǎng)。

8)閉路監(jiān)視系統(tǒng)?？梢员O(jiān)視卷揚(yáng)機(jī)鋼繩纏繞情況及其周圍狀況。

9)故障自診斷系統(tǒng)?？梢愿鶕?jù)故障代碼方便地排除故障。

10)黑匣子。可以將司機(jī)的操作及設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)記錄下來有利于分析事故原因。

11)航標(biāo)燈。安裝在臂頂部。

12)風(fēng)速儀。安裝在臂架頂部，實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)速，并將數(shù)據(jù)傳送至司機(jī)室監(jiān)視器上顯示。

13)電子水平儀。在監(jiān)視器上實(shí)時(shí)顯示起重機(jī)的傾斜角度，保護(hù)起重機(jī)的安全運(yùn)行。

14)防雷擊裝置。包括防雷接地裝置和電涌保護(hù)裝置?？捎行У胤乐估纂妼?duì)電氣系統(tǒng)及人員的傷害。

15)臂架傾斜指示牌。鐘擺式的角度指示裝置，固定在下節(jié)臂架一側(cè)。

16)吊鉤防脫卡。吊鉤上安裝有防止鋼繩脫落的擋板。

17)回轉(zhuǎn)及行走警報(bào)?；剞D(zhuǎn)及行走時(shí)有喇叭報(bào)警。

18)操縱解除。按下操縱解除開關(guān)，所有操縱手柄不起作用，可以避免因上下車時(shí)因身體碰撞而產(chǎn)生的誤操作。

19)發(fā)動(dòng)機(jī)功率極限載荷調(diào)節(jié)及失速保護(hù)。控制器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行監(jiān)控，防止發(fā)動(dòng)機(jī)憋車及失速。

20)發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控儀表。可以顯示水溫、燃油量、累計(jì)工作時(shí)間、機(jī)電壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、蓄電池充電狀況、電壓。

4 樣機(jī)投入風(fēng)電場(chǎng)實(shí)用情況簡(jiǎn)介

風(fēng)電安裝專用吊機(jī)樣機(jī)在廠內(nèi)完成形式試驗(yàn)(見圖10)之后即于2009年12月運(yùn)到吉林腰井子風(fēng)電場(chǎng)試用，并于2010年1月順利完成了30座2 MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝工程(見圖11～圖14)。

圖10 樣機(jī)廠內(nèi)形式試驗(yàn)Fig．10 Prototype function test in factory

圖11 樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)吊裝塔筒Fig．11 Prototype lifting and erecting the tower sections in site

5 吊機(jī)的幾大創(chuàng)新點(diǎn)

1)吊機(jī)底盤寬度比同噸位履帶式吊機(jī)減小將近一半，因此，后者通過路面的最小寬度為10 m，而前者通過路面的最小寬度只為5 m，僅此一項(xiàng)，通常情況下一個(gè)風(fēng)電安裝場(chǎng)的建設(shè)可節(jié)省修路費(fèi)用1 000萬元。

圖12 樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)吊裝機(jī)艙Fig．12 Prototype lifting and erecting the generator room in site

圖13 樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)吊裝葉片F(xiàn)ig．13 Prototype lifting and erecting the vane in site

圖14 樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)趴臂行走Fig．14 Prototype traveling at sleeper in site

2)由于既有通用動(dòng)臂吊機(jī)用于風(fēng)電設(shè)備吊裝時(shí)，被吊物件無一例外地會(huì)發(fā)生很大的擺動(dòng)和搖晃，致使物件對(duì)位對(duì)中困難，嚴(yán)重影響安裝效率。針對(duì)這種情況，筆者創(chuàng)立了大型動(dòng)臂吊機(jī)柔性臂架系統(tǒng)和非柔性臂架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法。所述臂架系統(tǒng)包括臂架背拉桿、桅桿和腰繩。運(yùn)用筆者所創(chuàng)立的理論，經(jīng)過嚴(yán)密精確的計(jì)算證明無需裝設(shè)腰繩的臂架系統(tǒng)統(tǒng)稱為非柔性臂架系統(tǒng);必須裝設(shè)腰繩的系統(tǒng)稱為柔性臂架系統(tǒng)。世界上既有的通用大型動(dòng)臂吊機(jī)全部屬于柔性臂架系統(tǒng)。而QLY2150型風(fēng)電吊機(jī)系按非柔性臂架系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以其剛度和穩(wěn)定性非常好，在吊裝風(fēng)電設(shè)備時(shí)對(duì)位對(duì)中作業(yè)非常方便。是專門針對(duì)風(fēng)電設(shè)備在高空安裝需要快速精密定位的特點(diǎn)來研制的。

既有通用大型動(dòng)臂吊機(jī)，在吊裝風(fēng)電設(shè)備時(shí)當(dāng)風(fēng)力大于四級(jí)就必須停止作業(yè)。因?yàn)樵诖笥谒募?jí)風(fēng)力作用下，其柔性臂架系統(tǒng)會(huì)帶著起吊的物件劇烈搖晃而無法對(duì)位安裝，且不安全。而風(fēng)電場(chǎng)均設(shè)在風(fēng)力發(fā)達(dá)的地區(qū)。故風(fēng)力大于四級(jí)的情況是頻繁發(fā)生的。因此，采用通用大型動(dòng)臂吊機(jī)來安裝風(fēng)電設(shè)備，就必須經(jīng)常歇工，等待風(fēng)和日麗的時(shí)段再行開工，所以造成施工進(jìn)度緩慢。針對(duì)這種情況，筆者創(chuàng)造性地引入了不倒翁設(shè)計(jì)概念，并結(jié)合非柔性臂架系統(tǒng)的特點(diǎn)，使QLY2150型風(fēng)電吊機(jī)在風(fēng)力不超過七級(jí)時(shí)仍可進(jìn)行風(fēng)電設(shè)備的吊裝作業(yè)。因此能夠基本上做到全天候開工，大大加快實(shí)施進(jìn)度，縮短風(fēng)電安裝周期。

3)當(dāng)一座風(fēng)電設(shè)備安裝完畢，需要轉(zhuǎn)移到下一安裝地點(diǎn)時(shí)。通用大型動(dòng)臂吊機(jī)通常需要把臂架拆短，才可自行到新的工點(diǎn)，因?yàn)轱L(fēng)電場(chǎng)周圍經(jīng)常有高壓線之類的障礙物，吊機(jī)舉臂行走是無法通過的。因此，臂架一拆一裝，其麻煩之大可想而知。針對(duì)這種情況，專門為QLY2150型風(fēng)電吊機(jī)設(shè)計(jì)了一種趴臂行走的功能，當(dāng)工點(diǎn)轉(zhuǎn)移時(shí)，只需將臂架放倒擱在輔車之上，吊機(jī)就可低位自行了，到了下一個(gè)工點(diǎn)再把臂架拉起來就行了。十分省工、省時(shí)、省事，此實(shí)非通用大型動(dòng)臂吊機(jī)所能比。

4)吊機(jī)采用了模塊化快速拆裝技術(shù)，即保證了長(zhǎng)途汽車運(yùn)輸不超限，又大大提高了吊機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)組裝成形的速度及方便性(無需大于50 t級(jí)的汽車吊協(xié)助)，同時(shí)降低吊機(jī)的動(dòng)遷費(fèi)用和時(shí)間。

5)吊機(jī)底車采用了液壓懸掛體系，其自調(diào)平能力達(dá)到±300 mm，因而能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)凹凸不平的路面和橫坡較大的路面，從而提高了吊機(jī)直立自行時(shí)的抗傾覆能力。這是通用的輪胎式和汽車式動(dòng)臂吊所不具備的優(yōu)點(diǎn)。

6)吊機(jī)具有趴臂自行和直立自行的雙重功能，因而可順利通過空間比較狹窄的道路和曲線較小的彎道，同時(shí)保證了吊機(jī)短途轉(zhuǎn)場(chǎng)無需作任何拆卸。