马克.里朗斯演技真好:塔式起重机分类、技术性能及用电安全|塔吊

塔式起重机分类、技术性能及用电安全
作者：红梅傲雪     来源：中国塔吊网 www.ta-diao.com
第一节、塔式起重机的类型和特点
一、按有无行走机构可分为移动式塔式起重机和固定式起重机。
移动式塔式起重机根据行走装置的不同又可分为轨道式、轮胎式、汽车式、履带式四种。轨道式塔式起重机塔身固定于行走底架上，可在专设的轨道上运行，稳定性好，能带负荷行走，工作效率高，因而广泛应用于建筑安装工程。轮胎式、汽车式和履带式塔式起重机无轨道装置，移动方便，但不能带负荷行走、稳定性较差，目前已很少生产。
固定式塔式起重机根据装设位置的不同，又分为附着自升式和内爬式两种，附着自升塔式起重机能随建筑物升高而升高，适用于高层建筑，建筑结构仅承受由起重机传来的水平载荷，附着方便，但占用结构用钢多；内爬式起重机在建筑物内部（电梯井、楼梯间），借助一套托架和提升系统进行爬升，顶升较繁琐，但占用结构用钢少，不需要装设基础，全部自重及载荷均由建筑物承受。
二、按起重臂的构造特点可分为俯仰变幅起重臂（动臂）和小车变幅起重臂（平臂）塔式起重机。
俯仰变幅起重臂塔式起重机是靠起重臂升降未实现变幅的，其优点是：能充分发挥起重臂的有效高度，机构简单，缺点是最小幅度被限制在最大幅度的30%左右，不能完全靠近塔身，变幅时负荷随起重臂一起升降，不能带负荷变幅。
小车变幅起重臂塔式起重机是靠水平起重臂轨道上安装的小车行走实现变幅的，其优点是：变幅范围大，载重小车可驶近塔身，能带负荷变幅，缺点是：起重臂受力情况复杂，对结构要求高，且起重臂和小车必须处于建筑物上部，塔尖安装高度比建筑物屋面要高出15-20米。
三、按塔身结构回转方式可分为下回转（塔身回转）和上回转（塔身不回转）塔式起重机。
下回转塔式起重机将回转支承、平衡重主要机构等均设置在下端，其优点是：塔式所受弯矩较少，重心低，稳定性好，安装维修方便，缺点是对回转支承要求较高，安装高度受到限制。
上回转塔式起重机将回转支承，平衡重，主要机构均设置在上端，其优点是由于塔身不回转，可简化塔身下部结构、顶升加节方便。缺点是：当建筑物超过塔身高度时，由于平衡臂的影响，限制起重机的回转，同时重心较高，风压增大，压重增加，使整机总重量增加。
四、按起重机安装方式不同，可分为能进行折叠运输，自行整体架设的快速安装塔式起重机和需借助辅机进行组拼和拆装的塔式起重机。
能自行架设的快装式塔机都属于中小型下回转塔机，主要用于工期短，要求频繁移动的低层建筑上，主要优点是能提高工作效率，节省安装成本，省时省工省料，缺点是结构复杂，维修量大。
需经辅机拆装的塔式起重机，主要用于中高层建筑及工作幅度大，起重量大的场所，是目前建筑工地上的主要机种。
五、按有无塔尖的结构可分为平头塔式起重机和尖头塔式起重机。
平头塔式起重机是最近几年发展起来的一种新型塔式起重机，其特点是在原自升式塔机的结构上取消了塔尖及其前后拉杆部分，增强了大臂和平衡臂的结构强度，大臂和平衡臂直接相连，其优点是：1、整机体积小，安装便捷安全，降低运输和仓储成本；2、起重臂耐受性能好，受力均匀一致，对结构及连接部分损坏小；3、部件设计可标准化、模块化、互换性强，减少设备闲置，提高投资效益，其缺点是在同类型塔机中平头塔机价格稍高。
第二节 塔式起重机的性能参数
塔式起重机的技术性能是用各种参数表示的，其主要参数包括幅度、起重量、起重力矩、自由高度、最大高度等；其一般参数包括：各种速度、结构重量、尺寸、尾部尺寸及轨距轴距等，下面分别简述：
一、幅度是从塔式起重机回转中心线至吊钩中心线的水平距离，通常称为回转半径式工作半径。对于俯仰变幅的起重臂，其俯仰的与水平的夹角在13度-65度之间，因此变幅范围较小，而小车变幅的起重臂始终是水平的，变幅的范围较大，因此小车变幅的起重机在工作幅度上有优势。
对于俯仰变幅起重机的实际吊钩幅度一般是将吊钩放至地面，然后用卷尺测量塔机中心到吊钩的水平限高；对于小车变幅起重机的实际吊钩幅度可以将其在大臂上每节的长度相加再加上塔机中心至大臂根部的长度即可算出实际吊钩的幅度。
二、起重量
起重量是吊钩能吊起的重量，其中包括吊索、吊具及容器的重量，起重量因幅度的改变而改变，因此每台起重机都有自己本身的起重量与起重幅度的对应表，俗称工作曲线表。
起重量包括两个参数：即最大起重量及最大幅度起重量。
最大起重量由起重机的设计结构确定，主要包括其钢丝绳、吊钩、臂架、起重机构等。其吊点必须在幅度较小的位置。
最大幅度起重量除了与起重机设计结构有关，还与其倾翻力矩有关，是一个很重要的参数。
塔式起重机的起重量是随吊钩的滑轮组数不同而不同。一般两绳是单绳起重量的一倍，四绳是两绳起重量的一倍等等。可根据需要而进行变换。
为了防止塔式起重机起重超过其最大起重量，所有塔式起重机都安装有重量限制器，有的称测力环，重量限制器内装存有多个限制开关，除了限位塔机最大额定重量外，在高速起吊和中速起吊时，也可进行重量限制，高速时吊重最轻，中速时吊重中等，低速时吊重最重。.
三、起重力矩
起重量与相应幅度的乘积为起重力矩，过去的计量单位为TM，现行的计量单位为KNM，1TM等于10KNM。
额定起重力矩量是塔式起重机工作能力的最重要参数，它是防止塔机工作时重心偏移，而发生倾翻的关键参数。由于不同的幅度的起重力矩不均衡，幅度渐大，力矩渐小，因此常以各点幅度的平均力矩作为塔机的额定力矩。
塔式起重机的起重量随着幅度的增加而相应递减，因此，在各种幅度时都有额定的起重量，不同的幅度和相应的起重量连接起来，就绘制成起重机的性能曲线图，使操作人员一看明了不同幅度下的额定起重量，防止超载。
一般塔式起重机可以安装几种不同的臂长，每一种臂长的起重臂都有其特定的起重曲线，不过差别不大。
为了防止塔机工作时超力矩而发生安全事故，所有塔机都安装了力矩限位器，其工作原理是当力矩增大时，塔尖的主肢结构会发生弹性形变而触发限位开关动作，力矩限制器也装有多个限制开关，达到额定力矩之后，不仅起升不能动作，小车也不能向外变幅。另外，当达到80%额定力矩之后，小车自动切断高速，只能慢速向前，防止因惯性而超力矩。
四、起升高度
起升高度也称吊钩高度，是从塔机的混凝土基础表面（或行走轨道顶面）到吊钩的垂直距离。对小车变幅的塔式起重机，其最大起升高度是不可变的，对于俯仰变幅的塔式起重机，其起升高度随不同幅度而变化，最小幅度时起升高度可比塔尖高几十米，因此俯仰变幅的塔机在起升高度上有优势。
塔机起升高度包括两个参数，一是塔机安装自由高度时的起升高度，二是塔机附着时的最大起升高度，塔机在安装自由高度时不需附着，一般塔式起重机能达到40米，能满足小高层以下建筑的需要。
为了防止塔机吊钩起升超高而损坏设备发生安全事故，每台塔机上却安装有高度限制器，当吊钩上升到离臂架1-2米时自动切断起升电源，防止吊钩继续上升。
五、工作速度
塔式起重机的工作速度包括：起升速度、回转速度、变幅速度、大车行走速度等等。在起重作业中，起升速度是最重要的参数，特别是高层建筑中，提高起升速度就能提高工作效率，同时吊物就位时需要慢速，因此起升速度变化范围大是起吊性能优越的表现。
起升速度不仅与起升机构有关，而且与吊钩滑轮组的倍率有关，2绳的比4绳快一倍，单绳的比2绳快一倍。
在起重作业中，回转、变幅、大车行走等，其速度都不要求过快，但必须能平稳地起动和制动，能实现无极调速，变频控制是比较理想的。
六、尾部尺寸、部件重量及外廊尺寸。
下回转起重机的尾部尺寸是由回转中心至转台尾部（包括压重块）的最大回转半径，上回转起重机的尾部尺寸是由回转中心线至平衡臂尾部（包括平衡块）的最大回转半径。塔式起重机的尾部尺寸是影响塔机安装拆卸以及回转作业时的重要参数。
塔式起重机的各部件的重量的外廊尺寸是塔机在运输、吊装拆卸时的重要参数。
第三节 塔式起重机的用电安全
一、塔式起重机的供电系统
塔式起重机的供电系统为380V、50HZ、三相四制线，中性线直接接地系统。
所谓三相四制就是三相为火线、代号为A相、B相、C相，他们每两相之间的电压为380V，称三相电源，用于三相用电设备，如电动机等，常称工业（动力）用电。另外一线为中性线，代号为N，当中心线直接接地时即为零线，代号为0。零线与每相火线之间的电压都为220V，称单相电源，用于单相用电设备，如照明等，常称民用电。三相四线制的最大优点就是既能提供三相供电也能同时提供单相供电，大大方便了用户使用各种电器设备。
塔机起重机既有三相用电设备，也有单相用电设备，是一种用电量较大，组合各种用电设备的大型机械。
二、塔式起重机的接地和接零。
1、采用单一的保护接地措施不能保证安全
在三相四线制中性线直接的电网中，如果采用单一的接地，当塔机金属结构漏电时，电流经过塔机接地地阻和中性线接地电阻回到电源，由于两个接地地阻阻值基本相等，其分压也基本相等，这样塔机接地地阻上就有220V一半的电压，由于电流不大，电压可长时间存在。如果人站在潮湿的地上身体部位接触了漏电的塔身，就等干与塔机的接地电阻并联承受相近的电压，这样就有可能有触电危险。
2、采用保护接零措施虽能起保护作用但仍有安全隐患。
在三相四线制中性线接地的电网中，塔机采用金属结构接工作零线的保护措施。当塔机金属结构漏电时，漏电电流直接回到零线，形成相零短路，由于线路电阻小，电流很大，很快将漏电线路上保险装置断开，这样就切断了漏电电源，起到保护作用。但是由于工作零线在用电不平衡时有电流流过，而零线上存在一定的电阻，因此零线上就能产生一定的电压，当设备的金属外壳接零时也就产生了一定的电压，同时造成了安全隐患。
综上所述，在同一电网中，不允许有的设备接零，有的设备接地。因为当接地设备漏电时零线对地也产生电压，所有接零设备就会带电，造成更大范围的安全隐患。
3、采用三相五线制的用电系统能起到较理想的保护作用。
所谓三相五线制就是在三相四线的基础上，加一根专用保护零线，常称PE线，首端与电源端的工作零线相连，中间与工作零线无任何相连，末端进行重复接地，由于专用保护零线平时无任何电流流过，设备外壳接在保护零线上，不会产生任何电压，因此能起到比较可靠的保护作用。
采用保护接零的措施必须保证设备的过载短路保护装置的可靠性，选择熔断器保护时不能盲目加大保险容量，以保证熔断器的熔断作用。
4、实行重复接地可进行双重保护也是防雷保护的需要
在保护接零的基础上进行重复进行有以下作用：
A、减轻保护零线意外断线接触不良时接零设备上电击的危险性；
B、减轻工作零线意外断线式接触不良时负载中性点的“漂移”；
C、进一步降低故障持续时间内意外带电设备的对地电压。并缩短漏电故障持续时间。
D、改善防雷性能，虽然塔机的金属结构及其预埋基础有防雷泄流的作用，由于重复接地对雷电流起分流作用，可降低冲击过电压。综上所述，在三相五线制的电网中，设备外壳采用保护接零加重复接地的措施定比较理想的保护措施。
5、接地装置的要求：
A、工作接地及保护接地的接地电阻不超过4欧，重复接地及防雷接地电阻不超过10欧。
B、接地导线应用黄绿专用保护线，由于兼起防雷作用，宜用Φ25MM2以上的多股铜芯线。
C、接地体不宜少于两个，采用钢管Φ33-Φ45mm，角铁40-60mm，长2米以上，镀锌防锈，垂直埋设，上端入地0.5米。
D、导线与接地体的连接必须牢靠，采用焊接或压接。
三、塔式起重机的供电及导线
1、塔式起重机的供用电容量
塔式起重机的装机容量为塔机上所有用电设备容量的总和，而塔式起重机的供电容量为塔机上同时运行的各用电设备的总和，由于塔机上一般同时运行的设备只有起升、回转行走三大机构，所有将这三大机构用电量相加即为塔机的总用电量。
由于电源变压器至塔机之间一般都有一定的距离，而塔机的电缆线也有一定的长度，因此存在一定的线路压降，且塔机工作时频繁的起制动，尖峰电流经常出现，因而供电应考虑到尖峰时塔机内外部压降之和为5-10%,所以为塔机供电的变压器的容量应大于塔机用电量的一倍以上，若有其他大用单设备，变压器的容量需另计算。现将常用塔机的供电情况列表如下：
项目\设备型号        TC5610（63TM）        C5015(80TM)        F023B(120TM)
起升        24KW        33 KW        51.5 KW
回转        3.7 KW        6 KW        8.8 KW
行走        3.3 KW        4.4 KW        4.4 KW
总用电量        31 KW        43.4 KW        64.7 KW
变压器容量        ＞70KVA        ＞90KVA        ＞140KVA
2、供电线路的导线选择
目前在工地上多用架空线、铅线居多，由于用电负荷大，线路压降大，对塔机的安全运行造成影响，在此情况下，塔机等大型设备宜采用专线供电。
由于一般导线运行的最高温度不超过60°C至70°C，否则导线的绝缘就会损坏和老化，因此，合理地选择导线是安全运行的重要因素，下面例举主要导线在35°环境温度下的安全参功值：
线径        16平方米        25平方米        35平方米        50平方米
铅线        65A        83A        100A        126A
铜线        80A        100A        125A        140A
为了帮助记忆，有个口诀可粗略计算导线的许用电流，口诀是：10下五，100上二，25、35四、三界，70，95两倍半，穿管温度八、九折，铜线升级算，裸线加一半。意思是以铝线为例，截面积≤10mm2时，每平方毫米许用电流约为5A；截面积≥100 mm2每平方毫米许用电流为2A；截面积≤25 mm2且＞10 mm2时没平方毫米许用电流为4A；截面积≥35 mm2且＜70 mm2时，每平方毫米许用电流为3A，截面积为70 mm2和95 mm2时，每平方毫米许用电流为2.5A，如穿管敷设应打8折，如环境温度超过35°则打九折，铜导线的许用电流打约与较大一级的铅导线的许用电流相等，裸导线许用电流可提高50%。
在三相四线电网中，塔机和其他三相用电设备，其总工作电流可以用其总功率的2倍来粗略估算，因此以下几种类型的塔机专用供电导线和电缆的参考值如下表：
项目\设备型号        60KNM塔机        80KNM塔机        120KNM塔机
工作电流        60-70A        80-90A        130-140A
铅芯导线        25 mm2        35 mm2        70 mm2
铜芯导线        16 mm2        25 mm2        35-50 mm2
铜芯电缆        16 mm2        25 mm2        50 mm2
必须说明的是,如果供电线路较远，电缆线长度超过100米，导线的截面积还需要加一个等级，方能保证安全使用。
四、塔机的配电箱及保护装置
1、对塔机的配电箱的基本要求
A、对塔机等大型设备的配电箱应专箱专用，且一机一闸，有明显标识；
B、配电箱应安装在离塔机5米以内，高1.5米，便于操作的位置。
C、配电箱应防雨防尘，有门有锁，导线都从箱下方进出，箱体应可靠接零接地。
2、塔机配电箱的保护装置
A、配电箱应安装带有漏电保护装置的四线空气断路器，工作零线应进入四线空断回路，并应安装熔断保险器。
B、漏电保护电流宜选用漏电动作50-80MA，试验灵敏可靠。
C、当用电器发生短路和过截时，空断脱扣装置应立即动作，保险熔断器应迅速熔断。
D、合理选择塔机的总熔断器的熔量，一般采用如下公式：
总熔断器的总熔量=(1.5-2.5)最大一台电机的额定电流+其它各电机额定电流之和。
例：63TM塔机熔丝的总熔量为1.5×48+7.4+6.6=86A≈90A-100A
五、关于微波和电磁波对塔机的影响
塔式起重机的安装位置如果刚好在微波通讯的传播通道或在电台发射天线附近，就会受到微波和高频电磁波的干扰，即使在全部关闸停电时塔机的吊钩上也“带电”，吊钩碰上地面金属时会有小火花，人体接触吊钩会有触电和烧灼感，很容易造成心里恐惧及二次伤害，解决此类问题主要从以下方面着手：
1、在吊钩上加装绝缘尼龙吊带，直接挂在吊钩上，吊带长0.5-1米。
2、操作挂钩人员必须穿绝缘鞋，戴绝缘手套作业。
3、加强监督防范，防止其他人员接触吊钩。