《塔式起重机关键技术的研究与应用》

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课题研究背景及意义:随着经济的发展,能源需求量越来越高,能源紧缺成为制约各个领域发展的主要因素之一。节能成为中国经济和社会发展的一项长远战略方针。在《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》又提出非化石能源占一次能源消费比重达到11.4%;单位国内生产总值能源消耗降低16%;单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%;主要污染物排放总量显著减少,化学需氧量、二氧化硫排放分别减少8%,氨氮、氮氧化物排放分别减少10%等约束性指标。2014年1月1日正式实施的《中华人民共和国特种设备安全法》将节能环保列入特种设备工作原则,统筹协调特种设备安全与节能。特种设备关系人身和财产安全,且与经济社会发展息息相关。中国特种设备数量已经具有相当规模。现有特种设备生产企业5万多家,已经形成从设计、制造、检测到安装、改造、维修等完整的产业链,年产值达1.3万亿元。特种设备安全状况平稳转好,但事故仍居高位。塔式起重机是一种主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装的施工机械,其结构简单、使用方便、作业空间大,在建筑施工中被普遍采用,同时也是一种安全要求很高的特种设备。近年来建筑行业塔式起重机的大量使用,各类塔式起重机安全事故也伴随其数量的增多而涌现出来。如2016年,黄河交通学院(原郑州交通职业学院)一在建宿舍楼工地,一个近百米的塔吊突然倒塌,并直接砸向驾驶室,司机当场卡在了操作室里,三人被砸伤,一人不治身亡。2011年,在巴彦淖尔市健康新家园工地住宅楼施工现场,工人拆除塔吊过程中发生塔吊倒塌事故3人在事故中死亡。在此背景下,该课题通过塔式起重机关键技术的研究与应用,在塔机原有使用功能的基础上,增加定点吊自动控制系统、新型变频无级调速控制系统、光纤声发射传感器的监控系统,导入新型起重机内套架顶升作业平台,进一步完善塔机辅助功能和扩展用途,提高对塔机的科研水平及创新能力,增加设备的技术含量及附加值,实现建筑施工节能降耗,提高塔机运行的安全度和可靠度。为该区千亿元产业可持续发展提供强有力的科技支撑。

课题的技术原理、性能指标及技术创新:结合高性能高精度传感器、自适应算法、神经模糊算法及人工智能,研发定点吊专利技术,提升了塔式起重机的安全性和工作效率。导入可独立工作的电动葫芦卷扬式顶升工作平台,提升了平台的安全性和灵活性。应用了新型变频无级调速控制系统,使塔式起重机运行时,载荷、速度、功率三者之间的匹配达到理想状态,也实现了节能降耗。利用声发射技术和光纤传感技术实现对塔式起重机的远距离监测,为塔式起重机的整体安全性分析提供支持。对新研制的塔式起重机进行能效测试,经国家级第三方权威机构中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院检测,其能效与传统塔式起重机相比,能耗降低了18.32%。

技术的成熟程度,适用范围和安全性:国家级第三方权威机构中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院对新研制的塔式起重机进行技术鉴定,其技术要求符合《塔式起重机设计规范》(GB/T13752-2015)、《塔式起重机》(GB/T5031-2008)、《塔式起重机安全规程》(GB5144-2012)的相关规定。截至2015年11月,广西建工集团建筑机械制造有限责任公司共生产新研制的新型塔式起重机1731台,实现产值87059.12万元,上缴税费5886.33万元,净利润4975.27万元,超额完成项目合同约定的经济指标。项目实施期间,获批博后站1个,成立一个起重机械技术服务平台;引进博士2人,硕士3名,2人晋升高级工程师,2人晋升工程师。该团队拥有博士2人,硕士10人;教授级高级工程师1名,高级工程师11名,工程师13名。

应用情况及出现的问题:上述新技术已经在广西建工集团建筑机械制造有限责任公司生产的塔式起重机上正式投入生产,能够保持连续使用,处于稳定应用状态,达到设计产能,成为所在单位主要产业广泛应用。

技术先进性:技术水平高,有创新,已达到国内领先水平。

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