电力塔：用于风力涡轮机作业的大型动臂起重机

金利重工的JLD1700型风力发电机组正在安装一台2兆瓦、高95米的风力发电机。照片：HG Kessel

海因茨-格特·凯塞尔写道，在塔式起重机开始应用于风电场项目时，这种起重机被尝试作为大型移动式桁架臂起重机的替代品，用于空间和通道受限的场所。

重点在于短臂长下实现高起重能力。将一台标准的重型塔式起重机改装成风力涡轮机安装起重机，只需进行少量设计改动。德国Max Bögel建筑公司的利勃海尔630 EC-H70就是一个很好的例子。它配备了加固的短臂和用于多级吊索作业的专用小车，以应对所需的70吨起重能力，而标准型号的起重能力为50吨。

在中国，最初为电厂锅炉房建设而设计的FZQ系列130吨级大容量动臂塔式起重机被改造用于风力涡轮机安装。这两种方案的主要设计理念之一都是尽可能减少特殊功能，以便快速改造起重机，使其适用于风力涡轮机安装行业以外的其他一般建筑项目。

然而，在首个原型应用中，这种方法就暴露出了其主要缺点。该起重机最初的设计工期至少为3至5个月。其部署和撤离时间在经济上根本无法与风力涡轮机施工现场常用的快速安装移动式起重机相媲美，后者的工期通常仅为一周。

为了便于运输和快速安装，对标准塔式起重机概念进行改造，在评估风力涡轮机塔式起重机方案的可行性时，这一点变得越来越重要。制造商利勃海尔的一项突破性进展是采用了一种平顶起重机设计，取代了带有塔顶和吊索的标准鞍形吊臂。这缩短了起重机上部的安装时间。

不同的卢弗

丹麦克罗尔公司开发了一种新型变幅副臂设计，无需再耗时地穿绕变幅绳。预先穿好的吊索可以放置在A型架上，变幅绞车也安装在那里。变幅副臂可以将臂展转化为起升高度，是一种快速有效地增加吊钩下高度的巧妙解决方案。

Krøll 首次引入了独特的吊臂前端尖部，从而实现了额外的吊钩高度，以便在最大吊钩高度下与负载保持更大的间隙。

以上两种设计理念后来被应用于所有后续推出的中国风力发电机塔式起重机中，其中包括金利重工、徐工、永茂、三一重工和中联重科等公司生产的类似型号的起重机。

中联重科 LW2340-180 底盘安装在狭窄山地风力发电项目中。照片：HG Kessel

永茂STF3080起重机，起重能力200吨，吊钩下高度200米。该起重机融合了克罗尔（Krøll）首创的通用设计特点。照片：HG Kessel

根据桅杆系统的尺寸，顶部回转变幅臂式风力发电机起重机的常见最大独立式吊钩下高度似乎为 180 至 200 米。起重能力通常在 180 至 200 吨之间。

起重能力超过140吨的起重机，其所有部件通常都尺寸过大，便于运输。与传统塔式起重机相比，动臂起重机的优势在于，达到所需的轮毂提升高度所需的桅杆节数更少。此外，它还能节省起重机顶升的安装时间。

独立式塔式起重机通常为风力发电机塔筒设计提供最大的灵活性。然而，随着风力发电机高度的增加，必须使用更昂贵、更坚固的桅杆部件。在许多情况下，这意味着更长的安装时间和更重的运输载荷，所有这些都会增加项目启动成本。

与大型移动式桁架臂起重机相比，塔式起重机的底座仍然存在一个主要缺点。移动式起重机通常可以在至少部分组装的情况下从一台风机移动到另一台风机。而塔式起重机则必须完全拆卸，包括其庞大而沉重的底座。

为了加快施工进度，风电项目可以采用两台塔式起重机底座。一台在使用的同时，另一台可以重新安装到下一个施工现场。显然，这种起重机方案的经济性并不理想。近年来，一些特殊的移动式塔式起重机底座已被设计或正在研发中。此类设计在实际施工条件下的成功与否，将取决于起重机的尺寸和所采用的技术方案。

移动方式

日本已研制出两种塔式起重机移动方案原型。它们均采用轮式自行模块化运输车（SPMT）来搬迁风力发电机塔式起重机。清水建设株式会社已完成其S型移动式塔式起重机的研制。这是一款大型1800吨米级移动式塔式起重机，用于5至7兆瓦级陆上风力发电机的安装。

这款新型塔式起重机设计防震，可在12.5米半径范围内将145吨重物提升至152米的高度，是日本最大、最高的自立式塔式起重机。它由SC Machinery和IHI Transport Machinery联合开发。

目前，起重机概念的现场测试正在进行中，相关公司正在日本吴市造船厂附近的新宫地区，使用自行式模块运输车（SPMT）测试起重机的搬迁。整个上部起重机仍保持安装状态，因此起重机只需下降到最低位置，然后拆除对角支撑和底座支腿即可。之后，起重机即可快速转移到下一个作业地点。据清水建设株式会社称，搬迁周期因此缩短了约六天。

采用传统日式圆柱形塔架的起重机，能够吸收风压，同时可以通过紧凑的回转环支撑架攀爬塔架系统，并安装在专门开发的四腿十字形基座上。

已安装支腿的IHI S型移动式塔式起重机。照片：HG Kessel

更安全的攀爬

日本采用的通过回转环插入塔节的方式，在恶劣天气下的攀爬作业中具有显著的安全优势。此外，它还允许起重机在极低的高度对相同尺寸的塔架系统进行顶升。这座97.50米高的塔架系统由14个塔节组成。得益于这种特殊的日本攀爬方式，一次攀爬过程中最多可以将三个塔节插入攀爬装置，从而减少风电场作业期间需要进行的塔架连接次数。

为了在2.45平方米（为便于运输而优化）的基座上达到97.50米的独立高度，必须在塔身上增加一些斜撑，这些斜撑由塔吊自行安装。将这种管状结构连接到中央塔身，是通过一种获得专利的快速安装装置完成的，该装置从塔内操作，并在安全的环境下进行安装。

与欧洲和中国的风力发电机安装塔式起重机设计相比，这种超长的桅杆支撑杆能够显著抑制独立式起重机的桅杆挠度。与标准建筑起重机不同，通过开发一种新型快速液压顶升装置，减少了塔身两侧用于提升起重机的顶升台阶数量。

移动起重机时，十字底座的中心部分通过专用支架安装在自行式模块运输车（SPMT）上。为了减小起重机的运输宽度，在拆卸外侧支腿后，将巨大的支腿垫作为配重安装在SPMT单元上，以平衡起重机的重心。

此外，在搬迁整个起重机上部组件（包括其55.55米长的吊臂，所有钢丝绳均保持缠绕状态）时，机械平台将使用特殊的载荷固定绳固定在SPMT平台上。起重机通常由操作员在宽敞舒适的驾驶室内进行操作，但也可通过地面或风力涡轮机顶部进行远程操控。

从长远来看，IHI预测对这种高承载能力的塔式起重机的需求将不断增长。与欧洲和中国不同，日本更常见的是轮毂高度在100至120米之间、装机容量在4至5兆瓦的适中型风力发电机。欧洲在风力发电机安装中使用塔式起重机的经验表明，所需的起重机承载能力和起升高度会迅速提高，以至于起重机的尺寸再大也不为过。

完整的IHI起重机上段已准备就绪，即将用SPMT运输。照片：HG Kessel