塔式起重机动力：效率提升

Daniel Gwóźdź 正在讲解节能驱动系统。照片：Joe Mather/KHL

作为波兰唯一的塔式起重机制造商，Krupinski 在过去的六七年里声名鹊起，先是在波兰，现在又在欧洲其他地区乃至更远的地方声名鹊起。

从技术角度来看，该公司努力实现的一个差异化因素是其用于塔式起重机的新型电动驱动系统，该系统可为起重机所有者和/或操作员带来高达 40% 的节能效益。

Krupinski起重机公司的首席执行官兼共同所有人Daniel Gwóźdź在2025年7月于意大利罗马举行的国际塔式起重机（ITC）会议上的演讲中对此进行了解释。

现在许多塔式起重机，或许绝大多数，都采用了变频器驱动——一种计算机控制、电子调节的电力输送方式。克鲁平斯基的目标是找到更好的解决方案。

丹尼尔·格沃兹德表示，最多可节省40%的费用。图片：乔·马瑟/KHL

节能

Gwóźdź 强调，Krupinski 的新型驱动系统可实现高达 40% 的电力消耗降低。“为了实现节能目标，我们决定从异步电机转向采用伺服驱动器的永磁同步电机 (PMSM)，这种电机在市场上拥有最高的效率。”

Gwóźdź表示，永磁同步电机（PMSM）在工业领域广为人知，但在起重机领域却鲜为人知。它们启动时没有浪涌电流，这对起重机的电源连接至关重要。从零转速即可获得最大扭矩。因此，制动器在起重机上仅仅成为一种安全装置。

起重机的设计旨在实现非常精细、平稳的运动控制。由于能量不会以热能的形式损失，因此电机也不需要外部冷却系统，这在炎热地区尤为有利。

与其他起重机不同，该起重机不存在相序问题。Gwóźdź 表示，即使现场电源线在夜间被切断，维修人员进行维修时错接了相序，起重机仍能正常工作。电机制造商提供的保修期为 20,000 运行小时，涵盖机械和磁场问题。这相当于大约 10 年的运行时间。

对比一台典型的5吨起重机上的异步电机，可以发现它们在重量方面存在显著差异。一台18.5千瓦的异步提升电机重350公斤，而同等功率的22千瓦永磁同步电机（PMSM）仅重85公斤。同样，3千瓦的回转电机通常重90公斤，而4千瓦的永磁同步电机仅重17.3公斤。典型的4千瓦小车电机重85公斤，而同等功率的5千瓦永磁同步电机重量不到其四分之一，仅为20.1公斤。Gwóźdź表示，即使重量大幅减轻，轴上的功率仍然更大。

操作方法

Daniel Gwóźdź，Krupinski 起重机公司首席执行官兼共同所有人。照片：乔·马瑟/KHL

“起初我们百思不得其解——为什么异步电机和伺服驱动器在节能方面会有如此大的差异？” 通过分析电机工作时的功率分布三维图表，我们找到了答案。标准电机在最大转速和不同负载下运行时，效率范围从 70% 到 84% 不等，而永磁同步电机 (PMSM) 驱动器的效率几乎始终高于 90%。

在低速运行时，这种差异更加明显。Gwóźdź 表示，塔式起重机的作业通常非常缓慢且动作精准，在这种情况下，差异尤为显著。异步电机的效率在这种情况下仅为 40%。其余能量以热量的形式散失，因此需要对电机进行冷却。

为了进一步提升效率，我们决定在起重机上应用能源管理系统，在电网和起重机之间安装一个43千瓦时的电池组。克鲁平斯基还为所有驱动装置增加了能量回收功能，可以将电能回馈到电池中。“我们的8吨起重机只需单相230伏、60安的电网即可连续工作。即使没有市电连接，这块电池也能让起重机连续工作长达17个小时。”

在建造原型起重机之前，这项新的驱动原理在波兰格但斯克大学进行了近两年的测试。收集到的数据帮助电机和驱动供应商制造了新的驱动装置。他们制造并测试了5吨至10吨起重机的提升机。格沃兹德表示，第一台采用伺服驱动的起重机于2021年安装完毕，并在建筑工地进行了实际测试，结果良好。

观看 Daniel Gwóźdź 在2025 年 ITC 会议上对 Krupinski 的演讲视频。