電力能源是工業生產和人民生活的基礎，我國石油、水利資源缺乏，因此在相當長的時期，火力發電是我國能源建設的重點，隨著近30年我國經濟建設的發展、調整，火電建設經歷了數個起伏，在近年我國經濟建設高速發展和居民用電大幅增加情況下，火電建設規模達到了頂峰。為降低煤、水的損耗，滿足環保要求，主流火電機組單機容量從1980年代300MW到2000年代600MW發展到目前的1000MW。發電技術的進步帶來施工工藝的變革，也給以起重機為代表的施工設備帶來新的機遇。同時施工技術的革命、起重機的發展為各個時期全國范圍高強度的火電建設提供了可靠保障。 1 火電建設塔機的特殊性 火電建設起重機是為特定工程專門設計、單件或小批量生產的產品。火電建設的特殊性，使火電建設工程偏愛選動臂起重機為主力起重機。 1．1 火電建設對塔式起重機的要求 火電建設重點、難點是鍋爐島的安裝，包括鍋爐廠房鋼結構、內部設備、外圍設施，鍋爐島是火電廠除煙囪外最高建筑，在電廠施工中體量最大、安裝難度最大，火電建設主力起重機，即指鍋爐島安裝用主吊機。由于各電廠在爐型、設備、工藝上的差別，主力起重機多為特殊設計、單機生產，一臺定型產品會有多種變形。火電廠鍋爐島施工對主吊機的要求主要有四個方面：（1）主參數，即起重量、幅度、高度；（2）安裝拆卸場地；（3）施工效率；（4）成本費用。常規的 600MW機組鍋爐標高80m、頂板梁吊裝單元重80～120t，1000MW超超臨界機組，塔式爐標高127m、排式爐標高80m、頂板梁吊裝單元重 80～140t、立柱重110t。DBQ4000型塔機是為600MW機組鍋爐施工設計的，塔式工況臂架鉸點高度81m、額定起重量125t，老電廠施工場地寬闊、工件水平運輸距離長，因此能夠軌道行走的DBQ型扳起式塔機比較適合。FZQ2400型塔機是為1000MW機組鍋爐施工設計的，臂架鉸點高度 130m、額定起重量100～140t，最大幅度60m，滿足對起重機主參數的要求，模塊設計、低位裝拆、自頂升升降、變頻調速，使用成本低、效率高、安拆場地小。 1．2 火電建設工程偏愛動臂式塔機 動臂式塔機是指采用起重臂仰俯實現吊重水平移動的塔機，動臂塔機構造簡單、剛度大，易于實現大型化。對于附著塔機，相同塔身高度的動臂塔機要比平臂塔機起升高度大30～40m，多出的高度對于大尺寸的構件跨過爐頂吊裝是有利的。平臂塔機要想達到動臂塔機的起升高度，塔身懸臂需要高出動臂式30m以上，這樣會給塔身帶來附加的強度、穩定問題。另外，動臂塔機臂架仰起時整機回轉半徑可控制在 10m，遠小于平臂塔機臂端70m、尾部20m的數值，有利于狹小空間拆機、群機作業避讓。雖然平臂塔機起升、變幅速度高于動臂塔機，但對于工業安裝用起重機，速度差別沒有相象中的重要。但隨著電廠工期、成本的大幅壓縮，平臂塔機開始被人們接受，輔助起重機開始大量使用20～40t建筑平臂塔機。 2 火電建設常用的兩種動臂式塔機系列 火電建設典型部分是鍋爐島的安裝，火電廠從300MW、600MW到目前的1000MW的發展，使鍋爐安裝主吊機從DBQ系列發展到FZQ系列。 2．1 DBQ系列扳起式塔機 型號解釋舉例，DBQ4000型塔機，D―電力建設，B―扳起式，Q―塔機，4000―最大起重力矩tm值。1980～2000年代，為滿足 300～600MW機組施工要求，原電力部鄭州機械設計研究所開發了以DBQ4000、DBQ3000型為代表的DBQ系列自扳起式塔機。DBQ型回轉以上與履帶起重機的塔式組合相似，具有主臂、塔式五十余種組合工況，可以自行扳起、放倒，快速變換組合，滿足不同的載荷、幅度、高度要求。該機型下車為門架結構、軌道行走式，可以實現構件、設備從組裝場到鍋爐島的運輸。該機型的研制過程使用了非線性有限元分析、鋼絲繩金屬壓制接頭、相慣線焊縫檢驗技術等等，并以此產生了多項國家標準，為提高我國起重機技術水平做出了卓越的貢獻。火電建設主力起重機是針對一定的鍋爐島設計的，當鍋爐布置形式、容量、爐型發生較大的變化后，原有的起重機難以滿足工程要求，目前DBQ系列塔機大部分已完成其使命，轉入冶金領域承擔高爐的安裝維修工作。 2．2 FZQ系列附著自升式塔機 型號解釋舉例，FZQ2400型塔機，F―附著，Z―自升，Q―塔機，2400―最大起重力矩tm值。主流的超超臨界1000MW機組，鍋爐高度達 127m、頂板梁吊重達160t，大部分電廠建在海邊，抗風成為重點，還要解決狹小空間拆機的問題。隨建筑物升高的附著自升式動臂塔機成為當今火電建設主吊機的主流，按各廠家對產品命名的不同，分別為FZQ型、MD型、ZSL型，本文按原電力部電建起重機命名辦法，通稱此類起重機為FZQ系列附著自升式塔機。FZQ系列塔機的主要特點，臂架鉸點后置（在回轉中心后）、動臂變幅、液壓自頂升、塔身通過附著裝置與鍋爐鋼架連接、控制系統多為變頻調速。按工程要求，塔機分砼基礎、道渣基礎、軌道行走式。新的設計理念、先進的計算手段、先進的機電配套件、新材料、新工藝，在FZQ系列上，都有不同程度的體現，如采用800MPa級管材的起重臂、1000MPa級合金鋼鍛件、2000MPa級不扭轉鋼絲繩、內藏行星減速器Lebus繩槽卷揚機、PLC控制變頻調速系統、有黑匣子功能的安全保護系統，配備登機電梯、人機工程操作室，等等。 3 FZQ系列塔機的主要生產廠家、代表產品 鄭州科潤機電工程有限公司、國電鄭州機械設計研究所―國電鄭州機械設計研究所即原電力部鄭州機械設計研究所，有50余年從事工業用大型動臂塔機研發的業績，鄭州科潤是鄭機所控股的從事起重機研發、設計、產業化的實業公司。代表產品FZQ2400、FZQ2000Z、FZQ1800、FZQ1380、 FZQ660、FZQ600。鄭州科潤產品的變化，反映出了不同時期國內火電建設對動臂式主力起重機的要求。鄭州科潤的產品，從設計、構造、材料、機構、控制方面，使用了最新的科學技術成果，體現了工業發展、技術進步對起重機技術的影響，代表了國內火電建設動臂塔機的技術水平。 上海電力機械廠 ―上海電力機械廠是上海電建局下屬企業，代表產品是MD1280D、FZQ2400、FZQ2000、FZQ1250。MD1280D是唯一進入國內火電建設領域的國外品牌動臂塔機，由上海廠與國際著名的動臂塔機廠家Favellefavco合作生產，以Favellefavco品牌銷售，FZQ2400 是MD1280D國產化的自主品牌。FZQ2000、FZQ1250是FZQ系列早期產品，構造上與其他FZQ產品有較大的區別，它的塔身是圓筒式的、并且采用機臺上部加高。因技術陳舊，目前已退出銷售渠道。 山東豐匯設備技術有限公司―山東豐匯是山東電力建設一公司興辦的企業，代表產品 FZQ2200、FZQ1650、FZQ1380。首批產品FZQ1380技術來自鄭機所，在此基礎上山東豐匯陸續開發了FZQ1650、 FZQ2200，因此山東豐匯的產品在理念、構造上，與鄭州科潤有許多相似之處。其獨特之處是，全系列起重臂主弦采用800MPa鋼管。 南京中升建機重工有限公司―南京中升與前述的三家電力背景的企業不同，是臺資企業，進入國內火電建設市場時間較短。主要產品有ZSL2000、 ZSL1350、ZSL1000、ZSL750，起重力矩在750～2000tm。南京中升塔機與其他三家在設計理念有一定的不同，如在維護保養、操作室、平臺護欄的人機工程設計上比較簡單，體現了建筑塔機的一些風格。 其他廠家動臂塔機在火電建設領域的應用―川建、永茂、中聯、三洋的 1000tm級以下動臂式塔機，其參數遠低于火電建設對主力起重機的要求，如果作為輔助塔機，在效率、價格、認知上，也無法與大批量生產的平臂式塔機抗衡，因此在火電建設領域極少看到主流塔機廠的中小噸位動臂塔機。 4 我國火電建設動臂塔機的技術水平和發展預測 近年開發的 FZQ系列塔機，已經完全拋棄了國產大型工業塔機笨粗的形象，上車的構造、部件多處可以看到履帶起重機的影子，在設計理念、設計手段、構造、材料、機構、操作、保護、人性化、質量方面，可以同代表國內起重機水平的大型履帶起重機相比，以FZQ2400、FZQ2000Z、FZQ1650、FZQ1380為代表的國產大型動臂式塔機，技術水平處于國際先進水平、不低于國外著名廠家，不僅替代進口、滿足國內市場需要，而且批量出口到印尼、印度。 我國在今后相當長的時期，電力需求是緊張的，受資源、環保、安全、可靠等因素的制約，水電、核電、風電、太陽能發電在我國的電源結構中的比例不可能大幅提高，我國煤炭資源豐富，火力發電在電源結構中將長期處于主導地位。隨著人們環保意識的增強、火力發電技術的進步，燃煤電廠將向更大容量、更高參數的機組發展，在1000MW超超臨界機組成為主流機組的今天，可以預測1300MW等更高參數的機組將是今后燃煤電廠的發展方向。3000tm級、額定起重量 150t、塔身高度140m將是今后火電建設主力動臂塔機的基本參數，安全、可靠、高效、人性化是未來起重機的基本要求。