1、1液压吊装技术的开发及应用中国化学工程第三建设公司 程志1、现代大型构件和设备安装技术的动向1.1 现代大型构件和设备安装技术的产生与演变大型构件和设备安装技术（简称大件安装技术） ，是建设工程重要的技术组成部分。起重吊装技术是大件安装技术的主要内容，它是人类在广泛生产活动的基础上形成的，并在人们反复实践认识的基础上发展完善起来的。现代工业技术的发展，促使大件安装水平飞跃，形成当今种类繁杂、手段先进、装备强大的一门专业学科。大型构件和设备安装技术分为整体吊装、综合整体吊装和散件吊装三种情况。整体吊装就是将独立工件在不分解的前提下吊装就位；综合整体吊装是将相对独立而又相关的若干工件单元先组合成一
2、个综合体，然后一起吊装就位。整体吊装的优势在于提高工件的工厂化制造程度、有利于产品的质量控制、减少高空作业量、缩短施工现场的安装工期以及减少工程造价等，整体安装代表了大件安装的一个发展方向。当今的大件安装技术是以确保安全作业为前提，以解决高、重、大、精、尖、特、新等吊装难题为目的，有机结合了材料科学、经典力学、计算机控制技术、液压技术、机械工艺学等多门学科而形成的实用专业技术。所谓“高” ，这里指工件本身很高大或者工件安装位置很高。例如上海东方明珠电视塔发射天线，重量为 450t，长度达 118m，需整体安装在 350m 高空的钢筋混凝土塔座上，总安装高度达 468m，这是一个世界性的安装难度
3、。所谓“重” ，是指工件吊装荷载巨大。例如山东齐鲁石化公司炼油装置改建工程中的核心设备精制加氢反应器，自重 937.2t，整体吊装荷载为1033.5t（含吊装附加重量） 。在当今世界各国，能够整体吊装千吨级设备的国家为数很少。所谓“大” ，是指工件体积庞大，例如南京国际展览中心钢桁架梁，梁跨度75m，长度达 90m，截面高度 5m，自重量最大为 138t，是该工程一个突出的施工难点。所谓“精” ，是指工件安装就位的精度要求高。最典型的要数热电厂大型发电机组转子的起重吊装，重达几十吨的庞然大物贯穿于定子的安装过程中，始终要保持转子与定子之间的间隙为几毫米，吊装过程复杂。所谓“尖” ，主要是指当今
4、许多大型设备代表了当代的尖端技术，价格昂贵，因此整个吊装工作责任重大。例如运载火箭吊装到发射塔架上、航天飞机垂直测试时的吊装等。所谓“特” ，是指大型工件的安装位置比较特殊，常规的吊装方法不能解决问题，需要采取特殊的技术措施。例如在高压电线附近作业或在有毒环境中作业所采取的防护措施、水下吊装作业等。所谓“新” ，是指现在与将来，大件安装行业会不断遇到新课题，仅仅依靠现有的技术还不能满足发展的需要，要求不断革新工艺，技术创新，推动施工技术进步，更好地为建设工程服务。21 世纪国内外建设项目有以下特点：高（技术要求高、投入高） 、大（大2型、超大型） 、难（地形地质复杂、技术要求高、施工难） 、新
5、（需要高新技术） ，这个发展方向是经济发展和技术进步的必然结果。因此研究与发展大件安装技术，也是时代赋予我们的任务。1.2 大型构件和设备安装的基本程序与关键环节大型构件和设备安装是将大型构件或设备按照设计图纸及相关技术文件的要求，严密进行施工组织设计，有条不紊地将工件运送到安装现场，然后将工件按要求吊装就位，最后进行调整和试运转。大型构件和设备安装技术分为整体吊装、综合整体吊装和散件吊装三种情况。整体吊装就是将独立工件在不分解的前提下吊装就位；综合整体吊装是将相对独立而又相关的若干工件单元先组合成一个综合体，然后一起吊装就位。整体安装的优势在于提高工件的工厂化制造程度、有利于产品的质量控制、
6、减少高空作业量、缩短施工现场的安装工期以及减少工程造价等，整体安装代表了大件安装的一个发展方向。大型构件和设备安装的一般工艺流程如下：熟悉施工图及施工条件编制施工组织设计文件大型工件运输基础验收及安装放线 工件吊装就位工件找正找平工件连接（包括设备配管、设备电气安装、调试及试运转等） 。大型构件和设备安装的整个过程中，工件的装卸、场内水平运输以及吊装就位等起重工序的工期长，风险大，技术含量高，因此大件吊装是大型构件和设备安装技术的关键环节。1.3 国内外大型构件和设备吊装技术应用现状根据近年来我国施工企业从事国外工程施工的经验以及对相关资料的研究，工业发达国家大型构件和设备吊装技术水平体现以下
7、几个方面：第一，自行式起重机的装备非常强大，并且形成了完善的租赁与服务体系。例如在德国，千吨级的汽车吊是比较容易承租的。第二，起重行业的专业分工很细，种类繁多。例如有些公司专门从事港口集装箱起重机的桥梁提升却不负责其他部分的吊装，有些公司专门从事钢屋盖的液压提升。第三，直升机吊装工件比较普遍。对于一般起重机械不能够完成的吊装工作，往往考虑使用直升机，有些直升机的起吊能力达到几十吨。例如世界第一高塔加拿大多伦多电视塔，其发射天线钢桅杆就是采用直升机分段吊装而成的。第四，起重机械的自动化程度高，安全报警系统先进。一般的起重机械都由微电脑控制，能够准确测量工件的重量，监控机械的工作状态，并有报警与自
8、锁功能，以及其他辅助功能。第五，发达国家的起重机械充分考虑了操作者的适应性和舒适性，强调“以人为本”的理念。我国的吊装行业，在建国初期只能用木制桅杆和手动绞磨来吊装 18t 重的反应塔和蒸发塔。经过多年的发展，特别是改革开放以来，大型构件和设备吊装技术突飞猛进，现在已经跻身于世界先进行列，并且有些方面处于国际领先水平。如今，我国吊装行业已经形成了以自行式起重机械吊装工艺、桅杆式起重机吊装工艺、液压提升（顶升）技术、滑移法起重工艺及其他工艺方法为内容的大型构件和设备吊装技术体系，并且取得了令人瞩目的成绩。从起重机械装备方面讲，我国已经拥有多台 500 t 级以上（含 500 t 级）3汽车式起重
9、机和履带式起重机。100400 t 级大型汽车吊和履带吊装备的数量可观，分布范围广泛。在核电建设行业，我国已经有 650 t 起重量的履带吊用于施工。在桅杆吊装实践中，我国已经多次利用桅杆整体吊装了 1 000 t 以上的工件。1999 年 1 月 9 日，在山东齐鲁石化公司炼油装置改建工程中，中石化第十建设公司利用我国自行研制改造的双门式桅杆，采用滑移法吊装工艺，将千吨级精制反应器整体吊装就位。工件吊装技术参数为：外径 4 341 mm，高度 35 555 mm，本体质量 937.2 t，吊装总荷载达到 1 033.5 t。该项目的实施，使我国成为第四个能够整体吊装千吨级设备的国家，标志着桅
10、杆吊装的能力取得了突破性进展。 特别是中石化系统施工企业，在大型构件和设备吊装技术应用方面已有较为先进的施工装备和施工技术。我国的集群千斤顶液压提升技术在世界上处于领先地位。1994 年，上海东方明珠 电视塔天线钢桅杆的吊装，上海机械化施工公司与同济大学合作开发长距离连续整体提升安装工艺，将长度为 118 m，重量为 450 t 的电线天线整体安装到 350 m 高的钢筋混凝土塔座上，安装后电视塔总高度达到了 468 m。工程中采用了集群千斤顶液压提升技术、计算机同步控制技术、钢绞线悬挂承重技术、高重心不用配重自找稳定工艺、高重心抗倾覆技术等多项创新技术，其主要技术特征、工艺性能和经济指标超过
11、了现有的国际水平。我国是较早使用滑移法施工工艺的国家，经过将滑移法与液压技术的结合，该技术已经取得突破性进展。1998 年，在上海浦东国际机场航站楼特大型斜挑悬索拱形钢屋盖安装工程中，上海机械化施工公司对主楼和高架进厅两部分的钢结构，采用区段整体滑移法施工工艺，仅用半年时间就完成了主楼和高架进厅的钢结构安装，牵引的最大单元重量为 1 400 t，牵引钢结构总吨位为 11 000 余吨。1.4 大型构件和设备吊装技术的发展趋势与研究方向、安全吊装始终是吊装施工的中心环节。从大型构件和设备吊装技术的产生开始，对吊装安全的研究就没有停止，未来对大型构件和设备吊装的安全管理、安全评估、安全监控等方面的
12、研究还将进一步深入。、吊装机械化程度进一步提高。随着经济建设的深入发展，大型的自行式起重机械将越来越多。对于传统的桅杆吊装方法，也将越来越依赖于现代化吊车的配合以提高工作效率。、提高智能化程度是一个重要的发展方向。例如：对桅杆式起重机的关键受力部位可以设置传感器进行安全报警，减少误操作；对于吊装过程可以事先进行计算机模拟演示分析，以便优化吊装方案。随着自动化程度的提高，操作工人的劳动强度将下降，主观性错误将减少。、液压提升技术应用前景广阔。液压千斤顶推力极强，动作平稳，且容易与计算机控制技术相结合，值得大力开发与推广。、对“以小吊大”工艺的研究。当前，在大型构件和设备吊装中存在着一种现象，即用
13、于吊装大型工件的机械设备、工具、索具等本身就很庞大，严重制约了工地上其他专业的施工作业，机具进退场成本也很高。因此有必要研究制造轻便、易造、高效、多能的新机械、新机具，采用“以大吊小”的先进吊装方法来吊装大型、超重的构件和设备。、继续发展符合中国特色的桅杆吊装技术。桅杆吊装具有一定的技术优4势和效益优势，是符合中国国情的传统工艺，随着新材料、新工艺的运用，桅杆吊装技术还有进一步发展的空间。2、集群千斤顶液压提升技术2.1 集群千斤顶液压提升技术发展现状集群千斤顶液压提升技术是近年来在我国施工行业逐步发展起来的新兴的大件整体安装技术。该技术已成功地应用到国内影响较大的代表性、标志性工程当中，解决
14、了一些世界性的工程难题，显示了该技术的巨大提升能力和其他优越性能，因而受到工程界的广泛关注，并被建设部列为重点推广的建筑业施工新技术。以下是该技术应用的典型实例简介：上海机械化施工公司利用并开发该技术，将长度为 118 m、重量达 450 t 的上海东方明珠电视塔钢天线桅杆整体提升，安装到 350 m 高的塔座上，安装总高度达 468 m；北京西客站门楼 45m 跨度的预应力钢桁架，在地面组装后总重达 1 800 t，利用穿芯千斤顶与钢绞线同步整体安装到 50.4m 高的框架上；上海证券大厦跨度为 63 m、重量 1 200 t 的钢天桥采用液压提升技术整体安装，安装高度达 74 m；在厦门造
15、船厂和江苏靖江造船厂，采用液压提升技术安装特大龙门式起重机，上横梁整体提升重量超过 1 200 t；跨度 150 m 的波音 747 维修车间钢网架屋盖整体提升，总重量达到 3 200 t，等等。集群千斤顶液压提升技术是由传统的液压千斤顶技术发展演变起来的。液压千斤顶已经有多年的应用历史，其工作原理简单，推力强大。经过近十几年的革新与发展，液压传动由手工操作发展到机械驱动，动作方式由液压顶升演变为液压提升，控制方式已经可以实现计算机同步控制。目前，集群千斤顶液压提升技术受到各施工单位装备水平的限制，因具体工程的不同需要，应用水平也不平衡。集群千斤顶液压提升技术的发展体现在以下几个方面：(1)
16、千斤顶的作业方式由传统的顶升方式演变为提升方式是本项技术最关键的技术革新。千斤顶最原始的作业方式是将千斤顶置于工件顶升部位的下方，通过手工操作将工件顶升一段高度（约为油缸的一个行程）以后，将工件垫实，将千斤顶回油，再将千斤顶垫高。然后再通过千斤顶将工件顶升一段高度，再将工件垫实，千斤顶再回油并将自身垫高。如此反复以达到顶升物体的目的，参见图1。这种作业方式，千斤顶动作的自由方式非常有限，工作效率低，适用范围很小，特别是要频繁改变千斤顶的位置，给施工作业带来了不便。5图 1 千斤顶顶升工件示意图为克服千斤顶传统作业方式的弊端，拓展千斤顶的使用潜力，对集群千斤顶的工作机构作了多种改进，最成功的革新
17、是将千斤顶的顶升动作转化为提升动作。其基本原理是将集群千斤顶置于两层钢平台中间，通过千斤顶的顶升带动固定在上平台的吊杆，工件悬挂在吊杆上。当千斤顶行程已满时，将下平台上的吊杆固定螺母与下平台拧紧靠实，随后千斤顶开始回程，上平台在自重作业下回落，同时上平台的吊杆固定螺母随着千斤顶行程回零，再把上平台的螺母拧紧，然后松开下平台的固定螺母开始下一行程的提升。如此反复动作，将千斤顶的反复顶升转化为吊杆的提升，带动物体上升到指定位置。这种革新的意义在于将“顶”的作业方式转变为“吊”的作业方式，增大了作业自由度。千斤顶在固定位置作业不需要提高自身的高度，工件也不需要多次垫实，从而提高了工效，拓展了适用范围
18、。但此方法也有一些明显的弊端，例如：需要有专用顶升平台，增大了工件顶升的附属工作量；在提升过程中，需要反复紧固和松开上下平台吊杆上的紧固螺杆，工效不理想且不安全；吊杆的强度与长度在实际应用中受到限制等。目前，最先进的作业方式是将松卡式穿芯千斤顶与钢绞线运用到集群千斤顶液压提升技术中。该类千斤顶由上、下卡头帮液压油缸组成，在上、下卡头中设置了卡紧装置和松卡装置，有了这两种特殊装置就可使千斤顶既具有自锁性能，又具有松开卡块的性能。自锁性能可使该千斤顶能够满足步进式（连续、反复）提升重物的要求，松卡性能可使重物提升到一定高度后，该提升机构又可降下来进行下次的提升工作。提升索具为钢绞线，从千斤顶中心轴
19、孔中穿过。当千斤顶进油时，上卡头自动夹紧钢绞线并带动其上升，当千斤顶达到额定行程后开始回油，这时下卡头自动夹紧钢绞线，上卡头自动松开钢绞线并随油缸回落。如此交替握紧钢绞线，达到提升工件的目的。这种革新，使得卡头的动作自动完成，而且卡头锚具的设计也十分合理安全。钢绞线的应用使提升索具柔度大，强度高。6(2) 千斤顶液压驱动方式的演变为实现自动控制提供了条件。液压千斤顶最初的驱动方式为人工操作，即通过人工反复压动压杆驱动油泵，油路也很简单。现在液压千斤顶已经实现机械化驱动，并且一台液压泵可同时给数台或数十台液压千斤顶供油，通过阀门对千斤顶进行调节。随着机械性能和高压胶皮管性能的提高，液压泵站提供的
20、压力已达到很高，从而使液压泵体积变小，动作变快。千斤顶通过液压泵供同回油，这为液压系统实现自动化控制成为可能。(3) 锚具的发展使提升系统安全可靠且操作简便。在液压提升技术发展的初期，只能采用圆钢作为吊杆，吊杆的锚固采用夹具，即通过紧固螺母夹紧提升杆。这种做法不但费事而且存在着不安全因素。随着预应力混凝土技术的发展，出现了钢绞线及其配套锚具。这类锚具都有自锁功能，随着提升力的增大，锁紧力也增大。当提升荷载卸载后，锚具能够自动松开。经过多年预应力的实践证明了该类锚具结构简单，安全可靠，易于操作。锚具由楔形夹具和一个控制夹具动作的锚具油缸组成。它们通过楔形夹具和单向自锁作用夹紧绞线，而松开锚具则要
21、通过提升主油缸和锚具油缸的配合才能打开。(4) 提升索具的演变与发展。液压提升机构当初采用的提升索具也称为吊杆，一般采用圆钢制作成标准杆，材料可选用 Q235 钢材，或者选用 45 号锰钢。吊杆一般分为标准杆和特殊杆两种规格。吊杆采用双头螺母连接，可以根据吊装高度任意接长。吊杆的使用存在种种弊端，例如强度低，使得吊装时吊杆用量较大；另外，吊杆为刚性杆件不能盘卷，其保存、接长与使用都不方便。随着钢绞线的出现，逐渐取代了吊杆成为液压提升中的主要索具。钢绞线的力学特性非常符合液压提升的要求；强度高，截面小，具有柔性，特别是与锚具结合的技术成熟可靠，可以满足长距离提升以及保存的要求。近年来，钢绞线本身
22、有了很大的发展，体现在强度值由原来的 1470MPa、1570MPa 发展到 1860MPa，应力松驰率由原来的普通松驰（8%）发展到低松驰（2.5%） ，钢丝规格也大大丰富了。(5) 高重心抗倾覆技术的应用突破了以往大件吊装中吊耳必须低于重心的限制，发掘了吊装系统在提升高度方面的潜能。当采用液压提升技术吊装细长而高耸的工件，例如电视天线钢桅杆时，工件上的吊耳往往位于工件的底部，工件重心比提升吊点高出许多，工件在吊装过程中处于不稳定平衡状态，容易发生倾覆。传统的解决方法是对工件增加配重，将工件组合体总的重心降到吊点以下，从而使工件受力达到稳定平衡。这种做法必然增加工件吊装时的附加重量，有时附加
23、重量的增加值会超过 100%，这使得液压千斤顶的配置数量增加，规格变大，从而使工程成本增加，施加难度增大。现在，进行上述工件吊装时对工件采用嵌固技术，在竖直方向通过两道侧向导向轮和导轨系统对工件进行约束，工件产生的倾覆力矩通过间隔的导向轮平衡，类似于细长的柱子插入杯口基础中而不会倒下。这样工件不用配重7同样具有抗倾覆的能力，并且可以调节工件的垂直度与对中精度。高重心抗倾覆技术的应用可以降低千斤顶安放高度，降低吊装支架的高度，这对于电视天线钢桅杆类的构件吊装具有极大的现实意义。(6) 计算机智能化控制。计算机同步控制技术：集群千斤顶同步工作极其重要，如果它们不是共同作用，将导致个别千斤顶超载破坏
24、，从而引起连锁反应，导致整个提升系统发生破坏。尽管液压千斤顶由于液体压力传输的均衡性因而具有一定的自动调节功能，但是对于集群千斤顶长距离、大吨位的连续提升，千斤顶的同步控制仍然是重要环节。计算机技术的引入，能够通过压力传感器传递的信号，控制液压动力装置或液压调节阀，使各千斤顶承载力均衡。计算机垂直度控制技术：以往高耸工件的垂直度是通过人工观测，并将观测情况反馈到指挥台，然后再通过调节机构来调整工件的垂直度，方法较落后，人为因素影响较大。当吊耳位置低于重心时，为保证吊装安全，需要全过程的连续监测工件的垂直度并不断进行调整，必须采用自动调节手段方能满足要求。计算机垂直度控制的基本方法是通过垂直传感
25、器测量工作的实时垂直度误差，通过计算机判断后，再控制水平导轮的动作，将工件垂直度控制在预定误差范围内。2.2 集群液压千斤顶提升技术的特点1） 、优点（1）提升构件或设备的重量及提升高度不受限制。由于提升吊点数量可以扩展，提升器数量不限，单根钢绞线长度可达数千米，因此可将超大工件整体同步提升到很高的高空就位；并由于楔形夹具的自锁作用，构件可在空中任意位置长期可靠地锁定。（2）自动化程度高。整套提升设备采用计算机控制，能够全自动地完成同步升降、负荷均衡、姿态校正、参数显示及故障报警等多种功能。此外，由于手动、程控、自动及单动、联动等多种操作方式并存，十分适应于现场施工作业。（3）控制模式完备。液
26、压提升设备不像其他起重设备那样仅仅是做简单的构件提升，而是能够根据不同的提升对象和施工要求，在提升过程中进行构件的姿态调整或应力控制，乃至实现多目标复合控制。（4）起重设备体积小，起重/自重比大。与相同起重量的其他设备相比，液压提升设备的体积仅为它们的 1/51/10，而提升重量却能够达到其自重的50 倍或更大，这就有可能进入到其他起重设备无法进入的狭小空间或高空、地下等施工场合进行作业。（5）安全可靠性好。为确保提升过程绝对安全，对系统的安全可靠性作了周密考虑，采用信号冗余传感技术，控制系统电磁兼容技术、控制软件抗干扰技术、误操作闭锁、液压系统爆裂自锁和楔形夹具逆向运动自锁等一系列措施，有效
27、地避免了事故的发生。8（6）适应性、通用性强。提升系统采用了模块化、集成化和程序化设计，使液压系统、电气系统中的模块单元可以灵活组合，以适应不同的施工要求；系统结构紧凑，适合在狭小空间作业，也给设备本身的运输和现场安装布置带来方便；硬件功能的软件化，只要通过更改软件就能满足不同系统的提升要求。（7）另外，液压提升技术提升速度平稳，对操作工作的依赖性较低，因而受到普遍的欢迎。2） 、缺点（1）液压提升技术要求索具保持垂直运动，不可以斜拉或变向，因此液压提升点的位置限制料为严格，布置不够灵活。（2）液压系统的管路阀组及计算机控制等部分比较复杂，保养维护及贮运的要求较高。（3）到目标为止，液压同步提
28、升技术的应用几乎均以垂直向上的载重提升工艺为主，极少有带载下降工况，因此适应性较差。（4）液压提升技术还没有形成国家、部门或行业标准，其装置的零件、备件的规格标准有待统一，因而从某种程度上制约了本项技术的推广应用。2.3 集群千斤顶液压提升技术的适应范围与发展方向这项技术从 20 世纪 80 年代末开始在我国应用，经过十几年的发展，适用领域得到拓展，主要适用于电视发射塔天线钢桅杆的安装、倒锥形水塔水箱的提升、大型贮罐的提升倒装、大型钢结构的整体提升等。在香港该技术与龙门桅杆配合用于吊装化工设备的实例已见报道。经过众多的工程实践证明，液压同步提升技术是一项具有良好应用前景的新技术。根据目前的发展
29、情况，它将在以下两个方面得到发展：（1）完善液压同步提升技术本身。到目前为止，该技术的应用均以垂直向上的载重提升工况为主，极少有带载下降工况，更无负载平移或旋转等工况。发展这些作业工况，使之成为多向同步技术，将会适应更多的施工场合。此外，减少提升准备工作量，改变目前的间歇提升为连续提升，则施工工期将进一步缩短。（2）进一步拓展应用领域。除前面所述的工件同步提升外，液压同步提升技术还有可能用于建筑施工的其他方面，如滑模施工、地下排管乃至建筑物整体平移等领域；此外，还可将液压同步提升技术作为机械作业功能的一部分，用于建筑施工的定型设备上。该技术在工业设备的吊装中使用面还很窄，有待拓宽。2.4 基本
30、工艺原理1） 、液压提升原理本工艺利用液压提升装置（成套设备） ，采用同步控制技术，使若干个千斤顶同步工作，达到提升工件的目的。在液压提升装置中，提升器为松卡式穿芯9千斤顶，提升索具一般为钢绞线。当千斤顶进油时，千斤顶上端锚具夹紧并举起钢绞线，从而带动工件上升，此过程中千斤顶下端锚具自动处于松开状态。当千斤顶达到其行程时，下端锚具自动夹紧，上端锚具自动松开并随着油缸下降，在此过程中，钢绞线处于停止状态。当上端锚具下降到零位以后，上端锚具再自动夹紧，下端锚具自动松开，油缸进油，再带动钢绞线上升，如此反复，达到提升工件的目的。在提升过程中，钢绞线的上升为间隙动作而不是连续动作。为使得钢绞线的运动变
31、为连续动作，可将两台千斤顶串联后，穿芯钢绞线伸出方为前缸，其上锚即为前锚。另一个千斤顶即为后缸，前缸松锚缩缸，如此循环不已，钢绞线被连续牵动，因而达到连续提升的目的，吊装速度可增加一倍。但是应该指出的是，采用双缸串联连续提升的方法，提升器的体积变大，系统的控制更加复杂，可靠性有待进一步完善。到目前为止，双缸串联提升方法仅见使用于水平牵引工件，还未见用于垂直吊装工件。2） 、重心抗倾覆技术当细长构件的重心高于吊点时，为防止其倾覆，要对其采取嵌固技术以防工件倾覆。在工件安装的底座上部附近位置设置上、下两道环梁，环梁上对称布置水平千斤顶，千斤顶上设有精度可以调节的液压导向轮。工件本身在吊装及就位的过
32、程中始终受上、下两道环梁的限制，用于抵抗工件侧翻所产生的弯矩，类似于厂房混凝土柱插入杯形基础中一样。在工件上设有导轨系统（视具体情况，也可以将导轮设置在工件上，导轨设在建筑物筒体内壁） 。在吊装过程中，导轮在导轨内滚动，利用液压千斤顶不但可以调节工件的垂直度，而且还可以使工件精确对中。当工件为变截面时，采用降梯式双导轮解决导向系统在凸出部位的搭接。2.5 液压提升系统的组成和技术要求大型构件与设备液压同步提升系统的核心是一套液压提升设备，它主要由柔性钢绞线或刚性支架承重系统、电液比例液压控制系统、计算机控制系统及传感器检测系统等部分组成，如图 2 所示。被提升工件的水平度、液压提升油缸的位置、
33、液压系统的压力及温度等参数通过相应的高差、位置或压力传感器转换为电信号输入到计算机控制系统，并经计算机和可编程控制器（PLC）处理、判断，发出相应的控制命令或一定的控制信号，以满足提升过程的精度和可靠性要求，最终完成给定的提升任务。不被提升的工件存在倾覆的危险时，还应配备一套独立的抗倾覆系统。下面对整个系统作详细介绍。计算机控制系统电液比例液压控制系统液 压 提 升 器承重索具或刚性支架被 提 升 工 件压力传感器压力传感器位置传感器油压信号同步高差信号 油缸和锚具位置信号图 2 液压同步提升系统组成101） 、松卡式液压千斤顶在液压提升系统中，提升器为松卡式液压千斤顶，国内现在应用成熟的有B
34、Y 系列和 LSD 系列。根据产品的不同和使用要求的不同，千斤顶的构成与功能有所区别，但基本结构原理基本相似，由上、下卡头和液压油缸组成。在上、下卡头中设置了卡紧装置和松卡装置，有了这两种特殊装置就可使千斤顶既具有自锁性能，又具有松开卡块的性能。自锁性能可使千斤顶能够满足步进式（连续、反复）提升重物的要求，松卡性能满足重物提升到一定高度后，该提升机构又可降下来再进行下一次提升工作。参见图 3。下面对卡紧装置、松卡装置和液压油缸三个部分进行介绍。卡紧装置设置在上、下卡头内，为楔块式结构。它由卡块座、多片卡块、卡块弹簧等组成，俗称夹卡锚具。这种结构使该装置有单向卡紧性能，这种结构使该装置有单向卡紧
35、性能，即提升索具（或吊杆）存在下滑趋势时被卡住，而提升索具（或吊杆）向上时则可自由上升。当选择适当楔角时，卡紧装置可产生大于轴向力数倍的夹紧力，而且夹紧力与轴向力成正比，因此卡紧的性能十分可靠。由于这种特殊的卡紧图 3 液压提升器结构 装置决定了本液压提升设备不仅满足了步进式的提升要求，而且在遇到特殊情况（例如停升修整、停电、油管爆裂等）时，重物也不会突然下坠造成损失。松下装置由松卡螺母、松卡环、松卡螺栓等组成。松卡时用专用扳手旋转松卡螺母，推动若干松卡螺栓带着松卡环向上运动，卡块就会松开索具（或吊杆） ，从而达到松卡的目的，此时索具（或吊杆）就会抽出或落下。当反向旋转松卡螺母时，松卡螺栓、松
36、卡环以及卡块在卡块弹簧的作用下回位，卡紧装置恢复工作状态（即卡块卡紧索具或吊杆） 。液压提升用千斤顶一般设一个空腔，只能穿一根钢绞线。大吨位的液压千11斤顶内腔可以穿入数根钢绞线，钢绞线的卡紧与松开有专门的小千斤顶驱动。液压油缸采用双作用、双出杆等速小行程油缸。由于是双活塞杆结构，因而导向性能好。液压油缸的密封件采用了既具有超高压密封性能，又具有耐磨性的先进的密封件。2） 、液压泵站液压泵站是向千斤顶供油、回油的动力源，一般同一系统的若干千斤顶由同一液压泵站控制。当提升千斤顶的数量过多或者吊点分布范围大时，需要采用多台液压泵分别对应若干个千斤顶。液压泵站主要由油泵、电机、电磁换向阀、针形阀、液
37、控单向阀、溢流油箱、压力表、电气控制柜等组成。3） 、高压胶管总成高压胶管是液压提升成套设备中不可缺少的部分，必须选用与松卡式千斤顶、液压泵站相匹配的高压胶管。带有连接头的高压胶管称为高压胶管总成。高压胶管分为主油路胶管和分油路胶管及环路胶管三种，一般都为两层钢丝编织的高压胶管，参数有内径、工作压力、长度、两端接头螺纹规格等。均采用快装接头，拆装方便快捷，密封性好，在正常使用情况下不容易损坏。4） 、液压系统配件液压系统配件主要有针形阀、三通和用于排气的三通等。针形阀用于千斤顶进油系统流量的调节，使千斤顶在提升过程中的上升速度尽可能一致。三通中的两个通路主要用于每组中环形供油管或环形回油管两端
38、头的连接，另一通路是用于与千斤顶供油管或回油管的连接。带排气的三通用于每一组最后一根环形供油管或回油管的连接，同时又可接小针形阀进行排气用。5） 、液压油液压油一般选用专用的抗磨系统液压油，工作油温宜在-1060。不同品牌、不同规格的液压油绝对不允许混用。液压油应保持清洁，在进入管路中时还应用专门的装置进行过滤。液压油用完后应收集到专用油箱中密封保存。6） 、提升索具及其锚具当采用倒装法安装结构或设备时，可以采用圆钢作为吊杆，但在大多数情况下宜选钢绞线作为提升索具。钢绞线的直径应与千斤顶的内腔直径相匹配。钢绞线强度高、弹性好，在一定的半径下稍加外力即可弯曲、盘圆。在长距离提升时，应该设置专门的
39、贮存装置用于盘卷钢绞线。钢绞线与千斤顶之间通过千斤顶上的卡头相连，与工件之间必须通过专用锚具相连。通常的锚具有夹片锚与镦头锚两种类型。工件上不设吊耳而是设置锚具支座。7） 、专用提升架在进行液压提升系统布置时，可以充分利用建筑物本体来设置和支撑液压千斤顶，一般在建筑物上焊接牛腿作为提升的反力架。当建筑物本体无法利用时，宜制作专用提升架。提升架的设计因不同的工程情况而定，一般都由型钢制作而成。8） 、导轨12导轨只有在长距离提升细长工件时才会采用。导轨一般用槽钢焊在工件上。导轨在保持工件的稳定、防止倾覆方面有较大作用。导轨需要至少在四个方向上同时对称布置。9） 、导向轮导向轮与导轨配合使用，通过
40、与导向轮相连接的液压千斤顶调节水平位置。导向轮至少应分为两层。下层导向轮用调节工件的对中度，在吊装过程中一般不轻易调节。上层导向轮用于调节工件的垂直度，应根据系统传递的垂直度偏差值随时微调水平位置。10） 、倾覆调节千斤顶在顶升全过程中，会由于高空风力的影响，或由于轴线的倾斜而产生倾覆力矩。抗倾覆调节千斤顶呈水平放置，对称控制，其作用是保证细长工件准确就位，承受和平衡工件倾覆力矩。抗倾覆调节千斤顶是实现高重心工件提升的核心装置，应根据不同的客观条件慎重设计。11） 、自动控制系统自动控制的水平体现了液压提升技术的总体水平。自动控制系统的组成分分为硬件系统和软件工具。硬件系统由传感器、调制解调器
41、、输入、处理、输出、电源等部分组成。软件子系统以专用的 PLC 语言编制，有程序文本、梯形图、变量表等多种描述形式。另外，自动控制系统应充分考虑安全措施，包括防误操作措施、切换控制方式保护、报警功能、断点保护措施、抗干扰措施以及连接的可靠性。3、液压吊装技术的开发及应用3.1 公司大件吊装技术方面的优势我公司拥有多套各种类型的重型桅杆，其中 200t84m 的桅杆 4 套。50t以上大型吊机 9 台，吊装 100t 以上的重型设备多达 500 余台，拥有几十项成熟的吊装工艺，例如双桅杆抬吊、单桅杆提吊滑吊、扳吊、侧偏吊、变幅吊、重心高位倒装、短桩压重式锚点，双转拖排等吊装工艺，其中“起重机侧偏
42、吊” 、 “抱杆重心高位倒装” 、 “自升自转桅杆吊装柔性火炬”等项吊装技术获得化工部科技进步奖。难度较大比较典型的吊装项目，如早在 1963 年用扳倒法吊装淮南化工总厂108 米高 100 吨重的硝酸排气筒，采用四桅杆联合抬吊法吊装安庆石化总厂炼油装置中 450 吨重催裂化再生器，采用高桅杆提吊法将 350 吨重的尿素合成塔吊装在 24 米高的框架上，采用双联旋转合拢吊装法吊装 50 米跨度的散装仓库屋架， 采用自升转附着式桅杆吊装 130 米高双筒柔性火炬。近几年来随着我国大型吊车的逐渐增多，为缩短工期，减少吊装时对施工现场的影响面，我公司熟练地掌握了机械化吊装技术。如在南京扬子石化等工程
43、中采用了 500 吨、300吨、200 吨、150 吨等大型吊车吊装设备。根据本公司掌握的吊装技术，以及所13拥有的大批有着丰富实践经验和理论知识的起重技术人员和工人技师，可承接各类大件构件和设备的吊装工作。对于进行大型构件和设备吊装技术的技术开发有着充足的人力资源和技术资源。3.2 开发液压吊装技术的意义及作用技术水平是决定一国经济和国际竞争力的根本要素。技术创新已成为当今世界各国对经济全球化挑战的重要选择。我公司须确定正确的技术创新战略，以超前的眼光去思考和策划，从技术能力的储备上，从施工装备的配备上，早打算、早安排，才会在市场竞争中取得主动权。谁站在建筑市场的潮头，紧紧把握建筑项目的发展
44、脉膊，抢占科技的制高点，谁就会抢占建筑市场的制高点，处于竞争的有利地位，形成核心技术，建立和培育核心竞争力。切实将技术创新工作作为公司增强竞争力和提高经济效益的关键措施，从公司的实际出发，重点开发一批有自主知识产权，在本行业处于领先地位的、占领市场制高点的核心技术。21 世纪国内外建设项目有以下特点：高（技术要求高、投入高） 、大（大型、超大型） 、难（地形地质复杂、技术要求高、施工难） 、新（需要高新技术） ，这个发展方向是经济发展和技术进步的必然结果。我们重点开发的大型构件和设备液压吊装技术，瞄准我国大型化工建设以及高难度的标志性项目，从国外大型承包商处，争取获得一部分丰厚的利润，促进公司
45、的进步。同时，进一步发展大型构件和设备液压吊装技术，逐步形成规模，形成一定的产业化，产业化是科技成果转化为经济效益的根本途径，要积极发挥公司技术优势在科技成果产业化中的核心作用，大力培养公司自身知识产权体系，这也是提升公司无形资产的重要途径。3.3 液压吊装技术实施的可行性及计划安排集群千斤顶液压提升技术是近年来在我国施工行业逐步发展起来的新兴的大件整体安装技术。该技术已成功地应用到国内影响较大的代表性、标志性工程当中，解决了一些世界性的工程难题，显示了该技术的巨大提升能力和其他优越性能，因而受到工程界的广泛关注，并被建设部列为重点推广的建筑业施工新技术。这项技术从 20 世纪 80 年代末开
46、始在我国应用，经过十几年的发展，适用领域得到拓展，主要适用于电视发射塔天线钢桅杆的安装、倒锥形水塔水箱的提升、大型贮罐的提升倒装、大型钢结构的整体提升等。在香港该技术与龙门桅杆配合用于吊装化工设备的实例已见报道。经过众多的工程实践证明，液压同步提升技术是一项具有良好应用前景的新技术。同时，结合我公司现有的大件吊装施工技术，以及公司现今的经营形势，多套大型装置的施工，也为开发液压吊装技术提供了有利的空间，因此可利用现在的形势开发液压吊装技术。1、利用公司现有的桅杆进行改造，组合成门式桅杆或组合成四根立杆的井字形桅杆，与液压提升机构相配套使用，引进液压提升机构为我所用，从而形成公司自有的施工新技术
47、，增强公司的竞争能力。142、开发大型卧式设备的液压吊装技术，进行大型卧式设备桅杆的设计，引进液压提升机构相配套使用。通过公司桅杆的改造及卧式设备桅杆的设计，为公司的设计工作的进一步开展提供了初步的构架，提供了人员上的储备，也为进一步与社会上的钢结构的发展提供了技术上的储备，可进一步发展钢结构的设计与施工一体化工作，增强公司的竞争能力。3、以上工作可与公司化机厂相结合进行，公司进行指导，为进一步实现产业化做好储备工作，也为公司化机厂的进一步发展提供了有利的技术储备。将大型卧式设备的液压吊装技术及配套装备向社会提供，从而形成一定的产业化，如电力建设施工公司向香港所购买的一套大型卧式设备的液压吊装装备近 400 万元人民币。可为公司获取更多的经济效益。
