异型高耸建筑主体施工多功能升降机研究与产业化开发

华夏奖年刊2013年华夏建设科学技术奖〃获奖项目（二等奖）异型高耸建筑主体施工多功能升降机研究与产业化开发主要完成单位主要完成人中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院廊坊凯博建设机械科技有限公司王东红、侯宝佳、李志国、田国承、卢宏伟、田学坤、李育平、立项背景伴随着经济的发展，越来越多的异型高耸建筑不断涌现。例如：电力部门的高大烟囱和冷却塔、广电部门的超高型电视发射塔、输变电部门的输电铁塔以及交通部门的异型桥塔等建筑物。现有的用于此类工程施工的建筑机械产品，普遍存在使用范围有限、安全保护装置欠缺、智能化程度低、能源消耗大、噪声排放超标等弊病，严重制约着施工企业对提高施工效率、降低设备成本投入、减少或避免安全事故发生等关键指标的实现。国际上一些发达国家，在进行此类建筑施工时，往往采用大型塔式起重机、多台施工升降机联合作业，设备投入大，管理程序复杂，人员需求多，给施工单位造成较大的费用支出，降低了施工利润。通过本项目的研究，开发出一套能适应其特殊外形施工要求、技术性能先进、使用功能多、安全可靠性高、适应性强的施工技术与装备，避免设备重复投入，减少劳动力，提高施工效率并能实现节能减排。二、项目简介本项目研发的多功能升降机适合异型高耸建筑主体施工，既可运送人员，还能运送砼及超长度建筑构件，可以实现人员物料的水平运输，最大运输距离10米以上；运行速度、高度、载重量、安全装置等参数实时显示，非正常工作报警提示，高速度、大高度下安全可靠运行且节约电能消耗。项目紧紧围绕异型高耸建筑主体施工时人员和物料运输难点，从进一步完善使用功能、适用范围、安全防护，降低能耗及噪声，拓展升降机的应用领域等方面进行研究，解决行业内的共性、关键性技术难题，最终研究出具有国际先进水平的新一代施工升降机技术及相应的新产品、新工艺、新装置；通过制修订国家、行业技术标准，与国际先进技术有效接轨，引领行业发展。三、详细科技内容1、升降机多功能技术的研究。升降机多功能性技术是在传统升降机基本功能的基础上，加以改进，增设功能，结合异型建筑施工的特点，将原来需用塔吊完成起吊钢筋及砼的作业用升降机来完成，减少设备投入。具体技术技术方案为：将升降机的吊笼根据需要制成异型（包括尺寸及形状），能够满足其运行空间及载人要求；在吊笼的正下方增设砼上料系统，可以运载1定数量（0.7m3）的砼，到达施工层后还应具有砼自卸功能。运送钢筋等细长建筑构件时采取吊笼侧背式方案，利用位于吊笼顶部的专用起重吊杆完成钢筋在地面的装卡以及施工层的卸放。2、升降机多适应性技术的研究。升降机的多适应性技术的研究，主要是指其多种功能首先可以自由组合，以适应不同的作业对象与使用环境；另外，应能适应一些复杂施工面的安装使用，像发电厂的高大烟囱、水泥生产行业的水泥储存仓等。这类结构在使用升降机作业时，升降机吊笼距离作业面较远，运送上来的人员材料难以直接送抵作业面。3、远距离刚性、柔性以及刚柔混合附着技术的研究。研究了多种型式的刚性附着、远距离的柔性附着以及刚性和柔性混合附着技术，并完成施工升降机结构系统参数化分析软件一套，对不同附着型式下不同工况下模态分析，研究运行的动态特性；进行振动频率分析；分析附着布置的合理方案；分析附着对建筑物作用力分解等，得出了相应结论，并将成果应用到实际施工中。4、安全保护技术的研究。研究开发了减速开关、标准节接高作业吊笼上行防冒顶监测与保护装置、手动匀速下放装置、多点串行通讯技术以及无线通讯功能等技术，这些新的安全技术的研究和应用极大地提高了设备的安全性能，进一步丰富了现行国家标准的内容，对下一步研究并制定新的技术、安全标准提供技术支撑。5、安全监控信息化技术。系统通过液晶显示终端和语音，使操作人员的操作更加人性化和智能化，便于维修和保养，通过编写的软件、程序，控制升降机安全运行，限制了操作人员的误操作。显示屏显示和语音提示的内容：用图形和数值实时的显示当前运行参数：速度、高度和重量。超速、超载和超高时发出语音报警并停止运行。节能技术。（1）通过智能化的运行程序设计，使吊笼的运行速度能够根据载荷的大小，自动调整，重载低速、轻载高速，这种根据载荷自适应设定运行速度的主动节能技术有效地降低了电动机功率无谓的浪费，节约电能；（2）能量回馈式节能技术。通过对升降机变频调速技术的深化研究，将升降机在向下运行时位能负载形成的势能，转化为电能，再将电能回馈至局域网，实现节能。四、创新点1、整机关键技术。集运送施工人员、超长建筑构件、混凝土的垂直与水平运输功能于一体，且多种功能可实现自由组合的整机关键技术与创新。2、节能技术。根据载荷自适应设定运行速度的主动节能技术；能量回馈式节能技术。通过对升降机变频调速技术的深化研究，将升降机在向下运行时，将位能负载形成的势能，转化为电能，再将电能回馈至局域网，最后形成了以节能高效为主要攻关内容的电气控制核心技术。3、安全保护技术。研究创造性的安全新技术、新装置还解决了行业里一些共性、关键性的安全技术难题。主要体现在以下几方面：（1）防断型拉板式超载保护装置；（2）光机电一体化的吊笼防冒顶装置；（3）随行电缆移动与保护装置；（4）安全监控信息化技术。五、应用情况项目研究过程中，形成的新装置（即试制产品）、新产品主要有在国家重大工程建设或重大装备开发中发挥的作用。主要应用的重大工程有：华能山西右玉发电厂等。累计共销售200多合，创直接经济收入近2亿多元，实现利税5000多万元。SC300型施工升降机主要出口中东、俄罗斯、印度、巴西、新加坡、合湾等国家和地区地区，累计销售100余合，创汇近1000多万元美元；SC40登高电梯在国内大型火电厂建设中，用来安装在高大烟囱内部或外部、大型塔吊结构上等，完成环境采样监测或专业人员检修设备，销往国内外各大发电厂以及印度尼西亚、越南、菲律宾、印度、新加坡等国际和地区，解决了这些工程高处作业人员或小型检测设备垂直运送的安全性问题，累计共销售80多合套，收入4000多万元；采用课题所研究的成果远距离柔性附着技术改造生产的、用于国家重点能源建设工程项目大型电站冷却塔施工的液压顶升平桥，填补国内外空白，为电力建设行业带来一场革命性的施工技术变革。该技术产品共销售60合，收入近1亿元左右，并有5合出口印度，创汇130万美元。六、社会效益新技术新产品的推广使用，改变了使用单位长期以来设备性能落后、能量能耗大、安全保护装置不齐全、管理成本高等弊病，极大地提高了施工效率，节约了设备及人工成本，而且节能减排，促进了我国重大工程建设项目优质高效施工水平的提高，提升了施工企业的装备技术水平。批量出口国外，有力地打破国外技术壁垒，拉近甚至超过国际同类技术水平。0（上接58页）库、物资库、成本科目库、工程项目库、组织机构库、职能部门库、人员信息库、账号库九大基础信息库。实现了合同收入、甲方报量、收款单、保证金、投标费用、分包结算、周材租赁、设备租赁、其他合同、付款单、预付款单成本单据、待摊费用、材料入库、材料出库14张单据数据同传，做到了财务业务一体化。2012年3月29日，中国建筑工程总公司在长沙组织召开了由中国建筑第五工程局有限公司完成的〃大型建筑企业集团信息系统集成关键技术研究与应用成果鉴定会。鉴定委员会一致认为该成果总体达到同行业国内领先水平。六、社会效益①企业信息服务总线技术包含了企业信息服务总线标准、企业信息服务硬件集成平合架构和企业信息服务应用集成平合架构。为建筑业企业的协同工作与资源和信息集成技术提供标准，为构建企业内部异构系统信息互通互享硬件集成和应用集成平合的架构提供标准模式，是国家科技支撑计划重点项目建筑业信息化关键技术研究与应用中重点研究内容之1，为建筑业企业信息化集成项目起到重要的示范作用。②建筑企业信息服务总线与应用系统的接口技术实现企业应用系统的无缝集成和一体化。以档案管理系统为例，接口技术使得档案管理系统融入到整个信息化集成系统中，从而做到了档案管理系统与其他系统应用系统的一体化，加快了信息流转速度，提高了工作效率。由于该档案管理系统在整个中建系统范围内使用面非常广，因此，该接口技术具有很强的推广应用价值。③企业信息化集成管理技术为建筑行业制定了一整套基础数据编码规则和使用规范和信息化集成系统实施和应用管理体系，创新地提出了五局实施模型与关键用户的概念，有效地保证了全企业基础数据的唯一性和准确性，有效降低了数据管理成本，提供了更加准确的决策支持，并有效地保证了管理信息化集成系统的成功实施和应用，这些价值和优势将使得这种信息集成管理技术在建筑行业内有很强的示范作用。转载请注明出处，谢谢。升降机