前言

我国是制造大国，一些大国重器也是让国人激动自豪。的确，我国在诸多领域体现出了制造大国的底蕴，有些领域甚至还领先于欧美发达国家。然而今天介绍的一种超重件吊装设备环轨式起重机，却不得不遗憾的说，我国在此种设备领域，还处于理论研究阶段，实物还是空白。

履带吊

在说环轨式起重机起重机之前，先说下超重吊装设备家族中的的另外两种重器。履带式起重机和液压式起重机。

大家对履带式起重机应该很熟悉了。履带式起重机简称履带吊，是一种依靠履带来实现行走的流动式起重机。在这种设备的研发制造方面，我国在最大起重量、起升力矩等方面已经比肩世界起重机巨头了，甚至由于物美价廉，在一些方面已经稍微超出。比如徐工的XGC88000，最大起重量3600t，起升力矩88000tm。

三一SCC98000TM最大起重力矩达98000tm，起重量最大4500t。

中联重科的ZCC3200NP，最大起重量3200t，起升力矩82000tm。

而吊装巨头利勃海尔目前的最大吊装为LR13000 ，3000t，起升力矩为65000tm。

特雷克斯-德马格最大吊重3200t，起升力矩44000tm。

马尼托瓦克的最大起重量为2300t，起升力矩为32000tm。

履带式起重机在起重能力、作业空间、安全可靠、荷载行走、多机协作等方面，其地位不可替代。

液压起重机

另一种液压式起重机，或称为液压提升系统、液压顶升系统，是从双桅杆或龙门桅杆系统演变而来，依靠液压系统提供动力，采取提升或顶升两种方式进行吊装，常用于超重、超高的单台设备吊装。代表有太原集团的双门式6400t液压提升机、英国多门朗为中油一建设计制造的MYQ5000单门式5000t液压提升机。这种设备在最大吨级上，我国与国外基本相当。

但是，液压式起重机无法实现回转、行走，限制了其应用的空间。

现在主角出场。

环轨式起重机

环轨式起重机是一种靠固定环形轨道移动的大型 A 型臂式吊装设备，结构简单，同等能级力矩相较履带吊更高。具体由路基箱、轨道、平衡台车、回转平台和上车臂架系统等组成，环轨起重机整机回转时，平衡台车绕回转中心在圆形轨道上滚动，带动整机回转。

国外代表性的环轨式起重机拥有者主要有美国Bigge、荷兰 MAMMOET、英国 ALE 公司、比利时Sarens 等公司，其产品的研发、制造技术成熟，已成标准化、系列化，并在实践中广泛应用。美国Bigge公司的125D AFRD，其最大起重量7500t，最大起重力矩达到了恐怖的265700tm。

而英国ALE公司的ALSK350，起重量为5000t，最大起重力矩为354700tm。

这意味着环轨规式起重机，其起重能力已经2倍于目前已有的履带吊最大起吊量，而其起升幅度，履带吊和环轨起重机已经不是一个数量级了。

环轨起重机在超大吨位吊装作业中的技术优势

1、稳定可靠的力学模型

A型臂架结构拥有更强的侧向稳定性，巨大的环形轨道大幅提高了设备的起重力矩。目前国内最大吨位履带起重机起重力矩为9万tm，而环轨起重机AL.SK350的最大起重力矩已经达到了35万tm。这也意味环轨起重机可以在更大幅度下完成大吨位的吊装作业，给海工领域实现自重更重、体积更大的模块化建造创造了有利条件。

2、作业范围大，施工效率高

虽然环轨起重机是以固定中心回转作业，但大轨道直径的设计特点允许臂架作业时能够覆盖更大的范围。在韩国S-OIL项目中，有3台反应塔需要吊装，其中最大重量达到2000t。原计划由门式液压起重机进行吊装，工期预计需要3个月。前期工程拖期，为了缩短吊装工期，选择使用环轨起重机进行吊装。Mammoet派遣PTC200到现场，在一个位置用7天完成全部3个反应塔的吊装工作，从设备进场到设备出场仅用了57天。Bigge公司的125D AFRD可以实现一机覆盖两个核岛的高效吊装方案。

3、回转稳定性高

由于采用了轨道式的回转方式，相比履带驱动回转，环轨起重机在作业时运行更加平稳，降低了设备作业时的动载荷影响，同时提高了作业效率。

4、对地面承载能力要求低

目前环轨起重机对地耐力的要求不超过25t/㎡，而同等级别吊装的履带起重机对地耐力要求至少达到25t/㎡以上。较低的地耐力需求大幅削减了场地处理的费用。

环轨起重机在国际上已经广泛应用，尤其在重型起重吊装作业中长期处于垄断地位。在国内，2006年神华集团使用过Mammoet公司的MSG-80吊装2050t的反应器。2012年南通某钻井平台项目中曾使用过SarensSGC120完成总计1.5万t的海工模块吊装，起重最大吊装重量1300t。除此两项记录外，环轨起重机在国内建设中没有再被采用。其中部分原因是国内大吨位履带起重机逐渐成熟，基本可以满足国内建设项目的吊装需求，但这并不说明中国不需要环轨式起重机。

这么一个庞然大物，其作用领域必然有限，但是我们为什么还是需要环轨式起重机？

1、国内工程建设需要超强的起重吊装能力

大吨位、大尺寸的吊装场所主要集中在石油化工、核电和海工领域。目前，国内吊装领域中大型及超大型构件、设备的吊装需求越来越多，吊装趋势正朝大型化、整体化的方向迈进。大型环轨式起重机在大起重量工况下兼具大的起升高度和工作幅度，保证吊装安全性的同时又兼顾经济性，因此，大型环轨式起重机在未来吊装领域的需求势必会不断增加。

在石油化工领域，早在2006年，神华集团采用了荷兰MANMMOET的MSG-80环规起重机吊装2050t反应器。2019年，中化泉州二期二甲苯塔设计高度133m，整机重量4000t，国内最大4500t履带吊也无法满足其整体吊装的要求，只能分段吊装。最终采用的是4000吨液压提升装置和1600吨溜尾吊车共同作业。

而美国的Bigge和英国的ALE，其环轨式起重机最大起升力矩是4500t履带吊的3-4倍，可以轻松的满足这整体吊装的需求。设计高度100m以上，吊装重量4000t以上的石化反应塔已经成为必然趋势。

在核电领域，AP1000反应堆以及具备最新自主知识产权的高温气冷堆技术也需要更大起重能力的起重设备。中国未来预计建设CAP1000核电6座。美国 Bigge 公司大型环轨式起重机 Bigge125D 是专为 AP1000 系列核电工程量身打造的设备，它最大工作半径达到了惊人的245m，其在134m 幅度上可以吊起1090t的CA- 20模块就位，覆盖11万m2的吊装施工半径，一台吊机可实现同时建造两座 AP1000核反应堆的任务。

在海工方面，随着FPSO和FLNG等建造模块的体积和重量越来越大，对大起重力矩的吊装设备需求也将越来越旺盛。大型环轨式起重机具备直线轨道或者环形轨道运行模式，加之强大的起重能力，使其在海工吊装领域的经济性和安全性具有很强的竞争优势。

2、低廉的调遣运营成本以及高的性价比

大型起重机的运营成本主要由调遣费用决定，而环轨式起重机在运输成本控制上非常出色。一方面采用集装箱填装沙子石块做配重，就地取材，减少了大量配重调遣的运输成本。2015年徐工XGC88000从宁夏到广东一次单程调遣费用就达到600余万元，而2900t配重的调遣费用几乎占据了一半的运费。若采用起重力矩基本相当的 MAMMOET公司MSG-80全工况配置下配重集装箱本身重量不足200t，比XGC88000少2700t，仅此一项可节省运输费用约236万元。昂贵的调遣成本大大限制了大型履带吊车的频繁调遣运营。另一方面环轨式起重机所有部件包括臂杆均可拆解装到国际海运通用的20或 40标准集装箱内，能快速的实现全球联运，适应在全球范围内运营。以 MAMMOET 公司 4000t 级 PTC 系列环轨式起重机为例，所有部件拆卸后可以控制在 150 个集装箱以内运输，单件最大运输重量不超过 26t，可在三周内实现全球范围任何两点之间调遣。再一方面，国家推出新版道路交通法，对于陆运超限部件运输要求越来越严格，超限部件运输成本越来越高，更进一步限制了大型履带吊超限件（履带、主机、臂杆）的运输。

对于大型起重机本身的性价比来说，徐工第一台XGC88000 履带式起重机售价达到了 2 亿人民币以上，而国内初步预算设计的 6000t 级 30 万 t·m 的环轨式起重机研发制造费用在 3 亿左右。环轨式起重机是履带式起重机价格的 1. 5 倍，但其吊装能力（按起重力矩来衡量）是履带式起重机 3～4 倍。如此高的性价比使得环轨式起重机在未来的大吨位起重机产品市场竞争中具有绝对的优势。

3、中国吊装企业走向国际的必然选择

从2014年开始，中国吊装行业企业经过大规模的专业化重组，成立了中核机械工程有限公司和中石化重型起重运输工程有限责任公司两大吊装运输巨头。两大吊装巨头成立的目的，就是集中优势资源，提升竞争优势、增大在国内外吊装市场的占有份额及影响力。尤其是中石化重型起重运输工程有限责任公司从成立之初就将参与国际大件吊装运输竞争为主要发展方向，并进行了大量的技术研究和市场开发。虽然中标了科威特炼油及恒逸文莱大件吊装工程，但份额都比较小，而重点跟踪的马来西亚RAPID炼油厂工程却最终惜败于国际吊装巨头 MAMMOET公司。究其原因之一就是徐工XGC88000与MAMMOET PTC-120 的对比中处于下风。PTC-120在一个站位下可满足 16台反应器任意顺序吊 装， 工期短；

而XGC88000 需两个站位多次移位按顺序吊装，工期长。

马来西亚吊装市场开发的失败充分说明了环轨式起重机的重要性，在国内的市场基于核电、石化系统内部对自身企业的保护，吊装行业未能受到来自外来环轨式起重机的冲击，但没有环轨式起重机为硬件支撑的中国吊装企业很难在国际吊装舞台上扎根立足。

反观国际吊装公司，英国ALE公司凭借其 34万t·m 力矩的ALSK350长期称霸IC50国际起重排名，荷兰玛姆特的一台 PTC发往巴西市场便可以长期垄断掉这个国家的几乎所有高价值的超大件吊装市场。

综上，国外吊装企业在吊装市场占据着主导地位，这与其拥有的环轨式起重机密不可分，而国内吊装企业要走向国际，提升国家吊装技术集成化水平，自主研发超大吨级的环轨式是重要途径，也是中国吊装企业走向国际的必然选择。

国内外的巨大差距

1、国外巨头起步早，实力强

20世纪80年代，美国知名起重机制造商Manitowoc利用原有的机械和动力系统，在履带起重机的外 围加装了一圈环轨，将主臂根部和配重移至环轨上，将1台250t起重机改造成 600t起重机，并命名这款改型的起重机为环轨起重机（Ringer Crane）。这是环轨式起重机的由来。

国外此种产品经历多年发展，在应用中不断完善，技术成熟，且产品具有很高的系列化、模块化、标准化水平；集装箱式配重，就地取材，节约制造与运输成本，节能环保；传动与控制系统技术成熟，合理的冗余设计安全、可靠；拥有成熟的整机移位技术。

目前国际上几台环轨起重机的制造及运营都是Mammoet、ALE以及Sarens 3家企业独立完成，设备研制中的关键技术问题以及使用工况数据对外界保持了相对的神秘色彩。

2、国内起步晚，追赶道路漫长

早在2013年，环轨起重机就已经进入了国内几大主机厂的视野，但国内目前尚无环轨式起重机产品，对于环轨式起重机产品的应用经验少，无相关规范与标准进行参照；大吨位起重机相关结构件与零部件主要依靠全球化配套，国内配套技术水平还有一定的差距；

目前国内环轨式起重机在研发方面只是处于探索研究阶段，徐工、太重等企业对环轨式起重机模型进行了初步设想，大连理工、同济大学等进行了理论的研究计算，公开发表论文对产品建模、进行限元分析、抗倾覆稳定性分析等，但只是停留在理论研究阶段。

在相关零部件配套方面，随着国内这些年来工业水平的不断提升，高强度钢材、大型铸锻件以及大型零部件的加工制造能力已经得到了证明。环轨起重机涉及的重型轴承、发动机、液压系统、力矩控制系统等都涌现出了许多专业配套企业，其技术水平与国际知名企业的差距也在不断缩小。目前环轨起重机在国内封闭组织研发制造的条件已经成熟。

追赶道阻且长，但前途光明。

参考资料：

1、张剑：环轨起重机国内外发展历程及应用现状

2、刘峰：中国发展环轨式起重机的必要性论述

3、丁美莲，孙 丽，崔丹丹 ：超大型起重设备技术研究与发展趋势