Технология частотно-регулируемого привода и специализированные системы помогают оптимизировать производительность и универсальность современных крановых и подъемных тормозов. - Докладывает Дэниел Серл.
В последние годы производительность крана была улучшена с помощью технологии частотно-регулируемого привода (VFD), предлагающей такие преимущества, как более плавное ускорение и замедление, что, в свою очередь, приводит к более быстрому и точному позиционированию.
Использование VFD для управления замедлением также усилило торможение, причем система взяла на себя большую часть процесса замедления, оставив обычные тормоза использоваться главным образом только для приведения подъемника к полной остановке.
Дэвид Комионо, вице-президент компании Engineered Material Handling (EMH) в штате Огайо, говорит: “VFD-это современное устройство, гораздо более сложное с точки зрения более точного управления скоростями. Он предлагает так много преимуществ; например, он позволяет удерживать подъемный тормоз в открытом положении, поскольку система VFD электронно управляет нагрузкой, поэтому тормоз используется не так часто, что снижает износ. Тормоз необходим только при полной остановке.
"Кроме того, когда вы полагаетесь на подъемный двигатель для электрического торможения, он создает тепло в двигателе, но с системой VFD тепло поступает во внешний тормозной резистор.”
И, добавляет он, системы VFD становятся все меньше и дешевле, как и вся электроника. Однако история использования VFD в крановой промышленности началась медленно: "отрасли промышленности с самого начала держались подальше от управления VFD, поскольку самые первые системы не всегда были надежными”, - говорит Комионо. "15-20 лет назад всерьез началась дискуссия вокруг использования управления и торможения VFD, десять лет назад они стали более распространенными, а за последние пять лет почти стали считаться данностью.”
Большинство стандартных или упакованных подъемников используют выпрямленный дисковый тормоз постоянного тока для подъемника, моста и тележки: “кодекс безопасности предусматривает, что краны требуют как электрических, так и механических средств торможения; механическая сторона покрыта дисковым тормозом, а регенерационные возможности двигателя гарантируют, что он не превысит максимальную скорость более чем на 10% в направлении опускания, покрывая электрическую сторону”, - говорит Комионо.
"Я подозреваю, что через десять лет мы все еще будем использовать дисковое торможение переменного или постоянного тока, просто чтобы соответствовать требованиям к механическому торможению.”
Большинство производителей покупают свои собственные моторные дисковые тормоза, отмечает Comiono, хотя пара все еще делает свои собственные. - Точно так же каждый строил свои собственные коробки передач, и есть несколько традиционных парней, которые все еще делают это. Но теперь есть специализированные производители [моторных дисковых тормозов], такие как SEW, Nord и Bonfiglioli, чтобы назвать несколько, предоставляя более экономичные решения.”
Для лифтов, где требуется дополнительная безопасность, таких как подъем расплавленного металла в литейных цехах или проекты в ядерном секторе, может быть добавлен вторичный тормоз. "Система старого образца-это храповик и собачка, но промышленность уходит от этого; есть множество типов тормозов, которые можно добавить на барабан”, - говорит Комионо. “На проектированных или построенных подъемниках для специализированных применений клиенты могут предпочесть колодочные тормоза или ленточные тормоза для удобства обслуживания. Некоторые секторы, такие как мельницы, хотят открытого дизайна, что опять же облегчает обслуживание.
“А для обработки действительно хрупких, дорогих или опасных грузов может быть добавлен аварийный тормоз опускания, обычно на барабане или валу коробки передач. Используя это, оператор может попасть на кран и опустить груз контролируемым образом.”
В турецком производителе кранов CMAK компания обычно использует либо электромагнитные тормоза, либо электрогидравлические тормоза, в зависимости от условий окружающей среды, типа применения и запросов клиентов, говорит Огужан Гюлерчи, специалист по экспорту CMAK, а также дополнительные барабанные тормоза для повышения безопасности и резервирования.
"Мы используем электромагнитные тормозные системы в наших стандартных кранах. Однако, если температура окружающей среды, в которой будет работать кран, постоянно превышает 55 °C, эти электромагнитные тормоза могут начать терять производительность, и это не тот случай, когда мы можем рисковать”, - говорит Гюлерчи.
"Поэтому в таких обводах мы предпочитаем использовать электрогидравлические тормозные системы в наших кранах. В дополнение к этому, мы также предпочитаем использовать электрогидравлические тормозные системы в изготовленных на заказ открытых лебедках с большой производительностью или высокими скоростями подъема, или тех, которые подходят для специальных применений в литейных цехах, шахтах, гидроэлектростанциях и так далее.
“Например, мы собираемся завершить проект, который включает в себя одну 100т + 25Т и одну 80т + 15т емкости на заказ открытых лебедок для одного из наших клиентов в Мексике, и эти краны будут работать на дробильном заводе. Поэтому для обеспечения безопасности мы использовали пару электрогидравлических тормозов. В дополнение к этому мы использовали аварийные барабанные тормоза, чтобы сделать еще один шаг вперед для обеспечения безопасности и создания избыточности.”
Как электромагнитные, так и электрогидравлические тормозные системы имеют различные преимущества в зависимости от их конструкции и предполагаемого назначения, добавляет Гюлерчи. "Коротко говоря, основными преимуществами электромагнитных тормозных систем являются долговечность, компактная конструкция, простота сборки и обслуживания, бесшумная работа и отсутствие асбеста тормозных колодок. Что касается электрогидравлических тормозных систем, то, конечно, эти тормоза более мощные и подходят для высоких емкостей и скоростей подъема, а также долговечны и долговечны в условиях высокой температуры окружающей среды и запыленности.”
Специализированное решение
Sheffield, UK-based SCX Special Projects, часть Street CraneXpress, специализируется на инновационных системах подъемного оборудования для индивидуальных применений. Чтобы максимизировать отказоустойчивые возможности, компания установила партнерство с болгарской компанией Siguren, производителем предохранительного устройства подъемника MotoSuiveur.
“Для наших безотказных подъемных решений нам пришлось исследовать не только традиционные суппортные аварийные тормоза, поскольку их производительность часто может быть недостаточной”, - говорит Дэйв Литтл, менеджер по ядерным продажам SCX Special Projects. "Это привело к партнерству с Сигурен и ее инновационной системой MotoSuiveur.
"Конструкция MotoSuiveur никогда не позволит развиться состоянию свободного падения в случае механического или электрического отказа привода подъемника или коробки передач. Он не зависит от трения тормозных колодок, чтобы остановить нагрузку: вместо этого он приводит ее к быстрой и безопасной остановке с помощью хитроумного демпфированного, блокирующего червячного и колесного механизма.
"На практике это означает, что нагрузка задерживается менее чем на 50 мм вертикального падения крюка, уровень производительности, который просто недостижим с традиционными тормозами подъема суппорта.”
Червячный и колесный привод системы монтируется непосредственно на подъемном барабане, объясняет SCX. В нормальном режиме работы агрегат просто "следует" за вращением подъемного барабана-отсюда и название MotoSuiveur или "моторный следопыт". Действие остановки подъемника чисто механическое и основано на принципе необратимости червячных и колесных приводов. Если по какой-либо причине происходит какое-либо неожиданное движение вне нормальных параметров, червяк вступает в механический контакт с барабаном и блокирует систему. Используя запатентованную конструкцию, червяк затем скользит и демпфируется маслонаполненной камерой, предотвращая любую ударную нагрузку на подъемник, несущие конструкции или сам груз.
“Что касается развития безопасности подъемников, то устройство MotoSuiveur-это большой шаг вперед. Это полностью переопределяет способ решения проблемы безопасности нагрузки.”
Почти мгновенное обнаружение превышения скорости MotoSuiveur позволяет ему реагировать гораздо быстрее и, следовательно, значительно снизить падение нагрузки по сравнению с суппортными тормозами, говорит SCX, причем суппортные тормоза обычно зависят от достижения определенной скорости до срабатывания системы. “К тому времени, когда обнаруживается превышение скорости и груз задерживается, канатные выплаты от 1,5 м до 2 м не являются редкостью. Некоторые замкнутые системы безопасности могут преодолеть это, но они вводят другие области сложности.
"Еще одно существенное различие между MotoSuiveur и аварийным тормозом суппорта заключается в том, что MotoSuiveur обеспечивает "разрешительную безопасность". Это принцип, когда предохранительное устройство должно функционировать правильно, прежде чем можно будет управлять машинами. Внутренняя самоконтроль и автодиагностика MotoSuiveur гарантируют, что система будет готова до того, как будут разрешены какие-либо движения подъемника.”
Литтл продолжает: "чисто механическое действие MotoSuiveur не зависит от целостности подъемника, который он защищает. Это разомкнутая, механически безотказная система. Таким образом, он не может быть пойман захваченным поршнем суппорта, например.
"MotoSuiveur решает такие проблемы безопасности подъемника, как отказ тормозов, отказ двигателя, отказ коробки передач, защита от превышения скорости, защита от перегрузки—все это в одном компактном блоке. И в то же время он обеспечивает возможность быстрой остановки нагрузки.”
Компактная конструкция системы облегчает переоборудование в некоторые подъемники, в которых нет места для стандартного суппорта дискового тормоза, добавляет SCX.
Блок MotoSuiveur уменьшает зависимость от целостности подъемного двигателя, коробки передач и муфт. Это позволяет включить ограничитель крутящего момента между двигателем и коробкой передач, обеспечивая механическую защиту от любой перегрузки—например, в случае зацепления нагрузки или двойной блокировки.
Устройство также может быть сконфигурировано таким образом, чтобы обеспечить независимый вариант восстановления для задержанных нагрузок. При обратном движении червяка против барабана дополнительный двигатель способен дистанционно поднимать или опускать задержанную нагрузку. Это позволяет освободить груз так, чтобы кран и подъемник можно было принять в техническое обслуживание.
MotoSuiveur был первоначально разработан для рынка высокоэффективных ядерных кранов и уже используется на многих лицензированных ядерных объектах Великобритании, говорит SCX. Его преимущества в настоящее время признаются и в других отраслях, где ключевыми факторами являются безопасность персонала, высокая стоимость или высокая чувствительность полезной нагрузки, а также защита активов. Всего в мире насчитывается более 70 установок MotoSuiveur, более 30 из которых были установлены специальными проектами SCX в Великобритании.
“Мы уже установили краны с устройством MotoSuiveur на многочисленных ядерных объектах, которые будут использоваться для вывода из эксплуатации”, - говорит Литтл. “Сейчас мы также интегрируем его в решения для других критически важных для безопасности отраслей промышленности, таких как аэрокосмическая промышленность, для обработки ценных реактивных двигателей или оборона для обработки боеприпасов.”
Движущих фактора
Для того чтобы системы VFD обеспечивали надежные и передовые тормозные возможности, технология, лежащая в их основе, должна быть надежной. Чикагская компания Power Electronics International (PE), основанная в 1969 году, специализируется на технологии производства Микроскоростного диапазона VFDs. Они используются для мостовых кранов, а также других кранов и подъемников, в полном спектре отраслей промышленности, включая атомные, литейные и промышленные заводы.
“Все Микроскоростные частотно-регулируемые приводы имеют специальное аппаратное и микропрограммное обеспечение для эффективного управления тормозной системой крана и подъемника”, - говорит Майкл Хабисон, президент PE. Существует ряд специализированных конструктивных особенностей: "отдельный электрический тормозной контактор питает катушку электромеханического удерживающего тормоза, в то время как двигатель переменного тока плавно управляется. Реле на борту крановых приводов PE представляют собой высококачественные редкометаллические контакты, изготовленные для высоконадежного управления тормозами. Кроме того, схемы, используемые на Микроскоростных многовекторных и MX-приводах, уникальны тем, что они имеют отдельный микропроцессор для проверки этих реле, которые проверяют, что центральный процессор привода работает безупречно; если нет, то вторичный микропроцессор устанавливает тормоз. Эта функция является самой надежной системой, доступной сегодня.
"Уникальной особенностью ПЭ-приводов является то, что на горизонтальных движениях (мост-тележка) доступны настройки для двигателя, чтобы уменьшить скорость крана, впрыснуть постоянный ток в двигатель переменного тока, который электрически останавливает двигатель для идеальной остановки, а затем устанавливается тормоз. Уникально то, что почти нет фрикционного износа на любых тормозных накладках, в результате чего механическая система имеет кратный нормальный срок службы тормозов—конечный результат увеличения срока службы тормозов как на подъемниках, так и на горизонтальных движениях.
“При подъеме с многовекторным приводом от PE присутствуют те же безопасные тормозные функции, что и у моста/тележки. Подъем также увидит гораздо меньше износа тормозов из-за всего внутреннего электрического оборудования и программного обеспечения, специально разработанного для обеспечения высокой надежности тормоза подъемника.
"Для применения в подъемных системах с замкнутым контуром оборудование Micro-Speed Multi-Vector использует два отдельных специализированных электромеханических реле на главной печатной плате привода для поддержания резервирования безопасности системы управления тормозами. Каждое из этих реле независимо управляется центральным процессором и процессором управления тормозами. Тормозной процессор также контролирует схему, чтобы обеспечить системе самый высокий уровень надежности. Специализированный микропроцессор тормоза найден только в приводах переменной скорости крана/подъема силовой электроники международных.”
Ключ к ряду преимуществ, предлагаемых PE VFDs, заключается в том, что эти агрегаты предназначены непосредственно для использования подъемников и кранов—с особым вниманием к износу тормозов и безопасности—а не являются универсальными, универсальными VFDs, говорит Хабисон: “в результате вы получите лучшее управление тормозами и износ, что может сэкономить тысячи или более человек в течение всего срока службы крана. Не говоря уже о плавном управлении двигателем, рама крана и подъемника будет иметь гораздо меньший структурный износ.
“С более новым электронным управлением двигателем безопасность тормозов, износ тормозов и срок службы подъемника и крана значительно увеличиваются вместе с прецизионным управлением. Компания Power Electronics International регулярно проводит курсы по управлению кранами и подъемниками, которые помогают инженерам эффективно и быстро применять эту технологию.”
Comments