2.9 Выбор технического решения модернизации

На большинстве грузоподъемных механизмов, работающих на территории Российской Федерации реализована релейно-контакторная схема управления, в качестве исполнительного механизма используется асинхронный электродвигатель с фазным ротором. Непосредственное управление механизмами производится при помощи громоздких командоконтроллеров. Изменение скорости в данной схеме происходит ступенчато, путем ввода в роторную цепь электродвигателя резисторов.

Данная схема управления морально устарела в сравнении с современными микропроцессорными системами с частотным регулированием одним из недостатков является повышенное энергопотребление.

Существует несколько явных недостатков данной схемы во-первых - «большой динамический момент» в момент пуска электродвигателя, в следствие чего возникают ударные нагрузки на узлы крана, что в свою очередь приводит к сокращению срока службы механизмов, возникновению люфтов и биения, снижение точности позиционирования, повышенной утомляемости крановщиков неизбежное ухудшение качества работ и уменьшение производительности.

Модернизация крановых механизмов включает в себя установку систем:

1. Модернизация электрической схемы управления

Модернизация кранов и кранового оборудования - великолепная возможность выгодно усовершенствовать аппаратуру, оборудование и получить практически новый кран, сконструированный под Ваши потребности и потребности производства, за существенно меньшие деньги, чем покупка нового грузоподъемного механизма.

Модернизация и реконструкция позволяет существенно увеличить точность позиционирования, повысить производительность работы грузоподъемной машины, уменьшить энергопотребление и обеспечить максимально безопасные условия работ для сотрудников предприятия.

Касательно электрической схемы управления - существует несколько вариантов. Это стандартная релейно-контакторная схема управления, управление при помощи микропроцессорных систем - преобразователей частоты и тирристорное управление механизмами грузоподъемного крана. Давайте разберемся что есть что.

Релейно-контакторная схема управления широко распространена на крановом оборудовании с истекшим сроком эксплуатации. Система обеспечивает ступенчатое изменение скоростей приводов передвижения и подъема. Минусом данной системы является присутствие большого количества механических контактов и достаточное количество аппаратуры, клеммных колодок и соединений, так называемых «слабых мест». Шкафы управления релейно-контакторной схемы имеют всю необходимую защиту приводов. Шкаф управления собирается с учетом потребностей заказчика и особенностей работы крановой системы.

2. Частотная схема управления кранами

В основу частотной схемы управления положено управление при помощи преобразователей частоты.

Преобразователи обеспечивают плавное изменение скоростей работы электродвигателей, большую точность позиционирования груза и уменьшение потребления электроэнергии.

Учитывая исключительные потребности Заказчика и технологические особенности грузоподъемного крана формируется оптимальная схема управления, для полной реализации особенностей технологического процесса. Для дополнительного комфорта оператора крана устанавливаем современный кресло-пульт и систему кондиционирования в кабине управления.

Преимущества системы:

• Уменьшенное энергопотребления в отличии от релейно-контакторной схемы

• Плавное изменение скоростей механизмов, плавный пуск

• Исключительная точность позиционирования груза

• Отсутствие ударных нагрузок на узлы крана

• Снижение износа трансмиссии и приводных узлов

• Простота обслуживания и эксплуатации

• Широкий диапазон регулировки скоростей

• Защита электродвигателей от перегрузок

3. Тиристорное управление

Тиристорное управление приводами все более широко находит применение в грузоподъемных механизмах. Преимуществом тиристорной схемы управления является высокая надежность аппаратуры, небольшая мощность управления, большие регулировочные характеристики.

Основа тиристорной схемы управления. Принцип состоит в управлении электродвигателем c фазным ротором при помощи силовых тиристоров, включая активные или реактивные сопротивления в роторную цепь; импульсно-ключевое регулирование и динамическое торможение дает широкие возможности конфигурации работы привода. Бесконтактная коммутация (тиристорный ключ) обеспечивает большую надежность оборудования, в отличии от релейно-контакторной схемы управления, где присутствует большое количество механических контактов, которые достаточно быстро изнашиваются и требуют постоянного надзора и технического обслуживания. А повышенная износостойкость оборудования позволяет применять аппаратуру на кранах с тяжелым, очень тяжелым режимом работы и в агрессивных средах.

Описание работы:

В системах управления силовые тиристоры применяются для коммутации цепей ротора и статора. Управление направлением вращения осуществляется тиристорным реверсором. Изменение скорости вращения ротора осуществляется путем бесконтактной коммутации роторных сопротивлений. Отсутствие в цепях управления электродвигателями панелей механических контактов обеспечивает высокую надежность эксплуатации и стабильную работу электроаппаратуры, разогрева перед началом работы, вентиляции и кондиционирования. Основные параметры работы панели управления задаются в программируемом реле: защита от короткого замыкания и тепловая защита двигателя, задержки на переключение ступеней ротора, противовключение и др.

Преимущества панелей:

• Стабильная работа электроаппаратуры и высокая надежность эксплуатации (за счет отсутствия в силовых цепях управления механических контакторов)

• Быстродействие системы и возможность повышенной частоты включений

• Малое энергопотребление

• Легкая адаптация под особенности отдельных кранов за счет встроенного промышленного контроллера

• Высокая точность позиционирования и плавность хода за счет использования специальных режимов (динамическое торможение, импульсно ключевое регулирование)

4. Замена механизмов передвижения/подъема

Большинство кранов, установленных на предприятиях Российской Федерации имеют громоздкие механизмы подъема и передвижения, зачастую это асинхронный электродвигатель с фазным ротором в купе с цилиндрическим редуктором и тормозным механизмом. Преимущественная часть приводов уже отработала свой нормативный срок службы и находится в критическом состоянии или близком к нему.

Модернизация приводных механизмов кранов дает существенные преимущества в дальнейшей работе и эксплуатации кранового механизма. Открываются широкие возможности для усовершенствования эксплуатационных характеристик, таких как например плавность передвижения, увеличение точности позиционирования, отпадает необходим в постоянном надзоре за приводными узлами, значительно уменьшается объем работ по техническому обслуживанию, увеличивается безопасность работ.

Мы предлагаем как комплексную модернизацию, так и частичную модернизацию приводов подъема и передвижения:

• Замена электродвигателей с фазным ротором на асинхронные с короткозамкнутым ротором

• Замена громоздких узлов передвижения на современные компактные мотор-редукторы (с возможностью управления от частотных преобразователей)

• Замена ходовых колес, валов и сопутствующих комплектующих

• Установка систем безопасности (ограничители грузоподъемности, регистраторы параметров, датчики сближения кранов)

• Замена крановых тележек в сборе

• Замена концевых балок

• Переоборудование тележек со сменой грузозахватного органа.

5. Замена кранового токоподвода

Токоподвод питания к кранам и кранбалкам бывает следующих видов: кабельный, шлейфовый (фестонные системы) и троллейный токоподвод. Оборудование обеспечивает безопасный подвод питания к механизмам, которые осуществляют в процессе работы линейное или криволинейное движение. Предназначено для работы как в закрытых помещениях (промышленных цехах), так и на открытом воздухе (склады, производственные площадки). Какой вариант токоподвода наиболее оптимально подходит под Ваши потребности и какие преимущества и недостатки есть у того или иного типа токоподвода разберемся более подробно далее. Наиболее качественный и безопасный вид токоподвода к мостовым кранам и кранбалкам - закрытый троллейный шинопровод. Конструкция шинопровода показана на изображении справа. Подробнее разберемся ниже.

6. Кабельный токоподвод

Кабельный токоподвод реализуется путем прокладки силового кабеля от источника питания по кабель каналам до непосредственно крана. На самом кране зачастую установлен кабельный барабан, обеспечивающий безопасную работу крана, путем регулирования длины силового кабеля. Кабельные барабаны, устанавливаемые на кранах (зачастую козлового, портального типа) бывают нескольких видов: с электроприводом и пружинного типа.

В барабанах с пружинным приводом исполнительным механизмом служит пружина, сматывающая барабан. В барабанах с электроприводом исполнительным механизмом обычно служит мотор редуктор, осуществляющий сматывание и разматывание кабеля по ходу движения крана.

Данный тип токоподвода широко применим на кранах козлового и портального типа. Зачастую это работа на открытых складах, производственных площадках.

7. Шлейфовый токоподвод

Основным компонентом шлейфового токоподвода также является кабель, но в отличии от токоподвода кабельного типа он не прокладывается в кабель-каналах, а подвешивается на кабельных тележках. На практике получается фестонная (гирляндная) система токоподвода. Кабель крепится к кабельным тележкам для передвижения вдоль пути работы кранового оборудования и получается так называемая «гирлянда».

Преимущественно данная система устанавливается вдоль главной балки крана для обеспечения питания тельферов, грузовых тележек. Имеется большое разнообразие крановых тележек и профилей фестонного токоподвода.

8. Троллейный токоподвод

Троллейный токоподвод бывает нескольких видов: открытый троллейный токоподвод и троллейный шинопровод.

9. Открытый троллейный токоподвод

В настоящий момент устаревший, но все еще очень широко распространенный тип токоподвода к мостовым кранам и кранбалкам. Состоит из уголков (уголковый прокат), смонтированных на изоляторах вдоль пролета передвижения крана.

Напряжение подается на троллей с силового щита. Непосредственно подвод питания к крану осуществляется при помощи специальных токоприемников (башмаки токоприемника), скользящих по троллейной линии. Необходимое контакное нажатие на троллей осуществляется за счет собственного веса токосъемных башмаков. В ходе работы башмак все время находится непосредственно на троллее, для того чтобы максимально уменьшить износ троллей от токоприемника - башмаки изготавливаются из материала гораздо более «мягкого», чем сами троллеи.

Недостатки данного типа токоподвода:

• Открытые токоведущие части токоподвода, не защищен от попадания на троллей посторонних предметов, влаги и других вредных воздействий

• Возникновение перебоев и скачков напряжений при отсутствии грамотного технического обслуживания (при сильном загрязнении троллейной линии, износе токоприемников, износе троллейной линии)

• Морально устаревшая схема токоподвода. На большинстве предприятий данная конструкция имеет предельный износ и требует замены.

В целях обеспечения более стабильного и безопасного метода токоподвода все больше предприятий делают выбор в сторону закрытого троллейного шинопровода.

10. Троллейный шинопровод

Конструкция троллейного шинопровода имеет возможность подводить постоянный и переменный ток напряжением до 1кВ. В зависимости от конструкции подразделяются на изолированный контактный рельс и закрытый шинопровод.

В отличии от троллей уголкового типа система состоит из динамического токосъемника, заключенного в пластиковый защитный корпус. Внутри защитного корпуса проложены медные токоведущие шины.

Токосъемник непосредственно крепится к конструкции крана и перемещается вместе с ним вдоль корпуса токоподвода. Конструкция троллейного шинопровода позволяет обеспечить стабильный и непрерывный съем питания с троллейных шин.

Преимущества закрытого троллейного шинопровода:

• Закрытая конструкция обеспечивает безопасность для человека от случайного прикосновения, исключено попадание инородных предметов на токоведущие части

• В троллейном шинопроводе обеспечивается непрерывная электрическая цепь для устройства защитного заземления.

• Стабильный и качественный токоподвод за счет плотного прилегания токосъемной тележки к медным шинам

• Простота монтажа и эксплуатации

• Практически не требует технического обслуживания