Грузоподъемные машины и механизмы уже довольно давно являются неотъемлемой частью механизации строительных и погрузочных процессов в промышленности, производстве, во многих других сферах. Без них невозможно перемещение тяжелых конструкций и крупногабаритных грузов.
Одними из самых популярных и распространенных грузоподъемных машин являются краны.
Грузоподъемный кран представляет собой машину цикличного действия, предназначенную для захвата, удержания, перемещения, опускания и подъема груза в пространстве. Зацепление груза при его перемещении обеспечивается с помощью специальных грузозахватных механизмов.
Область применения грузоподъемных кранов весьма широка – от промышленного и гражданского строительства до использования на предприятиях, складах, где необходимо передвижение грузов в пределах производственной площадки.
Отталкиваясь от условий работы крана, характеристик груза, несущих конструкций, применяют различные типы грузоподъемных кранов.
Виды кранов
Понятие "грузоподъемный кран" включает в себя большое количество различного по сферам применения и устройству оборудования.
Тем не менее, классифицировать краны можно следующим образом:
По особенностям конструкции краны делятся на три большие категории:
- краны стрелового типа (краны башенные, портальные, стреловые);
- краны мостового типа (краны мостовые, консольные, штабелеры);
- краны кабельного типа (краны кабельные, мостокабельные).
В остальном краны различаются
- по степени установки (стационарный, переставной, передвижной);
- по виду грузозахватного механизма (крюк, грейфер, магнит);
- по виду ходового устройства (электрический, гидравлический, пневматический);
- по степени поворота (поворотные и неповоротные);
- по типу опоры (опорный, подвесной, колесный, гусеничный).
Из большого множества разновидностей кранов остановимся более подробно на рассмотрении конструкции и особенностей электропривода портальных и мостовых кранов – наиболее востребованных в промышленности и на крупных производствах.
Принцип работы, устройство и применение кранов
Мостовой кран
В качестве грузоподъемных кранов для перемещения грузов на большинстве производственных площадок, складах и цехах применяются мостовые краны. Это один из самых распространенных видов промышленных кранов, которые могут применяться как на открытых площадках, так и в закрытых помещениях.
Мостовой кран – разновидность грузоподъемного крана мостового типа, в котором несущей конструкцией является мост в виде пролетных и концевых балок, соединенных друг с другом. На пролетной балке конструируется пространство для передвижения грузовой тележки (тали, тельфера), к которой крепится грузозахватное устройство (обычный крюк, магнитное устройство, грейфер и т.д.).
Важным преимуществом мостового крана является то, что при его использовании не занимается основное пространство промплощадки, поскольку грузовая тележка с механизмом для подъема груза перемещается по мосту над самой площадкой.
Также перемещение груза может производиться по всей обслуживаемой краном территории за счет возможности передвижения как самой грузовой тележки вдоль оси моста, так и самого моста вдоль концевых балок.
Подобный грузоподъемный механизм повсеместно используется на промплощадках, в цехах, складах и сортировочных пунктах в виде более упрощенной конструкции – кран-балки. Ее грузоподъемность обычно ограничена 10 тоннами.
По конструкции современные мостовые краны делятся на:
- однобалочные;
- двухбалочные.
Однобалочные в качестве основы содержат в себе двутавровую балку, которая крепится к концевым балкам. Двухбалочный кран состоит из двух параллельных балок. Максимальная грузоподъемность самых крупных видов мостовых кранов, как правило, ограничена 800 тоннами.
Портальный кран
При строительстве крупных конструкций и сооружений в морских и речных портах не обойтись без применения портальных кранов. Они имеют более узкую специализацию, но в своей области применения при масштабных строительных, ремонтных и большегрузных работах портальный кран играет важнейшую роль.
Портальный кран – полноповоротный грузоподъемный кран стрелового типа, его поворотная часть расположена на основании (портале), который имеет возможность передвижения по рельсам, проложенным на эстакаде или земле. Портальные краны имеют большую высоту для осуществления возможности перемещения под ними транспорта и грузов на производственной площадке.
Для применения на морских и речных портах используются перегрузочные портальные краны. В качестве механизма захвата у них применяются грейферы, крюковая обойма, либо специализированное устройство для автоматического захвата транспортных контейнеров (спредер). При использовании в качестве портовых перегрузочных комплексов, как правило, устанавливаются портальные краны с обеспечением постоянной грузоподъемности на всех вылетах крана. Для этого производится точный расчет портального крана под нагрузку с определением требуемой высоты подъема и вылета стрелы, максимальной грузоподъемности крана.
Монтажные портальные краны применяются для работ в сфере строительства и ремонта крупных конструкций, а также для перемещения штучных грузов. На монтажных кранах предусматриваются возможность изменения допустимой грузоподъемности в зависимости от вылета крана, и груз при помощи монтажных кранов перемещается более медленно относительно перегрузочных.
Максимальная грузоподъемность крупных видов портальных кранов может достигать 1000 тонн и более.
Подбор оборудования электропривода крана
Работа электрооборудования грузоподъемных кранов производится в повторно-кратковременном режиме и сопровождается значительными вибрациями, запыленностью, повышенными перегрузками при частых включениях и остановках исполнительного механизма, а нередко – еще и высокой влажностью и температурой. Учитывая данные обстоятельства, электрооборудование кранов должно обладать надежностью, удобством управления, а также безопасностью эксплуатации.
Двигатели, используемые в электроприводе мостовых и портальных кранов, отличаются повышенной прочностью и улучшенными изоляционными свойствами.
В большинстве случаев, применяются специализированные крановые асинхронные двигатели (MTF, MTKF, МТН, МТКН, 4MTF, 4MTKF, 4МТН, 4МТКН). Для более простых применений (к примеру, кран-балки) используют асинхронные двигатели общепромышленного исполнения.
Электроприводы постоянного тока благодаря оптимальной механической характеристике для устройств подъема (скорость привода возрастает при снижении момента нагрузки) также используются в крановых применениях, но для более мощных грузоподъемных машин. Использование их для стандартных крановых механизмов экономически неэффективно, поскольку двигатели постоянного тока более дорогие, технически более сложные и нуждаются в специальных устройствах питания – статических или электромашинных преобразователях.
В связи с этим, надежность, ремонтопригодность, удобство регулирования и эксплуатации асинхронных двигателей определили их более широкое применение для крановых механизмов.
В качестве основных приводных механизмов грузоподъемного мостового крана выступают электродвигатели, обеспечивающие движение крана вдоль концевых балок (электропривод передвижения мостового крана), грузовой тележки вдоль самого моста и электропривода подъема/опускания груза (электропривод механизма подъема мостового крана).
Главный электропривод портального крана включает в себя механизмы движения крана по рельсовому пути, механизм поворота крана, подъема/опускания груза, механизм изменения вылета стрелы крана.
Долгое время для регулирования работы привода применялись устаревшие и малоэффективные методы управления, не имевшие возможности плавного изменения скорости. Таким было, например, реостатное регулирование.
К тому же, темпы обновления грузоподъемного оборудования находились на довольно низком уровне, и внушительная часть грузоподъемных кранов и по сей день испытывает необходимость капитального ремонта и модернизации.
Учитывая тяжелые условия эксплуатации кранового оборудования и режимы частого включения/отключения, применение частотно-регулируемого привода в крановых механизмах является наиболее эффективной возможностью увеличения технологичности грузоподъемных процессов – как в качестве электропривода механизма передвижения тележки мостового крана, так и для механизма поворота портального крана.
Частотный преобразователь для электродвигателей крановых механизмов должен обладать следующими характеристиками:
- достаточной перегрузочной способностью (до 200%) – для упрощения пуска механизма;
- иметь техническую возможность подключения тормозного резистора – для обеспечения возможности сброса излишней энергии при остановке/замедлении привода;
- иметь встроенные в ПЧ прикладные функции для крановых применений – управление торможением, функции удержания груза;
- должны обеспечивать высокие динамические характеристики и точность позиционирования – для возможности точного перемещения груза.
Применение частотного электропривода позволяет:
- Качественно уменьшить энергопотребление кранового механизма (до 40%).
Что позволит тем самым значительно снизить затраты на энергоресурсы и в минимальные сроки окупить вложенные в модернизацию оборудования средства. - Производить плавный разгон и торможение электродвигателей крановых механизмов.
Это увеличит срок службы двигателей и механических узлов крана, сократит необходимость периодических осмотров и ремонтов оборудования – снизит затраты на техобслуживание. - Иметь дополнительные электрические защиты двигателя (от перегрузок по току, перегрева, перенапряжения, утечек на землю и от обрывов фаз на входе двигателя).
- Обеспечить сброс излишней энергии при торможении и остановке крана при помощи тормозных резисторов, либо производить рекуперацию энергии для наиболее эффективного использования электропривода крана.
- Комплексно усовершенствовать весь технологический процесс за счет широких возможностей регулирования скорости работы привода и процессов торможения и остановки.
Пример подбора приводного оборудования кранового механизма
В качестве примера выберем частотный преобразователь для механизма подъема груза мостового крана с электродвигателем со следующими характеристиками:
- Электродвигатель трехфазный 45 кВт, напряжение 380В, ток 88 А.
Преобразователь частоты выбирается следующим образом:
- номинальное напряжение двигателя должно совпадать с напряжением ПЧ;
- мощность и ток ПЧ должны быть больше или равны мощности и току двигателя.
Относительно вышеприведенных параметров имеем возможность подобрать для своих нужд ПЧ фирмы Delta серии CH2000 - VFD0450CH43A-00/-21.
Преобразователи частоты CH2000 разработаны персонально для тяжелых нагрузок и работы с подъемно-транспортным оборудованием.
Данные ПЧ обладают высокой перегрузочной способностью: 150% номинального тока в течение 60 секунд и 200% номинального тока в течение 3 секунд.
Имеют высокие динамические характеристики и обеспечивают точность позиционирования, управление скоростью и моментом. Большой пусковой момент и устойчивость к перегрузкам позволяют оптимизировать процессы, где используются ударные нагрузки.
Выводы
Современные разработки преобразовательной техники, в том числе, для управления крановыми механизмами, идут в ногу со временем. На рынке электрооборудования появляются все более совершенные и технически оснащенные модели преобразователей частоты и иного приводного оборудования.
Благодаря инновациям, использование частотно-регулируемого электропривода для крановых применений позволяет комплексно оптимизировать весь технологический процесс при работе грузоподъемных кранов и в ограниченные сроки ощутить качественный экономический эффект от внедрения нового оборудования.
Для выбора электроприводного оборудования и иных средств автоматизации обратитесь к техническим специалистам нашей компании.
Инженеры компании ООО «РусАвтоматизация» помогут в подборе оборудования в соответствии с поставленными задачами и техническими требованиями.
Оригинал статьи - на нашем сайте
Оставляйте комментарии.
Подписывайтесь, чтобы не пропускать новые публикации.