Ako vybrať trakčné stroje pre nákladné výťahy vo viacposchodových továrenských budovách

Abstrakt:V záujme šetrenia pôdy bola v posledných rokoch smerovaním národnej politiky podpora priemyselných prevádzok vo výškových budovách (označovaných ako „Priemyselné poschodie“). Na základe požiadaviek na výťahy (nákladné výťahy) v rámci iniciatívy „Industrial Upstairs“ a trendu vývoja nákladných výťahov v posledných rokoch tento dokument predkladá názory na to, ako sa trakčné stroje môžu lepšie prispôsobiť vývoju veľkotonážnych a vysokorýchlostných nákladných výťahov, s cieľom poskytnúť relevantné referencie a pomoc výrobcom integrálnych výťahov.

Kľúčové slová:Industrial Upstairs; nákladný výťah; efektívnosť dopravy; trakčná kapacita; kapacita preťaženia; brzdná kapacita; elektromagnetická schéma; úspora energie a ochrana životného prostredia

1. Domáci trend transformácie továrenských budov

V posledných rokoch, s neustálym rozširovaním rozsahu mestského rozvoja, sa pôdne zdroje stávajú čoraz vzácnejšími a ponuka priemyselnej pôdy je nedostatočná. Tradičný model rozvoja továrne vyvolal väčší tlak na podniky, aby získali priestor pre priemyselné prežitie. Zároveň vznikajúce odvetvia s cezhraničnou integráciou špičkových a nových technológií majú vyššie požiadavky na priestorové prostredie výroby a výskumu a vývoja, ako aj na štandardy výstavby tovární.

Na tomto pozadí sa objavil nový trend „Industrial Upstairs“ v regiónoch delty Perlovej rieky a delty rieky Yangtze, kde je priemyselný základ relatívne rozvinutý. „Industrial Upstairs“ je tiež známy ako továrne na mrakodrapy, vertikálne továrne alebo letecké továrne. V podstate ide o výškové priemyselné budovy. Vo všeobecnosti „Priemyselné poschodie“ znamená premiestnenie výrobného zariadenia s relatívne nízkou hmotnosťou a nízkymi vibráciami do vyšších poschodí, aby sa realizoval trojrozmerný vývoj. Tento koncept prvýkrát navrhol Shenzhen, ktorý premiestnil výskumné a vývojové a výrobné prepojenia špičkových odvetví, ako je nová generácia informačných technológií a umelej inteligencie, do mrakodrapov. Tento model, odvodený od integrácie priemyslu a mesta, ako aj obnovy miest, vytvára nielen veľké množstvo továrenských priestorov pre podnikové parky, čím efektívne zlepšuje pomer pozemkov a efektívnosť využívania, ale tiež si vynucuje úpravu priemyselnej štruktúry a transformáciu podnikov, čím sa zmierňuje rozpor medzi ekonomickým rozvojom a nedostatkom pôdy.

Preto novoplánované továrne priemyselných parkov sú zvyčajne továrne na výškové budovy s výškou presahujúcou 24 metrov alebo počtom poschodí 6 a viac. Takéto výškové továrne vyžadujú podporu vysokorýchlostných a veľkotonážnych výťahov, aby vyhovovali potrebám vertikálnej dopravy tovární. (Na obrázku nižšie je príklad vonkajšieho pohľadu na moderný priemyselný park v určitom regióne.)

2. Zmeny v nákladných výťahoch, aby vyhovovali novým požiadavkám továrne

Na prispôsobenie sa „Priemyselnému poschodiu“ a vyriešenie vertikálneho dopravného úzkeho miesta vo výškových priemyselných závodoch zaznamenal domáci trh s nákladnými výťahmi tieto zmeny:

Zmeny v nosnosti nákladného výťahu

Prudko vzrástol dopyt po výťahoch s nosnosťou zvýšenou z pôvodných 2T-3T na 3T-5T, prípadne aj väčšími tonážami. Domáce výťahové podniky tiež postupne získali kvalifikáciu pre nákladné výťahy 10T. Nedávno známa domáca značka nákladných výťahov uviedla na trh nákladný výťah 42T a získala príslušnú národnú certifikáciu typovej skúšky.

Zmeny rýchlosti nákladného výťahu

Štandardná rýchlosť výťahu je určená faktormi, ako je typ výťahu, výška podlahy a nosnosť. Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je podlaha a čím väčší náklad, tým vyššia môže byť rýchlosť výťahu. V minulosti bola rýchlosť väčšiny nákladných výťahov vzhľadom na relatívne nízku podlahovú výšku tovární volená v rozmedzí 0,25 m/s – 0,63 m/s. S neustálym zvyšovaním výšky poschodia továrne sa výška zdvihu nákladných výťahov zvýšila a rýchlosť výťahu sa tiež zvýšila na 0,5 m/s - 1 m/s alebo ešte viac, aby sa zlepšila efektívnosť prepravy.

Zmeny v národných bezpečnostných normách pre výťahy

a. Pred niekoľkými rokmi národná norma pridala požiadavky na ochranu proti neúmyselnému pohybu výťahu (UCMP). Výrobky nákladných výťahov vybavené trakčnými strojmi so závitovkovým prevodom musia byť dodatočne vybavené uchopovačmi lana alebo uchopovačmi kladky, aby splnili túto štandardnú požiadavku; zatiaľ čo synchrónne trakčné stroje s permanentnými magnetmi môžu priamo využívať vlastné brzdy ako výkonné komponenty, čo ďalej uľahčuje aplikáciu synchrónnych trakčných strojov s permanentnými magnetmi v nákladných výťahoch.

b. Výnimka pre oblasť autovýťahov bola zrušená

• V starej verzii národnej normy GB 7588-2003 oddiel 8.2.2 stanovoval, že oblasť nákladných výťahov môže byť primerane uvoľnená pod podmienkou „účinnej kontroly“.

• Nová verzia národnej normy GB 7588.1-2020 (ďalej len „Nová národná norma“) vypustila v GB 7588-2003 ustanovenie o výnimke, ktoré umožňuje oblasť automobilových výťahov prekračujúcich normu pod „účinnou kontrolou“. To znamená, že podľa Novej národnej normy musia byť aj automobilové výťahy konfigurované v súlade s plochou a nosnosťou zodpovedajúcou štandardným nákladným výťahom.

• Výsledkom je, že budovy, ktoré pôvodne konfigurovali výťahy pre malé autá na 3T (s nadmernou plochou) podľa starého štandardu, môžu byť teraz konfigurované iba s výťahmi 10T alebo viac v súlade s novým národným štandardom.

3. Požiadavky na zachovanie zelenej energie a ochranu životného prostredia

Synchrónne motory s permanentnými magnetmi sa vyznačujú vysokou účinnosťou, úsporou energie, ochranou životného prostredia a vysokou hospodárnosťou. V porovnaní s tradičnými indukčnými motormi majú synchrónne motory s permanentnými magnetmi vyššiu účinnosť, čím šetria spotrebu energie približne o 20-30%. Je to preto, že synchrónne motory s permanentnými magnetmi využívajú budenie permanentným magnetom, ktoré znižuje únikový tok a straty železa, čím sa ďalej zvyšuje účinnosť. Táto vysokoúčinná vlastnosť má veľký význam pre moderný priemysel, dopravu a ďalšie oblasti, pretože môže výrazne znížiť spotrebu energie a zlepšiť efektivitu výroby. Autor predpovedá, že v budúcnosti budú synchrónne trakčné stroje s permanentnými magnetmi naďalej zaberať trhový podiel šnekových trakčných strojov a stanú sa bežnou aplikáciou v nákladných výťahoch.

4. Výhody nákladných výťahových ťažných strojov Nidec KDS

a. Presnejšia a rozsiahlejšia segmentácia trhu a pokrytie

Nidec KDS sa nachádza v okrese Shunde v meste Foshan, hlavnej oblasti oblasti Greater Bay Area, ktorá je v popredí trhu „Industrial Upstairs“. Aby Nidec KDS uspokojil dopyt po nákladných výťahoch vo výškových budovách, už v roku 2017 plne naplánoval plán vývoja produktu na nahradenie pôvodných šnekových trakčných strojov synchrónnymi trakčnými strojmi bez prevodov s permanentným magnetom, aby sa splnili aplikačné potreby trhu s nákladnými výťahmi. Modely produktov ťahacích strojov nákladných výťahov Nidec KDS pokrývajú celý rozsah od 2T do 50T na základe rôznych trakčných pomerov a rýchlostí. Flexibilné trakčné pomery môžu spĺňať rôznorodé konštrukčné potreby zákazníkov, čo im umožňuje jednoduchšie vybrať cenovo výhodné trakčné stroje vhodné pre ich aplikácie.

Produktová rada nákladných výťahových ťažných strojov Nidec KDS

b. Prísne konštrukčné procesy na zaistenie spoľahlivosti a bezpečnosti konštrukčných schém a aplikácií

1. Návrh trakčnej kapacity a bezpečnostného faktora oceľového lana

Trakčné stroje nákladného výťahu vo všeobecnosti prijímajú trakčný pomer 4:1 alebo dokonca vyšší. Auto je navyše relatívne ľahké, čo môže viesť k nedostatočnej trakčnej kapacite. Preto je potrebné vypočítať a overiť na základe konfigurácie výťahu.

Vo všeobecnosti existujú dve riešenia:

• (1) Použite drážku v tvare U: väčší uhol zárezu β môže zlepšiť trakčnú kapacitu.

• (2) Prijmite drážku v tvare V so zárezom: pri výpočte bezpečnostného faktora oceľového lana je potrebné zvážiť zhodu medzi uhlom zárezu β a uhlom drážky γ a drážka pre lano nevyžaduje úpravu kalením (na zníženie nákladov). Kvôli veľkému počtu vratných kladiek v nákladných výťahoch sa vyžaduje, aby oceľové lano malo vyšší bezpečnostný faktor. Prijatie špeciálnych typov drážok na splnenie trakčnej kapacity spolu so zmenou ekvivalentného počtu trakčných kladiek v tvare písmena V špecifikovaných v GB/T 7588.2-2020 vedie k vyššiemu požadovanému bezpečnostnému faktoru pre oceľové lano.

2. Požiadavky na brzdnú kapacitu, kapacitu preťaženia a energetickú účinnosť

Nákladné výťahy majú vo všeobecnosti relatívne malú výšku zdvihu a nízky pracovný cyklus, takže generujú relatívne málo tepla. Niektorí ľudia majú tendenciu navrhovať trakčné stroje nákladného výťahu založené na trakčných strojoch osobných výťahov, ale takéto konštrukčné zmeny povedú k sérii problémov. Napríklad, ak sa elektromagnetické materiály znížia na základe pôvodného vysokého pracovného cyklu, je ľahké spôsobiť nedostatočnú kapacitu preťaženia a energetickú účinnosť; alternatívne, ak sa ako náhrada použije model s malým zaťažením s vysokým pracovným cyklom, zaťaženie hriadeľa, počet oceľových lán, brzdná kapacita, kapacita preťaženia a energetická účinnosť nemusia spĺňať požiadavky.

Pri navrhovaní trakčných strojov nákladných výťahov by sa preto mali zhodnotiť vyššie uvedené faktory a v prípade potreby by sa mal vývoj a návrh produktu opäť uskutočniť v súlade so špeciálnymi požiadavkami na trakčné stroje nákladného výťahu.

3. Dynamický brzdný moment

Podľa požiadaviek typových špecifikácií a kontrolných predpisov, keď brzda hnacieho stroja slúži ako spomaľovací prvok ochranného zariadenia proti prekročeniu rýchlosti kabíny smerom nahor alebo zastavovací prvok ochranného zariadenia proti neúmyselnému pohybu kabíny, musí byť výťah vybavený dodatočnými brzdovými zariadeniami. Za normálnych okolností synchrónne trakčné stroje s permanentným magnetom prijímajú ako riešenie dynamické brzdenie (skratovaním vinutia motora), ale treba si uvedomiť, že elektromagnetické a konštrukčné riešenie ťažného stroja by malo byť schopné odolať nárazom dynamického brzdenia.

V dôsledku malého množstva generovaného tepla používajú trakčné stroje nákladného výťahu menej elektromagnetických materiálov, čo môže viesť k nedostatočnému dynamickému brzdnému momentu. V tomto prípade by sa mal problém vyriešiť zvýšením hustoty toku vzduchovej medzery. V podmienkach rovnakých elektromagnetických materiálov je dynamický brzdný moment koncentrovaných vinutí menší ako u distribuovaných vinutí a je ťažšie ho zlepšiť. Preto je potrebné na optimalizáciu elektromagnetickej schémy použiť nástroje na analýzu konečných prvkov elektromagnetického poľa. Dynamický brzdný moment prototypu je testovaný prostredníctvom typových testov a dynamický brzdný moment sériovo vyrábaných trakčných strojov je zabezpečený prostredníctvom spätného EMF (elektromotorického riadenia).

4. Kvalita nakladacích a vykladacích zariadení

Trakčné stroje nákladných výťahov majú veľkú nosnosť a vyžadujú vyššie zaťaženie hriadeľa ako konvenčné trakčné stroje, čo znamená, že potrebujú väčšiu trakčnú silu a trakčné kladky odolnejšie voči opotrebovaniu počas vysokorýchlostnej prevádzky. Najnovšia norma GB/T 7588.1-2020 stanovuje, že pri prijatí 5.4.2.2.1(b) (t. j. pri zvažovaní hmotnosti nakladacieho a vykladacieho zariadenia a menovitého zaťaženia oddelene) sa kladú vyššie požiadavky na zaťaženie hriadeľa hnacieho stroja, brzdnú kapacitu (najmä ak brzda slúži ako výkonný komponent pre nezamýšľanú ťažnú kapacitu, ochranu proti pohybu vozňa), a je potrebné overiť.

c. Optimalizácia nákladov a elektromagnetickej schémy

Nidec KDS používa pokročilý softvér na vykonanie analýzy konečných prvkov pre návrh elektromagnetického poľa a mechanickej pevnosti. To optimalizuje a zvyšuje silu ťažného stroja, vyvažuje optimalizáciu výkonu s nákladovou konkurencieschopnosťou a výrazne skracuje cyklus výskumu a vývoja ťažného stroja.

• Analýza konečných prvkov elektromagnetických polí

• Analýza konečných prvkov mechanickej pevnosti

◦ Základňa stroja

◦ Rozbočovač

Aby sa zosúladili s národnou stratégiou „Industrial Upstairs“ a všeobecným smerom k úspore energie a ochrane životného prostredia, výrobcovia výťahových integrálov vo svojich návrhoch používajú vysokoúčinné a energeticky úsporné synchrónne trakčné stroje s permanentným magnetom. To zaisťuje stabilný a spoľahlivý výkon integrovaného výťahu, plynulú prevádzku, vysokú efektivitu prepravy, úsporu energie a ochranu životného prostredia. Trakčné stroje série nákladných výťahov Nidec KDS dokážu pokryť požiadavky na zaťaženie nákladných výťahov od 2T do 50T prostredníctvom rôznych schém trakčného pomeru s maximálnou rýchlosťou až 3 m/s. Sú plne schopné splniť požiadavky na prepravu nákladných výťahov v rôznych priemyselných parkoch a môžu zákazníkom poskytnúť aj jednorazový a bezproblémový výber. Nidec KDS vždy dodržiaval obchodnú filozofiu „Kvalita na prvom mieste, úspech zákazníka“. V budúcom vývoji trhu budeme spolupracovať so zákazníkmi, aby sme poskytli viac a lepších riešení pre „Industrial Upstairs“.