Zwiększona żywotność suwnic dzięki synchronizacji napędów jazdy

Firma Wrzosel zapewnia kompleksową obsługę klientów – od projektu systemu, po jego realizację, uruchomienie i serwis. Aplikacja napędowa opisana w tym artykule została wdrożona u największego producenta wyrobów z betonu komórkowego w Polsce.

Sytuacja w zakładzie produkcji betonu

Technologia produkcji i magazynowania oraz załadunek wyrobów gotowych wymagają ciągłego przenoszenia dużych ciężarów. W halach produkcyjnych i magazynowych zamontowane są suwnice pomostowe dwudźwigarowe. Problemy techniczne, związane z wysokimi wymaganiami dla przemienników stosowanych w napędach podnoszenia suwnicy, zostały pokonane w pierwszej kolejności. Dla napędu jazdy suwnicy przyjęto rozwiązanie cieszące się powszechnym uznaniem, jako prostsze technicznie.

Kilka napędów, jeden pomost

Ze względu na szerokość pomostu stosuje się dwa lub cztery silniki jazdy suwnicy, symetrycznie napędzające obie strony. W tym przypadku użyto dwóch silników asynchronicznych o parametrach 7,5 kW, 400 V AC, 1483 obr./min.

Powszechnie spotykanym rozwiązaniem jest zastosowanie przemiennika częstotliwości zasilającego równolegle połączone silniki. Przemiennik umożliwia regulację prędkości, łagodny start napędu i hamowanie. Stosuje się także rozwiązanie wykorzystujące dwa lub cztery przemienniki zasilające po jednym silniku. Dzięki temu możliwa jest dokładniejsza kontrola przemiennika nad silnikiem.

Wspólna wada tych rozwiązań ujawnia się wtedy, gdy następuje stosunkowo duże zużycie torowiska i kół suwnicy (występuje też tendencja pogłębiania się zużycia mechanicznego suwnicy).

Przyczyna tkwi w zasadzie działania silnika asynchronicznego. Prędkość obrotowa silnika jest zależna od chwilowego poślizgu silnika, a ten z kolei zależy od obciążenia. Jeśli jeden z silników jest w danym momencie bardziej obciążony, np. kiedy wózek z transportowanym towarem znajduje się bliżej jednego z silników, jego prędkość obrotowa jest nieznacznie mniejsza niż drugiego. Różnica prędkości powoduje, że pomost zjeżdża w jedną stronę do momentu, kiedy wewnętrzne części kół zaczną opierać się o torowisko. Efekt ten, nazywany „ukosowaniem”, powoduje tarcie wewnętrznych części kół o torowisko, a w konsekwencji ich zużycie.

Eliminacja ukosowania

Firma Wrzosel, wspólnie z kadrą techniczną zakładu produkcyjnego, podjęła próbę eliminacji tego niekorzystnego zjawiska.

Założono, że jeśli obie strony suwnicy będą przesuwały się tak samo, to koła pomostu nie „oprą” się o torowisko. Rozwiązanie polega na synchronizacji położenia kół z obu stron suwnicy, z wykorzystaniem dwóch przetwornic częstotliwości Danfoss VLT FC300 7,5 kW. Jeden z napędów został wyposażony w dedykowany sterownik synchronizacji ruchu MCO350 firmy Danfoss. Na wałkach obu silników zainstalowano enkodery inkrementalne i podłączone do sterownika MCO350. Przemiennik bez sterownika synchronizacji pełni rolę napędu nadrzędnego (master) i jest sterowany sygnałami binarnymi oraz analogowymi, podobnie jak pojedynczy przemiennik częstotliwości. Sterownik synchronizacji za pomocą enkoderów odczytuje pozycje obu silników i steruje przemiennikiem slave tak, aby jego położenie było zsynchronizowane z masterem.

Próby ruchowe wykazały, że sterownik MCO350 spełnia swoje zadanie i obie strony suwnicy przesuwają się identycznie. Różnica przejechanej drogi dla obu stron była nie większa niż 1 cm, a wewnętrzne krawędzie kół przestały ocierać się o torowisko i przez większość czasu jechały środkiem.

Ograniczenia

Zastosowanie tego rodzaju napędu ma jednak pewne wymagania. Dokładność synchronizacji zależy od dokładności wykonania elementów mechanicznych suwnicy. Przełożenia napędu muszą być identyczne, gdyż różnica w średnicy kół zakłóci pracę sterownika. Ważne jest, aby przed zastosowaniem tego rozwiązania stan mechaniczny suwnicy był bez zastrzeżeń.

Podsumowanie

Podsumowując trzeba podkreślić, że zastosowanie sterownika synchronizacji w napędzie suwnicy jest opłacalne. Stosunkowo niewielki koszt inwestycji szybko się zwraca dzięki zmniejszeniu kosztów eksploatacji. Opłacalne jest zastosowanie regulowanego napędu jazdy suwnicy ze względu na poprawę techniki i dokładności poruszania się suwnicy. Dla nowych suwnic oraz wyremontowanych pod względem mechaniki warto stosować precyzyjne sterowanie jazdą suwnicy np. takie, jak opisano w tym artykule.

Szczegółowe informacje dotyczące przetwornic częstotliwości i innych produktów VLT oferty Danfoss Drives można znaleźć na stronie internetowej www. danfoss.pl/napedy.

Jakub Polichnowski