製鉄所で最も重要な設備の 1 つはレードル クレーンですが、クレーンの設計と調達に十分な注意を払っていない製鉄所のオペレーターが多すぎます。クレーンの材料、コンポーネント、仕様を正しく選択することは、高レベルの生産性と効率的な製鉄工場を確保するために非常に重要です。
しかし、調達プロセスでは、タービン、ボイラー、およびある程度のポンプやバルブなどの重機がより重視され、レードルクレーンは無視されます。レードルクレーンの購入決定は、科学的思考がほとんど適用されずに性急に行われるため、技術仕様はアプリケーション要件を大まかに満たすだけです。
さらに、予算の制約が問題をさらに悪化させることもよくあります。レードルクレーンは通常、工場の鋳造工場、鉄鋼工場、炉の後に調達されるため、調達に残される資金がほとんどなく、適切なクレーン仕様が制限されます。
レードルクレーンの効率的かつ正確な試運転、調達、設計、製造、設置を確実に行うには、メーカーと顧客の協力が不可欠です。
小規模な工場の場合、価格は調達プロセスにおいて常に重要な要素であり、拡張のための資金総額は慎重にバランスをとる必要があります。
ただし、この段階でのコスト削減は、必要以上に高頻度で修理やメンテナンスが必要になったり、当面の作業に適さないためにライフサイクルが短縮されたりするなど、将来のプラントの生産性に波及効果をもたらす可能性があります。{0}
3mトン圧延機でも5mトン圧延機でも、長期的にはクレーンが必要になります。工場が最高レベルの効率を確保したい場合、購入プロセスにおいて価格を決定要因にすることはできません。
レードルクレーンの設計基準
レードルクレーンを選択する際には、考慮すべきいくつかの概念があります。インドは IS-4137 を採用していますが、国際市場は FEM および CMAA 規格を推奨しています。 FEM 規格には、フックのサイズを最適化しながらホイールのサイズを縮小できるという明らかな利点があります。レードルクレーンの設計に利用可能なすべての規格の中で、FEM はいくつかの理由から最も適した規格です。
まず、クレーンの輪重計算では平均荷重を使用しないため、輪の最適化は実際には可能です。この設計標準により、ホイールとレールの寸法を正確に比較できます。
疲労をチェックし、ロープとロープドラムを正確に選択する方法に関する詳細なガイダンスに加えて、利用可能な各機構の分類が明確に説明されているため、設計チームは目の前にあるさまざまなオプションをよく理解できます。
300 万トンまたは 500 万トンの製鉄所のレードル クレーンを見ると、クレーンの設計で考慮する必要がある 5 つの重要な領域があります。
1 つ目は、おそらく最も重要なことですが、駆動システムです。最新の製鉄所のほとんどは、従来のスリップ リング モーターの概念ではなく、可変電圧可変周波数 (VVVF) ドライブを使用しています。
モーターはメンテナンスを必要としない標準的な AC かご型モーターであり、ローター コンタクターやローター ケーブルがないため複雑さが軽減されます。
複雑さをさらに軽減するために、過負荷保護、不足電圧保護、オン / オフ動作が組み込まれているため、外部接触器や保護リレーは必要ありません。{0}
最低速度から最高速度まで連続的に速度が変化するということは、追加のハードウェアを必要とせずに、5% から 100% までの微速度であっても、あらゆる速度設定が可能であることを意味し、スムーズな動作が可能になります。{0}}
ぎくしゃくした動作を減らすことができるレードルクレーン設計のもう 1 つの側面は、起動電流を減らすことです。起動電流は従来のダイレクト オンライン (DOL) 起動よりも低いため、動作が向上し、消費電力が節約されます。-
電気ブレーキなどの機能は、単純な機械ブレーキと比較してブレーキシューとライニングの摩耗を軽減し、クレーンコンポーネントの機械的疲労を軽減し、機械コンポーネントのライフサイクルを延ばします。
優れた RPM 制御を備えたタンデム制御機能や、タンデム制御を容易にするフィードバック オプション、LCD 上のパラメータ表示、診断表示などのその他の機能も、クレーンがオンラインのときに使用できるため、ダウンタイムが削減されます。レードル クレーンの設計における 2 番目の注意点に移ります。フェールセーフ ブレーキは常に評判の良いサプライヤーから輸入する必要があります。-国産ブレーキの性能は優れていますが、安全性への配慮が疑問視される場合、インドでは Sime または Sibre 製のブレーキが好まれることがよくあります。ただし、Galvi が製造する国産ブレーキはレードル クレーンに最適です。
レードルクレーンの過酷な操作に耐えられるように、十分な強度と構造のワイヤロープを使用する必要があります。アヌパムは強度2160n/mm2のスチールワイヤロープを使用し、良好な作業効率を実現します。インドではウシャマーティンワイヤーロープが推奨されています。
動作中、ワイヤロープとフックセットの組み立てピンに応力が発生し、クレーンの早期故障につながる可能性があります。アヌパムはより優れた EN シリーズの材料組成を使用し、応力に耐えるためのフック ブロック アセンブリのピンとして使用されます。
車輪はレードルクレーンの寿命とスムーズな操作にとって重要な部品です。多くのお客様は通常、動作中に発生する磨耗に対処するために、約 400 BHN または 58/RC のより高い硬度を必要としています。もう 1 つの重要な点は、EN-28 材料の使用です。これにより、ホイールの寿命と強度が向上し、衝撃荷重に耐えてスムーズな操作を継続できます。ただし、EN-28 の資料は不足しています。
より一般的には、硬度 250 ～ 280 BHN の C55Mn75 または SAE5160 材料がレードル クレーンの健康のために使用されており、これに問題はありません。ただし、400 t 以上の大型レードル クレーンの場合、操作の臨界性が非常に厳しいため、EN-28 材質を使用することを強くお勧めします。
運動学が重要
現在、運動学の分野では議論が続いており、2 つの運動学を支持する人もいれば、4 つの運動学を好む人もいます。どちらのアプローチでも問題はありませんが、メイン ホイストに 4 つのモーター運動学を使用すると大きな利点があります。- 4 つのモーター システムでは、2 つのモーターが 1 つのギアボックスを介して駆動されるのではなく、遊星ギアボックス システムが組み込まれた 2 つのギアボックスを介して 4 つのモーターが駆動されます。-ロープドラムは、ドラムの動きを同期させるために、大きなギアを介して機械的に接続されています。これは、モーターの選択が標準サイズのカテゴリ内に収まることを意味し、その結果、従来の 2 モーター構成と比較してモーターのメンテナンスと初期コストが削減されます。-
馬力の増加が必要な場合、従来の 2 つのモーターの配置では非標準のモーター サイズが必要となり、単一のギアボックスに大きな標準入力遊星歯車が必要となり、そのサイズに関連するコストが大幅に増加します。{0}{1}
クレーン モーターに障害が発生した場合、4 モーター システムには、2 モーター システムにはない追加の利点があります。たとえば、負荷が 100% の場合でも、他の 2 つのモーターを使用して半分の速度でクレーンの運転を継続できます。2 つの- 速度システムの運転は停止する必要があります。これにより、負荷を軽減する際の問題が回避されます。
さらに、メイン ホイスト ギアボックスの入力ピニオンに関連する故障が発生した場合、4 モーター システムではクレーンは同様の方法で動作を継続できます。一方、2 モーター システムでは冗長性が欠如しており、緊急ブレーキのみが発生するため、動作を再開するには故障メンテナンスが必要です。-
実際、各システムの緊急ブレーキの配置の違いでも、ホイストのサイズと安全性能に大きな影響を与える可能性があります。
デュアルモーターシステムの場合、通常、適切な過速度保護とともに、各ロープドラムに緊急ディスクブレーキのセットが取り付けられます。ただし、モーターとドラムの間の駆動システムのいずれかの部分に機械的故障が発生すると、最初は負荷が自由落下します。このような機械的故障が発生すると、負荷の速度が定格最高速度を超えるため、負荷を維持するために直ちに非常ブレーキをかける必要があります。あらゆる高さから荷重を解放する際、落下する荷重により非常に高い速度とトルクが発生し、この場合、緊急ブレーキによりさらなる衝撃が発生します。
このような異常な衝撃は、多くの場合、クレーンの主要構造、特にレールとホイールの間のエンドブラケットネックに損傷を引き起こし、剪断される可能性があります。さらに、ロープドラムフランジ上の緊急ディスクブレーキを収容するために追加のスペースが必要となり、フック方式のためのより多くのスペースとより大きなヘッドルームが必要でした。
対照的に、4 モーター システムで同様の過速度状態を引き起こす機械的故障は、モーター シャフトに取り付けられたエンコーダーまたはドラム シャフトに取り付けられたリミット スイッチによって検出できます。{0}この場合、1 つまたは 2 つのデバイスによって電源が即座に遮断され、入力軸の常用ブレーキが直ちに作動して負荷を保持します。
さらに、入力ピニオン シャフトには複数の冗長サービス ブレーキがあるため、1 つのブレーキが故障した場合でも、もう 1 つのブレーキが全体の荷重を維持し、自由落下を停止します。したがって、このシステムでは、いかなる状況でも自由落下はありません。
4 つのモーター システムのロープ ドラムはリングギアを介して機械的に接続されており、ギアボックスの入力側の別のシャフトは内蔵ギア トレインを介して出力ギアに直接接続されています。-常用ブレーキは入力軸に取り付けられており、このシステムでは非常ブレーキとして機能します。
非常ブレーキと常用ブレーキは、ホイスト モーターに取り付けられたエンコーダーを介して MH モーターに並列に接続されています。したがって、ロープドラムに緊急ディスクブレーキは必要なく、フックへのアクセスやクリアランスを減らす必要もありません。
要約すると、2 つのモーター運動学に対する 4 つのモーター運動学の最も明白な利点は、安全性に関連しています。{0}{1}{0}
2 つのモーター システムは、適切な安全性を提供するために非常用ディスク ブレーキの徹底した頻繁なメンテナンスに依存しています。これは、非常用ディスク ブレーキが機械的故障の場合にのみ機能するため、長期間操作されていない場合でも最初の動作を保証する必要があるためです。冗長なブレーキ機能がないため、100% のフェイルセーフではありません。-
ただし、4 つのモーター システムにより、モーターとロープ ドラムの間の駆動システムに機械的故障が発生した場合でも、サービス ブレーキとロープ ドラム ギア トレインによって標準的な電気機械ブレーキ動作が容易になります。
組み込まれた冗長性により、システムは 100% フェイルセーフになっており、ロープドラムに緊急ディスク ブレーキが装備されていない場合でも、いかなる状況でも自由落下することはありません。{1}
このタイプの超大型重量レードル クレーンの構造的および機械的設計には、疲労計算、有限要素解析、共振除去などの技術が採用されています。{0}スペアパーツが少なく、メンテナンスの複雑さが軽減されます。
