Một trong những thiết bị quan trọng nhất trong nhà máy thép là cần cẩu, nhưng quá nhiều người vận hành nhà máy thép không chú ý đầy đủ đến việc thiết kế và mua sắm cần cẩu. Việc lựa chọn đúng vật liệu, bộ phận và thông số kỹ thuật của cầu trục là rất quan trọng để đảm bảo mức năng suất cao và xưởng sản xuất thép hiệu quả.
Tuy nhiên, trong quá trình mua sắm, các thiết bị nặng như tua-bin, nồi hơi, máy bơm và van ở một mức độ nào đó được chú trọng nhiều hơn, trong khi cần cẩu thùng lại bị bỏ qua. Các quyết định mua cẩu múc được đưa ra một cách vội vàng, ít áp dụng tư duy khoa học nên các thông số kỹ thuật chỉ đáp ứng đại khái yêu cầu ứng dụng.
Ngoài ra, hạn chế về ngân sách thường làm cho vấn đề trở nên tồi tệ hơn. Vì cần cẩu thùng thường được mua sau khi có bánh xe, xưởng thép và lò nung của nhà máy nên chỉ còn rất ít tiền để mua sắm, hạn chế các thông số kỹ thuật cần cẩu phù hợp.
Để đảm bảo vận hành, mua sắm, thiết kế, sản xuất và lắp đặt cần cẩu thùng một cách hiệu quả và chính xác, sự hợp tác giữa nhà sản xuất và khách hàng là rất quan trọng.
Đối với các nhà máy nhỏ hơn, giá cả luôn là yếu tố quan trọng trong quá trình thu mua và tổng kinh phí cho việc mở rộng cần phải được cân đối cẩn thận.
Tuy nhiên, việc cắt giảm chi phí ở giai đoạn này có thể sẽ ảnh hưởng-năng suất của nhà máy trong những năm tới, dù là do sửa chữa và bảo trì nhiều hơn và thường xuyên hơn mức cần thiết hay vòng đời bị rút ngắn do không phù hợp với nhiệm vụ hiện tại.
Về lâu dài, dù là máy cán 3m tấn hay máy cán 5m tấn thì cũng cần có cần trục. Nếu một nhà máy muốn đảm bảo mức hiệu quả cao nhất thì giá cả không thể là yếu tố thúc đẩy quá trình mua hàng.
Tiêu chuẩn thiết kế cho cẩu thùng
Có một số khái niệm cần xem xét khi lựa chọn cần cẩu thùng. Ấn Độ áp dụng IS-4137, trong khi các thị trường quốc tế khuyến nghị các tiêu chuẩn FEM và CMAA. Tiêu chuẩn FEM có những ưu điểm rõ ràng vì nó làm giảm kích thước của bánh xe đồng thời tối ưu hóa kích thước của móc. Trong tất cả các tiêu chuẩn hiện có cho thiết kế cần cẩu thùng, FEM là tiêu chuẩn phù hợp nhất vì nhiều lý do.
Đầu tiên, vì tính toán tải trọng bánh xe cho cần cẩu không sử dụng tải trọng trung bình nên thực tế có thể tối ưu hóa bánh xe. Tiêu chuẩn thiết kế này cho phép so sánh chính xác kích thước bánh xe và đường ray.
Ngoài hướng dẫn chi tiết về cách kiểm tra độ mỏi và lựa chọn chính xác dây thừng và tang cáp, việc phân loại từng cơ cấu sẵn có cũng được giải thích rõ ràng, cho phép nhóm thiết kế hiểu rõ các lựa chọn khác nhau trước mắt.
Nhìn vào cần cẩu thùng cho các nhà máy thép 3 triệu tấn hoặc 5 triệu tấn, có năm lĩnh vực quan trọng phải được xem xét trong thiết kế cần cẩu.
Đầu tiên và được cho là quan trọng nhất là hệ thống truyền động. Hầu hết các nhà máy thép hiện đại đều sử dụng bộ truyền động biến tần có điện áp thay đổi (VVVF) thay vì khái niệm động cơ vòng trượt truyền thống.
Động cơ sẽ là động cơ lồng sóc AC tiêu chuẩn không cần bảo trì, đồng thời việc không có công tắc tơ rôto và cáp rôto đồng nghĩa với việc ít phức tạp hơn.
Để giảm bớt sự phức tạp hơn nữa, tính năng bảo vệ quá tải, bảo vệ thấp áp và hoạt động bật/tắt được tích hợp- nên không cần công tắc tơ bên ngoài và rơle bảo vệ.
Tốc độ có thể thay đổi liên tục từ tốc độ tối thiểu đến tối đa cũng có nghĩa là có thể cài đặt bất kỳ tốc độ nào, thậm chí cả tốc độ vi mô từ 5% đến 100% mà không yêu cầu bất kỳ phần cứng bổ sung nào và cho phép chuyển động mượt mà.
Một khía cạnh khác của thiết kế cần cẩu có thể giảm hiện tượng giật là giảm dòng khởi động. Dòng điện khởi động-thấp hơn so với dòng khởi động trực tiếp-trực tuyến (DOL) truyền thống (DOL), cải thiện hoạt động và tiết kiệm điện năng tiêu thụ.
Các tính năng như phanh điện giúp giảm độ mài mòn trên guốc phanh và lớp lót so với phanh cơ học đơn giản, nghĩa là ít mỏi cơ học hơn trên các bộ phận của cần trục, kéo dài vòng đời của các bộ phận cơ khí của nó.
Các tính năng khác như chức năng điều khiển song song với điều khiển RPM tốt, cũng như các tùy chọn phản hồi để hỗ trợ điều khiển song song, hiển thị thông số và hiển thị chẩn đoán trên màn hình LCD, cũng có thể được sử dụng khi cầu trục đang trực tuyến, do đó giảm thời gian ngừng hoạt động. Chuyển sang điểm lưu ý thứ hai trong thiết kế cần cẩu, hệ thống phanh an toàn- khi hỏng hóc phải luôn được nhập khẩu từ các nhà cung cấp có uy tín. Trong khi hệ thống phanh trong nước hoạt động tốt, khi có vấn đề về an toàn, hệ thống phanh do Sime hoặc Sibre sản xuất thường được ưa chuộng hơn ở Ấn Độ. Tuy nhiên, hệ thống phanh bản địa do Galvi sản xuất rất lý tưởng cho cần cẩu.
Phải sử dụng dây cáp có đủ độ bền và kết cấu để chịu được hoạt động khắc nghiệt của cần cẩu thùng. Anupam sử dụng dây cáp thép cường độ 2160n/mm2 để đạt hiệu quả vận hành tốt. Ở Ấn Độ, dây cáp Usha Martin được khuyên dùng.
Trong quá trình vận hành, ứng suất có thể phát triển trong các chốt lắp ráp dây cáp và bộ móc, điều này có thể dẫn đến hỏng hóc sớm. Anupam sử dụng thành phần vật liệu dòng EN tốt hơn và được sử dụng làm chốt cho cụm khối móc để chống lại ứng suất.
Bánh xe là bộ phận quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ và khả năng vận hành êm ái của cần trục gầu. Nhiều khách hàng thường yêu cầu độ cứng cao hơn khoảng 400 BHN hoặc 58/RC để xử lý tình trạng hao mòn xảy ra trong quá trình vận hành. Một khía cạnh quan trọng khác là việc sử dụng vật liệu EN-28, giúp tăng tuổi thọ và độ bền của bánh xe, giúp chúng chịu được tải trọng va đập để tiếp tục vận hành êm ái. Tuy nhiên, vật liệu EN-28 rất khan hiếm.
Thông thường hơn, vật liệu C55Mn75 hoặc SAE5160 có độ cứng từ 250 đến 280 BHN được sử dụng để đảm bảo sức khỏe tốt trên cần trục và điều này không có gì sai. Nhưng đối với cần cẩu thùng cỡ lớn hơn từ 400 tấn trở lên, mức độ quan trọng của quá trình vận hành là rất nghiêm ngặt, vì vậy chúng tôi đặc biệt khuyến khích sử dụng vật liệu EN-28.
vấn đề động học
Ngày nay, có một cuộc tranh luận đang diễn ra trong lĩnh vực động học, với một số người ủng hộ động học hai động cơ trong khi những người khác lại thích động học bốn động cơ hơn. Cả hai phương pháp đều không có vấn đề gì, nhưng việc sử dụng bốn-động học của động cơ cho tời chính có những lợi thế đáng kể. Trong hệ thống bốn-động cơ, bốn động cơ được dẫn động qua hai hộp số có-hệ thống hộp số hành tinh tích hợp, thay vì hai động cơ được dẫn động qua một hộp số. Trống dây được kết nối cơ học thông qua các bánh răng lớn để đồng bộ hóa chuyển động của trống. Điều này có nghĩa là việc lựa chọn động cơ nằm trong danh mục kích thước tiêu chuẩn, từ đó giảm chi phí bảo trì và chi phí ban đầu của động cơ so với cách bố trí hai-động cơ thông thường.
Bất cứ khi nào cần tăng mã lực, cách bố trí hai-động cơ truyền thống sẽ dẫn đến kích thước động cơ không-chuẩn và một hộp số duy nhất yêu cầu các bánh răng hành tinh đầu vào tiêu chuẩn lớn, điều này làm tăng đáng kể chi phí liên quan đến kích thước của chúng.
Trong trường hợp động cơ cầu trục bị hỏng, hệ thống bốn{0}}động cơ mang lại những lợi thế bổ sung mà hệ thống hai{1}}động cơ không có, chẳng hạn như khả năng tiếp tục vận hành cần trục ở tốc độ bằng một nửa tốc độ với hai động cơ còn lại ngay cả khi tải 100% Hệ thống hai-tốc độ Phải dừng hoạt động. Điều này tránh được các vấn đề khi giảm tải.
Ngoài ra, trong trường hợp xảy ra sự cố liên quan đến bánh răng đầu vào của hộp số tời chính, hệ thống bốn-động cơ cho phép cần trục tiếp tục hoạt động theo cách tương tự, trong khi hệ thống hai-động cơ không có khả năng dự phòng và sẽ chỉ thấy phanh khẩn cấp bị ngắt-, cần phải bảo trì sự cố để tiếp tục hoạt động.
Trên thực tế, ngay cả những khác biệt trong cách bố trí phanh khẩn cấp của từng hệ thống cũng có thể có tác động đáng kể đến kích thước tời và hiệu suất an toàn của nó.
Đối với hệ thống động cơ kép, một bộ phanh đĩa khẩn cấp thường được lắp trên mỗi tang cáp, cùng với khả năng bảo vệ quá tốc độ phù hợp. Tuy nhiên, hư hỏng cơ học ở bất kỳ bộ phận nào của hệ thống truyền động giữa động cơ và tang trống ban đầu sẽ khiến tải rơi tự do. Khi xảy ra sự cố cơ học như vậy, tốc độ của tải sẽ vượt quá tốc độ tối đa định mức, cần phải phanh khẩn cấp ngay lập tức để duy trì tải. Trong quá trình thả tải từ bất kỳ độ cao nào, tải rơi sẽ tạo ra tốc độ và mô men xoắn rất cao, và trong trường hợp này phanh khẩn cấp sẽ tạo thêm chấn động.
Những tác động bất thường như vậy thường gây hư hỏng cấu trúc chính của cần trục, đặc biệt là cổ khung cuối giữa ray và bánh xe, có thể bị cắt. Ngoài ra, cần có thêm không gian để chứa phanh đĩa khẩn cấp trên mặt bích tang dây, điều này cần nhiều không gian hơn cho phương pháp móc và nhiều khoảng trống hơn.
Ngược lại, lỗi cơ học dẫn đến tình trạng vượt tốc tương tự trên hệ thống bốn{0}động cơ có thể được phát hiện bằng bộ mã hóa gắn trên trục động cơ hoặc bằng công tắc giới hạn gắn trên trục tang trống. Trong trường hợp này, nguồn điện ngay lập tức bị cắt bởi một hoặc hai thiết bị và phanh chính trên trục đầu vào ngay lập tức có tác dụng giữ tải.
Ngoài ra, có nhiều phanh dịch vụ dự phòng trên trục bánh răng đầu vào, do đó, ngay cả khi một phanh bị hỏng, phanh còn lại sẽ duy trì tổng tải trọng và ngừng rơi tự do. Do đó, trong hệ thống này không có sự rơi tự do trong bất kỳ trường hợp nào.
Trống dây trên hệ thống bốn{0}động cơ được kết nối cơ học thông qua một bánh răng vành, với một trục riêng biệt ở phía đầu vào của hộp số được kết nối trực tiếp với bánh răng đầu ra thông qua một bộ truyền bánh răng-tích hợp. Phanh dịch vụ được lắp trên trục đầu vào và hoạt động như phanh khẩn cấp trong hệ thống này.
Phanh khẩn cấp và phanh dịch vụ được kết nối song song với động cơ MH thông qua bộ mã hóa gắn trên động cơ tời. Do đó, phanh đĩa khẩn cấp không cần thiết trên tang dây và việc giảm khả năng tiếp cận cũng như khoảng trống của móc không còn cần thiết nữa.
Tóm lại, một số ưu điểm rõ ràng nhất của bốn-động học động cơ so với hai-động học động cơ liên quan đến sự an toàn.
Hai-hệ thống động cơ dựa vào việc bảo dưỡng phanh đĩa khẩn cấp kỹ lưỡng và thường xuyên để mang lại sự an toàn đầy đủ vì nó chỉ hoạt động trong trường hợp có sự cố cơ học và do đó phải đảm bảo hoạt động lần đầu ngay cả sau thời gian dài không hoạt động . Vì không có chức năng phanh dự phòng nên nó không đảm bảo an toàn- 100%.
Tuy nhiên, nhờ có hệ thống bốn động cơ, phanh chính và bộ truyền động tang trống cáp tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động phanh cơ điện tiêu chuẩn trong trường hợp có bất kỳ hỏng hóc cơ học nào của hệ thống truyền động giữa động cơ và tang cáp.
Tính năng dự phòng được tích hợp giúp hệ thống an toàn-không xảy ra sự cố 100% và ngay cả khi không có phanh đĩa khẩn cấp trên tang dây thì cũng không có hiện tượng rơi tự do trong bất kỳ trường hợp nào.
Thiết kế kết cấu và cơ khí của loại cần cẩu gầu tải trọng-cực lớn{1}}này áp dụng các công nghệ như tính toán độ mỏi, phân tích phần tử hữu hạn và loại bỏ cộng hưởng. Nó có ít phụ tùng thay thế hơn và độ phức tạp bảo trì thấp hơn.
