Jak vybrat trakční stroje pro nákladní výtahy ve vícepatrových továrních budovách

Abstraktní:Aby se šetřila půda, byla v posledních letech národním politickým směrem podpora průmyslových provozů ve výškových budovách (označovaných jako „průmyslové nahoře“). Na základě požadavků na výtahy (nákladní výtahy) v rámci iniciativy „Industrial Upstairs“ a trendu vývoje nákladních výtahů v posledních letech tento dokument předkládá názory na to, jak se trakční stroje mohou lépe přizpůsobit vývoji velkotonážních a vysokorychlostních nákladních výtahů, s cílem poskytnout relevantní reference a pomoc výrobcům výtahových integrálů.

Klíčová slova:Industrial Upstairs; nákladní výtah; efektivita dopravy; trakční kapacita; přetížitelnost; brzdná kapacita; elektromagnetické schéma; úspora energie a ochrana životního prostředí

1. Domácí trend transformace výrobních hal

V posledních letech, s neustálým rozšiřováním měřítka městského rozvoje, se půdní zdroje stávají stále vzácnějšími a nabídka průmyslové půdy je nedostatečná. Tradiční model rozvoje továren vytvořil větší tlak na podniky, aby získaly prostor pro průmyslové přežití. Současně vznikající průmyslová odvětví s přeshraniční integrací špičkových a nových technologií mají vyšší požadavky na prostorové prostředí výroby a výzkumu a vývoje i na standardy výstavby továren.

Na tomto pozadí se v regionech delty Perlové řeky a delty řeky Yangtze, kde je průmyslový základ poměrně rozvinutý, objevil nový trend „Industrial Upstairs“. „Industrial Upstairs“ je také známý jako továrny na mrakodrapy, vertikální továrny nebo letecké továrny. V podstatě se jedná o výškové průmyslové budovy. Obecně „průmyslové nahoře“ znamená přesunutí výrobního zařízení s relativně nízkou hmotností a nízkými vibracemi do vyšších pater za účelem realizace trojrozměrného vývoje. Tento koncept byl poprvé navržen společností Shenzhen, která přemístila výzkumná a vývojová a výrobní spojení špičkových průmyslových odvětví, jako je nová generace informačních technologií a umělé inteligence, do mrakodrapů. Tento model, odvozený z integrace průmyslu a města, jakož i obnovy měst, nejen vytváří velké množství továrních prostor pro podnikové parky, účinně zlepšuje poměr pozemků a efektivitu využití, ale také nutí k úpravě průmyslové struktury a transformaci podniků, čímž se zmírňuje rozpor mezi ekonomickým rozvojem a nedostatkem půdy.

Nově plánované továrny průmyslových parků jsou proto obvykle továrny na výškové budovy s výškou přesahující 24 metrů nebo počtem podlaží 6 a více. Takovéto výškové továrny vyžadují podporu vysokorychlostních a velkotonážních výtahů, aby vyhovovaly vertikálním přepravním potřebám továren. (Na obrázku níže je ukázka vnějšího pohledu na moderní průmyslový park v určitém regionu.)

2. Změny v nákladních výtahech pro splnění nových požadavků továrny

Aby se přizpůsobil „Industrial Upstairs“ a vyřešil vertikální dopravní úzký profil ve výškových průmyslových továrnách, byl domácí trh s nákladními výtahy svědkem následujících změn:

Změny v nosnosti nákladního výtahu

Prudce stoupla poptávka po výtahech s nosností zvýšenou z původních 2T-3T na 3T-5T, případně i větší tonáže. Tuzemské výtahové podniky také postupně získaly kvalifikaci pro nákladní výtahy 10T. Nedávno známá tuzemská značka nákladních výtahů uvedla na trh nákladní výtah 42T a získala příslušnou národní certifikaci typové zkoušky.

Změny rychlosti nákladního výtahu

Standardní rychlost výtahu je určena faktory, jako je typ výtahu, výška podlahy a nosnost. Obecně platí, že čím vyšší podlaha a větší náklad, tím vyšší může být rychlost výtahu. V minulosti, vzhledem k relativně nízké výšce podlaží továren, byla rychlost většiny nákladních výtahů volena v rozmezí 0,25m/s - 0,63m/s. S neustálým zvyšováním výšky továrního podlaží se výška zdvihu nákladních výtahů zvýšila a rychlost výtahu byla také zvýšena na 0,5 m/s - 1 m/s nebo ještě vyšší, aby se zlepšila efektivita přepravy.

Změny v národních standardech bezpečnosti výtahů

A. Před několika lety národní norma přidala požadavky na ochranu proti neúmyslnému pohybu výtahu (UCMP). Výrobky nákladních výtahů vybavené trakčními stroji se šnekovým převodem musí být dodatečně vybaveny chapadly lana nebo chapadly kladky, aby splnily tento standardní požadavek; zatímco synchronní trakční stroje s permanentními magnety mohou přímo využívat své vlastní brzdy jako výkonné komponenty, což dále usnadňuje aplikaci synchronních trakčních strojů s permanentními magnety v nákladních výtazích.

b. Výjimka pro oblast autovýtahů byla zrušena

• Ve staré verzi národního standardu GB 7588-2003 oddíl 8.2.2 stanovil, že oblast nákladních výtahů by mohla být přiměřeně uvolněna pod podmínkou „účinné kontroly“.

• Nová verze národní normy GB 7588.1-2020 (dále jen „Nová národní norma“) zrušila ustanovení o výjimce v GB 7588-2003, které umožňuje oblast automobilových výtahů přesahující normu pod „účinnou kontrolou“. To znamená, že podle nového národního standardu musí být automobilové výtahy také konfigurovány v souladu s plochou a nosností odpovídající standardním nákladním výtahům.

• V důsledku toho mohou být budovy, které původně konfigurovaly výtahy pro malé vozy 3T (s nadměrnou plochou) podle staré normy, nyní konfigurovány pouze s výtahy 10T nebo vyšší v souladu s novou národní normou.

3. Požadavky na zachování zelené energie a ochranu životního prostředí

Synchronní motory s permanentními magnety se vyznačují vysokou účinností, úsporou energie, ochranou životního prostředí a vysokou hospodárností. Ve srovnání s tradičními indukčními motory mají synchronní motory s permanentními magnety vyšší účinnost a šetří spotřebu energie přibližně o 20–30 %. Je to proto, že synchronní motory s permanentními magnety využívají buzení permanentními magnety, které snižují únikový tok a ztráty železa, čímž dále zvyšují účinnost. Tato funkce s vysokou účinností má velký význam pro moderní průmysl, dopravu a další obory, protože může výrazně snížit spotřebu energie a zlepšit efektivitu výroby. Autor předpovídá, že v budoucnu budou synchronní trakční stroje s permanentními magnety nadále zabírat tržní podíl šnekových trakčních strojů a stanou se běžnou aplikací v nákladních výtazích.

4. Výhody trakčních strojů Nidec KDS pro nákladní výtahy

A. Přesnější a širší segmentace trhu a pokrytí

Nidec KDS se nachází v okrese Shunde, Foshan City, hlavní oblasti oblasti Greater Bay Area, která je v popředí trhu „Industrial Upstairs“. Aby Nidec KDS uspokojil poptávku trhu po nákladních výtazích ve výškových budovách, již v roce 2017 plně naplánoval plán vývoje produktu, který nahradí původní šnekové trakční stroje synchronními trakčními stroji s permanentními magnety bez převodů, aby byly splněny aplikační potřeby trhu s nákladními výtahy. Modely trakčních strojů nákladních výtahů Nidec KDS pokrývají celou řadu od 2T do 50T na základě různých trakčních poměrů a rychlostí. Flexibilní trakční poměry mohou vyhovět různorodým konstrukčním potřebám zákazníků a umožňují jim snadněji vybrat cenově výhodné trakční stroje vhodné pro jejich aplikace.

Produktová řada Nidec KDS nákladních výtahových trakčních strojů

b. Přísné návrhové procesy k zajištění spolehlivosti a bezpečnosti návrhových schémat a aplikací

1. Návrh trakční kapacity a bezpečnostního faktoru ocelového lana

Trakční stroje nákladních výtahů obecně používají trakční poměr 4:1 nebo dokonce vyšší. Navíc je vůz relativně lehký, což může vést k nedostatečné trakční kapacitě. Proto je nutné vypočítat a ověřit na základě konfigurace výtahu.

Obecně existují dvě řešení:

• (1) Přijměte drážku ve tvaru U: větší úhel zářezu β může zlepšit trakční kapacitu.

• (2) Přijměte drážku ve tvaru V se zářezem: při výpočtu bezpečnostního faktoru ocelového lana je nutné vzít v úvahu shodu mezi úhlem zářezu β a úhlem drážky γ a drážka pro lano nevyžaduje úpravu kalením (pro snížení nákladů). Vzhledem k velkému počtu vratných kladek u nákladních výtahů se požaduje, aby ocelové lano mělo vyšší bezpečnostní faktor. Přijetí speciálních typů drážek pro splnění trakční kapacity spolu se změnou ekvivalentního počtu tažných kladek s drážkou ve tvaru V specifikovaných v GB/T 7588.2-2020 má za následek vyšší požadovaný bezpečnostní faktor pro ocelové lano.

2. Požadavky na brzdnou kapacitu, kapacitu přetížení a energetickou účinnost

Nákladní výtahy mají obecně relativně malou výšku zdvihu a nízký pracovní cyklus, takže generují relativně málo tepla. Někteří lidé mají tendenci navrhovat trakční stroje nákladních výtahů založené na trakčních strojích osobních výtahů, ale takové konstrukční změny povedou k řadě problémů. Pokud jsou například elektromagnetické materiály redukovány na základě původního vysokého pracovního cyklu, je snadné způsobit nedostatečnou kapacitu přetížení a energetickou účinnost; alternativně, pokud je jako náhrada použit model s malým zatížením s vysokým pracovním cyklem, zatížení hřídele, počet ocelových lan, brzdná kapacita, přetížitelnost a energetická účinnost nemusí splňovat požadavky.

Při projektování trakčních strojů nákladních výtahů by proto měly být vyhodnoceny výše uvedené faktory a v případě potřeby by měl být vývoj a návrh výrobku opět proveden v souladu se speciálními požadavky na trakční stroje nákladních výtahů.

3. Dynamický brzdný moment

Podle požadavků typových specifikací a revizních předpisů, když brzda trakčního stroje slouží jako zpomalovací prvek zařízení na ochranu proti překročení rychlosti kabiny směrem nahoru nebo zastavovací prvek zařízení na ochranu proti neúmyslnému pohybu kabiny, musí být výtah vybaven přídavnými brzdovými zařízeními. Za normálních okolností přijímají synchronní trakční stroje s permanentními magnety jako řešení dynamické brzdění (zkratováním vinutí motoru), je však třeba poznamenat, že elektromagnetické a konstrukční řešení trakčního stroje by mělo odolat nárazům dynamického brzdění.

Vzhledem k malému množství generovaného tepla používají trakční stroje nákladních výtahů méně elektromagnetických materiálů, což může vést k nedostatečnému dynamickému brzdnému momentu. V tomto případě by měl být problém vyřešen zvýšením hustoty toku vzduchové mezery. Za podmínek stejných elektromagnetických materiálů je dynamický brzdný moment koncentrovaných vinutí menší než u distribuovaných vinutí a je obtížnější jej zlepšit. K optimalizaci elektromagnetického schématu je proto třeba použít nástroje pro analýzu konečných prvků elektromagnetického pole. Dynamický brzdný moment prototypu je testován pomocí typových zkoušek a dynamický brzdný moment sériově vyráběných trakčních strojů je zajišťován zpětnou EMF (elektromotorickou silou) řízením.

4. Kvalita nakládacích a vykládacích zařízení

Trakční stroje nákladních výtahů mají velkou nosnost a vyžadují vyšší zatížení hřídele než běžné trakční stroje, což znamená, že potřebují větší tažnou sílu a tažné kladky odolnější proti opotřebení při vysokorychlostním provozu. Nejnovější GB/T 7588.1-2020 stanoví, že při přejímání 5.4.2.2.1(b) (tj. s ohledem na hmotnost nakládacího a vykládacího zařízení a jmenovité zatížení zvlášť) jsou kladeny vyšší požadavky na zatížení hřídele trakčního stroje, brzdnou kapacitu (zejména když brzda slouží jako výkonná součást pro nezamýšlenou trakční kapacitu, ochranu proti pohybu vozu), a musí být ověřeny.

C. Optimalizace nákladů a elektromagnetického schématu

Nidec KDS používá pokročilý software k provádění analýzy konečných prvků pro návrh elektromagnetického pole a mechanické pevnosti. To optimalizuje a zvyšuje sílu trakčního stroje, vyvažuje optimalizaci výkonu s nákladovou konkurenceschopností a výrazně zkracuje cyklus výzkumu a vývoje trakčního stroje.

• Analýza konečných prvků elektromagnetických polí

• Analýza konečných prvků mechanické pevnosti

◦ Základna stroje

◦ Rozbočovač

V souladu s národní strategií „Industrial Upstairs“ a obecným směrem k úsporám energie a ochraně životního prostředí přijímají výrobci integrálních výtahů do svých návrhů vysoce účinné a energeticky úsporné synchronní trakční stroje s permanentními magnety. To zajišťuje stabilní a spolehlivý výkon integrovaného výtahu, hladký provoz, vysokou efektivitu přepravy, úsporu energie a ochranu životního prostředí. Trakční stroje řady nákladních výtahů Nidec KDS mohou pokrýt požadavky na zatížení nákladních výtahů od 2T do 50T prostřednictvím různých schémat trakčního poměru s maximální rychlostí až 3 m/s. Jsou plně schopny splnit požadavky na přepravu nákladních výtahů různých průmyslových parků a mohou také zákazníkům poskytnout jednorázový a bezproblémový výběr. Nidec KDS se vždy držel obchodní filozofie „Kvalita na prvním místě, úspěch zákazníka“. V budoucím vývoji trhu budeme spolupracovat se zákazníky na poskytování více a lepších řešení pro „Industrial Upstairs“.