Як вибрати тягові машини для вантажних ліфтів у багатоповерхових заводських будівлях

Анотація:Щоб зберегти землю, сприяння промисловій діяльності у висотних будинках (іменованих «промисловими поверхами») було напрямом національної політики в останні роки. Базуючись на вимогах до ліфтів (вантажних ліфтів) в рамках ініціативи «Industrial Upstairs» і тенденції розвитку вантажних ліфтів за останні роки, ця стаття висуває точки зору щодо того, як тягові машини можуть краще адаптуватися до розвитку великотоннажних і високошвидкісних вантажних ліфтів, з метою надання відповідних довідок і допомоги виробникам інтегральних ліфтів.

Ключові слова:Промисловий поверх; вантажний ліфт; ефективність транспортування; тягова здатність; перевантажувальна здатність; гальмівна здатність; електромагнітна схема; енергозбереження та охорона навколишнього середовища

1. Вітчизняна тенденція трансформації фабричного будівництва

Останніми роками з безперервним розширенням масштабів міської забудови земельні ресурси стали дедалі дефіцитнішими, а пропозиція промислових земель була дефіцитною. Традиційна модель розвитку заводів посилила тиск на підприємства, щоб отримати простір для промислового виживання. У той же час галузі, що розвиваються, демонструють транскордонну інтеграцію високих і нових технологій, висувають вищі вимоги до просторового середовища виробництва та науково-дослідних робіт, а також стандартів будівництва фабрик.

На цьому тлі в регіонах дельти річок Чжуцзян і дельти річок Янцзи, де промислова основа відносно розвинена, з’явилася нова тенденція «Industrial Upstairs». «Індустріальний верх» також відомий як фабрики хмарочосів, вертикальні фабрики або повітряні фабрики. По суті, це відноситься до висотних промислових будівель. Загалом, «Промисловий поверх» означає переміщення виробничого обладнання з відносно легкою вагою та низьким рівнем вібрації на високі поверхи для реалізації тривимірного розвитку. Цю концепцію вперше запропонував Шеньчжень, який перемістив науково-дослідні та виробничі зв’язки високотехнологічних галузей, таких як нове покоління інформаційних технологій і штучного інтелекту, у хмарочоси. Створена в результаті інтеграції промисловості та міста, а також міського оновлення, ця модель не лише створює велику кількість заводських площ для парків підприємств, ефективно покращуючи співвідношення земельних ділянок та ефективність використання, але також змушує коригувати промислову структуру та трансформувати підприємства, пом’якшуючи протиріччя між економічним розвитком та дефіцитом землі.

Таким чином, нещодавно заплановані фабрики індустріального парку зазвичай є висотними фабриками з висотою понад 24 метри або кількістю поверхів 6 або більше. Такі висотні фабрики потребують підтримки високошвидкісних і великотоннажних ліфтів, щоб задовольнити потреби фабрик у вертикальному транспортуванні. (На малюнку нижче наведено приклад зовнішнього вигляду сучасного індустріального парку в певному регіоні.)

2. Зміни у вантажних ліфтах відповідно до нових заводських вимог

Щоб адаптуватися до «Industrial Upstairs» і вирішити вузьке місце вертикального транспортування висотних промислових фабрик, внутрішній ринок вантажних ліфтів став свідком таких змін:

Зміни вантажопідйомності вантажного ліфта

Різко зріс попит на ліфти з вантажопідйомністю, збільшеною від початкових 2T-3T до 3T-5T або навіть більших тоннажів. Вітчизняні ліфтові підприємства також послідовно отримали кваліфікацію для вантажних ліфтів 10T. Нещодавно відомий вітчизняний бренд вантажних ліфтів випустив вантажний ліфт 42T і отримав відповідний національний сертифікат випробування типу.

Зміни швидкості вантажного ліфта

Стандартна швидкість ліфта визначається такими факторами, як тип ліфта, висота поверху та вантажопідйомність. Як правило, чим вищий поверх і чим більше вантаж, тим вищою може бути швидкість ліфта. У минулому, через відносно низьку висоту підлоги заводів, швидкість більшості вантажних ліфтів вибиралася в діапазоні 0,25 м/с - 0,63 м/с. З безперервним збільшенням висоти підлоги фабрики висота підйому вантажних ліфтів стала вищою, а швидкість ліфта також була збільшена до 0,5 м/с - 1 м/с або навіть вище для підвищення ефективності транспортування.

Зміни в національних стандартах безпеки ліфтів

a. Кілька років тому національний стандарт додав вимоги до захисту від ненавмисного руху кабіни ліфта (UCMP). Вироби вантажних ліфтів, обладнані тяговими машинами з черв’ячними передачами, повинні бути додатково оснащені захватами для мотузок або захватів для шкивів, щоб відповідати цій стандартній вимозі; тоді як синхронні тягові машини з постійним магнітом можуть безпосередньо використовувати власні гальма як виконавчі компоненти, що додатково полегшує застосування синхронних тягових машин з постійним магнітом у вантажних ліфтах.

b. Скасовано пільгу для зони автомобільних ліфтів

• У старій версії національного стандарту GB 7588-2003, розділ 8.2.2 передбачав, що площа вантажних ліфтів може бути належним чином зменшена за умови «ефективного контролю».

• У новій версії національного стандарту GB 7588.1-2020 (надалі «Новий національний стандарт») видалено положення про виняток у GB 7588-2003, яке дозволяє перевищувати стандартну площу автомобільних ліфтів під «ефективним контролем». Тобто, згідно з Новим державним стандартом, автомобільні ліфти також повинні бути налаштовані відповідно до площі та вантажопідйомності, що відповідає типовим вантажним ліфтам.

• Як наслідок, будівлі, у яких спочатку були встановлені ліфти для невеликих автомобілів на 3T (з надмірною площею) відповідно до старого стандарту, тепер можуть бути налаштовані лише з ліфтами 10T або вище відповідно до Нового національного стандарту.

3. Вимоги до зеленого енергозбереження та охорони навколишнього середовища

Синхронні двигуни з постійними магнітами відрізняються високою ефективністю, енергозбереженням, захистом навколишнього середовища та високою економічною ефективністю. У порівнянні з традиційними асинхронними двигунами, синхронні двигуни з постійними магнітами мають більш високий ККД, заощаджуючи енергоспоживання приблизно на 20-30%. Це пояснюється тим, що синхронні двигуни з постійними магнітами використовують збудження від постійних магнітів, що зменшує потік витоку та втрати заліза, що ще більше підвищує ефективність. Ця високоефективна функція має велике значення для сучасної промисловості, транспорту та інших галузей, оскільки вона може значно зменшити споживання енергії та підвищити ефективність виробництва. Автор прогнозує, що в майбутньому синхронні тягові машини з постійними магнітами продовжуватимуть займати частку ринку тягових машин з черв’ячними передачами та стануть основним застосуванням у вантажних ліфтах.

4. Переваги тягових машин для вантажних ліфтів Nidec KDS

a. Більш точне та широке сегментування та охоплення ринку

Nidec KDS знаходиться в районі Шунде міста Фошань, центральному районі Великої затоки, який знаходиться в авангарді ринку «Industrial Upstairs». Щоб задовольнити ринковий попит на вантажні ліфти у висотних будинках, компанія Nidec KDS вже повністю спланувала план розробки продукту для заміни оригінальних черв’ячних тягових машин на безредукторні синхронні тягові машини з постійними магнітами вже в 2017 році, щоб задовольнити потреби ринку вантажних ліфтів. Моделі тягових машин для вантажних ліфтів Nidec KDS охоплюють повний діапазон від 2T до 50T на основі різних коефіцієнтів тяги та швидкостей. Гнучкі коефіцієнти тяги можуть задовольнити різноманітні конструктивні потреби клієнтів, дозволяючи їм легше вибирати економічно ефективні тягові машини, які підходять для їх застосування.

Асортимент тягових машин для вантажних ліфтів Nidec KDS

b. Суворі процеси проектування для забезпечення надійності та безпеки проектних схем і програм

1. Розрахунок тягової потужності та коефіцієнта міцності тросу

Тягові машини вантажних ліфтів зазвичай мають коефіцієнт тяги 4:1 або навіть вище. Крім того, автомобіль відносно легкий, що може призвести до недостатньої тяги. Тому необхідно розрахувати та перевірити на основі конфігурації ліфта.

Зазвичай є два рішення:

• (1) Використовуйте U-подібну канавку: більший кут надрізу β може покращити тягову здатність.

• (2) Використовуйте V-подібну канавку з зубцями: необхідно враховувати відповідність між кутом надрізу β та кутом γ канавки, а канавка не потребує зміцнення (щоб зменшити витрати), під час розрахунку коефіцієнта міцності дротяного канату. У зв'язку з великою кількістю зворотних шкивів у вантажних ліфтах, трос повинен мати більш високий коефіцієнт міцності. Застосування спеціальних типів канавок для забезпечення тягової потужності разом зі зміною еквівалентної кількості тягових шкивів V-подібних канавок, зазначених у GB/T 7588.2-2020, призводить до більш високого необхідного коефіцієнта міцності для дротяного канату.

2. Вимоги до гальмівної здатності, перевантажувальної здатності та енергоефективності

Вантажні ліфти, як правило, мають відносно невелику висоту підйому та малий робочий цикл, тому вони генерують відносно мало тепла. Деякі люди схильні проектувати тягові машини вантажних ліфтів на основі тягових машин пасажирських ліфтів, але такі зміни конструкції призведуть до низки проблем. Наприклад, якщо електромагнітні матеріали зменшуються на основі початкового високого робочого циклу, легко спричинити недостатню здатність до перевантаження та енергоефективність; альтернативно, якщо замість нього використовується модель з малим навантаженням і високим робочим циклом, навантаження на вал, кількість дротяних канатів, гальмівна здатність, здатність до перевантаження та енергоефективність можуть не відповідати вимогам.

Тому при проектуванні тягових машин вантажних ліфтів слід оцінити вищевказані фактори, і, якщо необхідно, розробку та проектування продукту слід проводити повторно відповідно до спеціальних вимог до тягових машин вантажних ліфтів.

3. Динамічний гальмівний момент

Відповідно до вимог типових специфікацій і правил перевірки, коли гальмо тягової машини служить компонентом уповільнення пристрою захисту від перевищення швидкості кабіни вгору або компонентом зупинки пристрою захисту від ненавмисного руху кабіни, ліфт повинен бути обладнаний додатковими гальмівними пристроями. За звичайних обставин синхронні тягові машини з постійними магнітами використовують динамічне гальмування (шляхом короткого замикання обмоток двигуна) як рішення, але слід зазначити, що електромагнітна та конструктивна конструкція тягової машини повинна витримувати вплив динамічного гальмування.

Через малу кількість тепла, що виділяється, тягові машини вантажних ліфтів використовують менше електромагнітних матеріалів, що може призвести до недостатнього динамічного гальмівного моменту. У цьому випадку проблему слід вирішувати збільшенням щільності потоку повітряного проміжку. За умов однакових електромагнітних матеріалів динамічний гальмівний момент зосереджених обмоток менший, ніж у розподілених обмоток, і його важче покращити. Тому для оптимізації електромагнітної схеми необхідно використовувати інструменти аналізу кінцевих елементів електромагнітного поля. Динамічний гальмівний момент прототипу перевіряється шляхом типових випробувань, а динамічний гальмівний момент серійних тягових машин забезпечується за допомогою контролю зворотної ЕРС (електрорушійної сили).

4. Якість вантажно-розвантажувальних пристроїв

Тягові машини вантажних ліфтів мають велику вантажопідйомність і вимагають більшого навантаження на вал, ніж звичайні тягові машини, що означає, що вони потребують більшої сили тяги та більш зносостійких тягових шкивів під час роботи на високій швидкості. Останній стандарт GB/T 7588.1-2020 передбачає, що під час прийняття 5.4.2.2.1(b) (тобто окремо враховуючи масу завантажувально-розвантажувального пристрою та номінальне навантаження) висуваються більш високі вимоги до навантаження на вал тягової машини, гальмівної здатності (особливо, коли гальмо служить виконавчим компонентом для захисту від ненавмисного руху автомобіля) і тягової потужності, які повинні бути розраховано та перевірено незалежно.

в. Оптимізація вартості та електромагнітної схеми

Nidec KDS використовує розширене програмне забезпечення для проведення кінцево-елементного аналізу електромагнітного поля та механічної міцності. Це оптимізує та підвищує міцність тягової машини, збалансовує оптимізацію продуктивності з конкурентоспроможністю вартості та значно скорочує цикл досліджень і розробок тягової машини.

• Скінченно-елементний аналіз електромагнітних полів

• Скінченно-елементний аналіз механічної міцності

◦ Машинна база

◦ концентратор

Щоб узгодити національну стратегію «Industrial Upstairs» і загальний напрямок енергозбереження та захисту навколишнього середовища, виробники інтегральних ліфтів застосовують у своїх конструкціях високоефективні та енергозберігаючі синхронні тягові машини з постійними магнітами. Це забезпечує стабільну та надійну роботу вбудованого ліфта, безперебійну роботу, високу ефективність транспортування, енергозбереження та захист навколишнього середовища. Тягові машини серії вантажних ліфтів Nidec KDS можуть покривати вимоги до навантаження вантажних ліфтів від 2 до 50 тонн за допомогою різних схем коефіцієнта тяги з максимальною швидкістю до 3 м/с. Вони цілком здатні задовольнити вимоги різноманітних індустріальних парків щодо транспортування вантажних ліфтів, а також можуть надати клієнтам єдиний і безпроблемний досвід вибору. Nidec KDS завжди дотримувався філософії бізнесу «Якість перш за все, успіх клієнта». У майбутньому розвитку ринку ми працюватимемо разом із клієнтами, щоб надавати більше та кращих рішень для «Industrial Upstairs».