Приводы для портового оборудования: редукторы, двигатели, тормоза и муфты
Морской порт — это среда, в которой приводное оборудование работает на стыке трёх агрессивных факторов: солевой туман и стопроцентная влажность ускоряют коррозию подшипников и обмоток, шквальный ветер до 35 м/с создаёт угрозу самопроизвольного перемещения кранов, а круглосуточный режим перевалки 24/7 не оставляет окон на длительное обслуживание. Контейнерный перегружатель STS поднимает 65-тонный контейнер каждые 90 секунд, RTG переставляет блок штабеля без остановки смены, судопогрузчик сыпет уголь со скоростью 6 000 т/ч — здесь не работают «общепромышленные» серии. Нужны приводы морского исполнения с антикоррозионным покрытием, противоветровые тормоза-захваты с автоматикой по анемометру и крановые ПЧ с регенеративной рекуперацией энергии опускания.
Типовые задачи отрасли
- Главный подъём контейнерных перегружателей STS — масса груза до 65 т со спредером, высота подъёма 30–50 м, скорость 60–90 м/мин в режиме холостого хода
- Передвижение тележки тележки (trolley) STS-крана и портала козловых RTG/RMG — точное позиционирование, длительный пуск-торможение в цикле
- Привод стрелы и поворота судопогрузчиков и судоразгрузчиков (ship loaders/unloaders) — компенсация качки судна, конвейерные линии стрелы 1 500–6 000 т/ч
- Привод вылета и подъёма портовых кран-манипуляторов с шарнирно-сочленённой стрелой (level luffing) — равномерная высота крюка при изменении вылета 10–35 м
- Конвейерные системы причалов для перевалки навалочных грузов (зерно, уголь, железорудный концентрат, удобрения) — длинные ленты, тяжёлый пуск под нагрузкой
- Reach Stacker и портовые штабелёры — гидравлические приводы выдвижения стрелы, дизель-электрические приводы хода
- Швартовные и буксирные лебёдки причальной зоны — длительное удержание момента под натяжением троса
- Противоветровая защита кранов в нерабочее время — рельсовые захваты, штормовые тормоза с автоматическим срабатыванием по сигналу анемометра
Редукторы
В портовых приводах применяются три семейства редукторов: тяжёлые крановые серии для главного подъёма и передвижения портала перегружателей, индустриальные мотор-редукторы для тележек и вспомогательных механизмов, и специализированные конвейерные блоки для систем перевалки навалочных грузов. Главный критерий — морское исполнение: антикоррозионное покрытие корпуса C5-M по ISO 12944, нержавеющие крепёж и сапуны, синтетическое масло с защитой от эмульгирования при попадании морской влаги. Сервис-фактор для портовых кранов — не ниже 1,6, для главного подъёма STS — 2,0 с учётом ударных нагрузок при перецепке контейнера.
Главный подъём контейнерных перегружателей STS
Тяжёлые двух- и трёхступенчатые цилиндрические редукторы с шевронной передачей выходной ступени. Выходной момент 250–600 кН·м при мощности привода 800–1 500 кВт. Подходят серии CGC ZSY/JST с двойным разделением мощности — снижают габариты блока при той же передаваемой мощности и обеспечивают равномерное распределение нагрузки между шестернями. Корпус с морским покрытием, принудительная циркуляционная смазка, маслоохладитель воздух-масло на отдельном фундаменте.
- — Передаточное отношение 20–63
- — Выходной момент 250–600 кН·м
- — Сервис-фактор ≥ 2,0
- — Антикоррозионное покрытие C5-M (ISO 12944)
- — Принудительная смазка с фильтрацией 10 мкм
- — Контроль температуры подшипников Pt100
Привод передвижения портала и тележки
Мотор-редукторы коническо-цилиндрической K-серии или параллельной F-серии Boneng — компактная установка на тележке без выноса двигателя. Каждое колесо STS-крана имеет индивидуальный мотор-редуктор для исключения проскальзывания на рельсах при ветровой нагрузке. Точное позиционирование тележки требует привода через ПЧ с энкодером и редуктора с малым люфтом выходного вала.
- — K-серия (конические 90°) или F-серия (параллельные)
- — Передаточное отношение 25–125
- — Люфт выходного вала ≤ 6 угловых минут
- — Совместимость с энкодером на конце вала
- — Морское исполнение IP66
- — Усиленные подшипники под радиальную нагрузку
Привод стрелы и поворота судопогрузчиков
Поворотные платформы судопогрузчиков и грейферных перегружателей оснащаются планетарными редукторами с большим передаточным отношением. Привод стрелы (luffing) — комбинация цилиндрического редуктора с тормозным шкивом и гидроцилиндра компенсации. Длительный режим S1 при перевалке 1 500–6 000 т/ч навалочных грузов требует тепловой проверки корпуса и принудительного охлаждения масла.
- — Передаточное отношение 100–315
- — Выходной момент до 1 МН·м (поворот платформы)
- — Сервис-фактор ≥ 1,8
- — Маслоохладитель с замкнутым контуром морской воды
- — Дублированная система смазки
Конвейерные приводы причальных систем
Универсальные мотор-редукторы для лент перевалки зерна, угля и руды. Для длинных конвейеров (300–1 200 м) ставится несколько приводных станций на ленту с равномерным распределением момента. Тяжёлый пуск под полной нагрузкой требует SF ≥ 1,5 и проверки термического режима. На наклонных участках обязательна обгонная муфта для предотвращения обратного хода ленты при отключении.
- — K-серия или R-серия (соосные)
- — Сервис-фактор ≥ 1,5
- — Опция установки обгонной муфты
- — Защита от попадания пыли и влаги IP66
- — Возможность работы в спарке с балансировкой момента
Привод RTG и RMG терминальных кранов
Резиномобильные RTG и рельсовые RMG краны контейнерных терминалов оснащаются мотор-редукторами на каждом колесе портала и тележке моста. Передвижение портала требует точного синхронного управления приводами всех колёс через ПЧ с обратной связью — иначе крен портала на неровностях покрытия. Серия Boneng HB рассчитана на длительный режим в условиях контейнерного терминала.
- — Индивидуальный привод каждого колеса
- — Синхронизация через шину CAN или PROFIBUS
- — Морское исполнение C5-M
- — Совместимость с инвертором
- — Тепловая защита PTC в обмотке
Электродвигатели и преобразователи частоты
Главные приводы STS-перегружателей и судопогрузчиков — это асинхронные двигатели мощностью 200–1 500 кВт на низком и среднем напряжении (380, 660, 1 000 В) с принудительным охлаждением и обязательным морским исполнением обмотки. Все главные приводы порта работают через крановые преобразователи частоты с регенеративной рекуперацией энергии опускания контейнера обратно в сеть — это снижает потребление электроэнергии терминалом на 20–30 % и убирает тепловыделение в тормозных резисторах. К двигателям предъявляются специфические требования: усиленная изоляция класса H для частых пусков, тепловой запас под цикл S4-S6, защита подшипников от токов наводки при питании через инвертор.
Двигатели главного подъёма STS
Асинхронные двигатели мощностью 600–1 500 кВт с принудительным водяным или воздушным охлаждением IC81W. Циклограмма перевалки контейнеров требует до 35 рабочих циклов в час с пусковым моментом 1,8 от номинального. Подходят двигатели Wolong WD3000 с энкодером 4 096 имп/об и тепловым запасом для режима S4. Обмотка пропитана влагостойким лаком, обязательно термосопротивление Pt100 в каждой фазе и в обоих подшипниковых щитах.
- — Мощность 600–1 500 кВт, напряжение 660/1 000 В
- — Класс изоляции H, NEMA MG1 Part 31 (совместимость с инвертором)
- — Энкодер с разрешением ≥ 4 096 имп/об
- — Изолированный подшипник со стороны муфты
- — Принудительное охлаждение, IP55
- — Тепловой запас на S4 — 40 циклов в час
Двигатели передвижения и тележек
Асинхронные двигатели мощностью 30–110 кВт с тормозом, встроенным в задний щит. Применяются на каждом колесе портала и на лебёдке тележки. Морское исполнение обязательно — двигатели находятся на открытом воздухе под прямым воздействием солевого тумана. Серии Wolong YE3/YBX3 предлагаются в исполнении IP66 с нержавеющим крепежом.
- — Класс защиты IP66, морское исполнение
- — Встроенный тормоз постоянного тока
- — Антикоррозионное покрытие корпуса
- — Тепловая защита PTC в обмотке
- — Совместимость с инвертором
Крановые преобразователи частоты
Регенеративные ПЧ с активным фронтом (active front end, AFE) для главного подъёма и передвижения. Возвращают в сеть до 95 % энергии опускания контейнера, что критично экономически — за смену кран опускает каждый второй контейнер с грузом, а каждый второй — пустой захват, и в обоих случаях тормозная энергия может быть полезной. Серии INVT GD350-Crane и Inovance MD500-Crane имеют сертифицированные программные модули для STS, RTG и судопогрузчиков с готовыми макросами регулирования.
- — Регенеративный модуль AFE (рекуперация в сеть)
- — Сертифицированные крановые макросы (STS, RTG, ship loader)
- — Управление по 4-квадрантной диаграмме
- — Совместимость с энкодером
- — Защита от провалов сетевого напряжения (ride-through 200 мс)
Двигатели конвейеров причальной зоны
Длительный режим S1 при мощности 75–315 кВт. Работают в условиях пылевыделения от перевалки навалочных грузов и солевой влажности. Двигатели в исполнении IP66 с дополнительной защитой подшипниковых узлов от попадания пыли. На наклонных конвейерах требуется тормозной двигатель или внешний электромагнитный тормоз для предотвращения обратного хода.
- — IP66, дополнительная защита подшипников
- — Длительный режим S1 при 100 % загрузке
- — Антикоррозионное покрытие
- — Возможность пуска через софт-стартер или инвертор
- — Класс изоляции F с резервом по B
Тормозные системы и противоветровая защита
Тормозная безопасность портового крана — это две независимые системы. Первая — рабочие тормоза на барабанах лебёдок главного подъёма и тележки с электрогидравлическими приводами. Вторая — противоветровая защита: рельсовые захваты-тормоза, которые удерживают кран на крановых путях при шквальном ветре до 35 м/с во время простоя. Без второй системы порт не может быть введён в эксплуатацию — это требование Правил безопасности портовых сооружений и стандартов FEM. Дополнительно на лебёдках главного подъёма ставятся аварийные тормоза с пружинным замыканием, срабатывающие при пропадании питания за 0,15–0,2 с.
Дисковые тормоза главного подъёма STS
Электрогидравлические дисковые тормоза серии Huawu YPZ2/YWZ5 на барабане лебёдки главного подъёма. Используется двухтормозная схема: рабочий тормоз (открывается давлением масла, замыкается пружинами) + аварийный (с независимой гидростанцией). При пропадании питания оба тормоза замыкаются автоматически за 0,15 с — это обеспечивает удержание контейнера в любой точке подъёма. Морское исполнение с антикоррозионным покрытием и нержавеющим штоком цилиндра.
- — Тормозной момент с запасом 1,75–2,0 от номинального
- — Время срабатывания при отключении ≤ 0,2 с
- — Двухтормозная схема (рабочий + аварийный)
- — Морское исполнение, защита от солевого тумана
- — Контроль износа накладок
Противоветровые рельсовые захваты JINGU CWZ
Захваты-тормоза CWZ устанавливаются на портале STS-крана и козловых RTG/RMG. Срабатывают автоматически по сигналу анемометра при скорости ветра выше уставки (обычно 20 м/с — переход в нерабочий режим, 28 м/с — обязательное закрепление). При пропадании сетевого питания захваты замыкаются от собственного UPS. Удержание крана при ветре до 35 м/с с коэффициентом запаса 1,5. Это критичная для портов система — без неё кран может быть унесён вдоль путей шквалом и разрушен.
- — Удержание при ветре до 35 м/с
- — Срабатывание по сигналу анемометра (уставки 20/28 м/с)
- — Резервирование от UPS на 4 часа
- — Сертификат FEM/CE
- — Морское исполнение, нержавеющая сталь
- — Пневматическая разблокировка для ремонта
Штормовые тормоза ZHONGHAI SB морского исполнения
Колодочные противоветровые тормоза SB с увеличенным усилием прижима и керамическими накладками. Применяются на судопогрузчиках, грейферных перегружателях и портальных кранах открытых причалов. Полностью герметичный корпус с защитой от солевой коррозии, цинковое покрытие крепежа. Срабатывают за 0,5–1,5 с, что достаточно для штормовой защиты в нерабочее время.
- — Усилие удержания при ветре до 35 м/с
- — Колодки с керамическими накладками
- — Цинкование крепежа Zn 12 мкм
- — IP66, морское исполнение
- — Совместимость с системой управления портом
Тормоза наклонных причальных конвейеров
Колодочные тормоза TKT/TKK с электрогидравлическим толкателем для конвейеров перевалки угля, зерна и удобрений на наклонных участках. Удерживают ленту при отключении и предотвращают её обратный ход под весом груза. На длинных конвейерах ставится комбинация: основной тормоз на низкоскоростном валу + обгонная муфта на высокоскоростном для дополнительной страховки.
- — Электрогидравлический толкатель Ed-50–Ed-301
- — Морское исполнение колодок и пружин
- — Возможность ручного растормаживания
- — Контроль износа накладок
- — Совместимость с обгонной муфтой на валу
Муфты, токоподводы и кабельные системы
Помимо классических муфт, портовый привод требует специфических компонентов передачи энергии и сигналов на подвижные части — тележку STS, мост RMG, поворотные платформы судопогрузчиков. Это троллейные шинопроводы для длинных причалов и кабельные барабаны главного подъёма, которые наматывают кабель питания тележки на 50–80 м хода. Без них сама концепция контейнерного терминала невозможна. Муфты в портовом приводе — зубчатые барабанные на главных приводах подъёма, упругие пальцевые на конвейерах, гидродинамические на длинных конвейерах перевалки навалочных грузов и комбинированные тормозные шкивы-муфты на лебёдках малой и средней мощности.
Зубчатые муфты главного подъёма STS и судопогрузчиков
Барабанные двухвенцовые зубчатые муфты Yongjing GIICL/Longxuan WGZ передают момент от двигателя через редуктор к барабану лебёдки. Бочкообразный зуб обеспечивает работу при угловых смещениях до 1°, что важно для длинных пролётов барабана подъёма STS. Морское исполнение с защитой от вымывания смазки солевой влагой — лабиринтные уплотнения и густая смазка с интервалом обслуживания 6 месяцев.
- — Момент 100–600 кН·м
- — Компенсация угла смещения до 1°
- — Морское исполнение, нержавеющий крепёж
- — Лабиринтные уплотнения
- — Балансировка G6.3
Барабанные муфты-шкивы LONGXUAN на лебёдках
Комбинированные муфты с интегрированным тормозным шкивом для лебёдок передвижения, поворота и вспомогательных приводов. Экономят место в стеснённых условиях рамы крана и упрощают сервис — тормоз и муфта снимаются единым узлом. Момент 5–125 кН·м, упругие пальцы из полиуретана демпфируют ударные нагрузки на пуске.
- — Момент 5–125 кН·м
- — Интегрированный тормозной шкив
- — Полиуретановые упругие элементы
- — Морское исполнение
- — Срок службы упругих элементов ≥ 30 000 ч
Гидродинамические муфты JIAOHUA для причальных конвейеров
Гидромуфты YOX/COX обеспечивают мягкий пуск длинных причальных конвейеров под полной нагрузкой угля или зерна. Скольжение в номинале 2–3 % защищает двигатель от перегрузки при заклинивании ленты. Плавкая пробка с уставкой 145–160 °C сбрасывает масло наружу при перегреве и автоматически отключает привод. На многоприводных конвейерах гидромуфты также выравнивают распределение момента между приводами.
- — Скольжение в номинале 2–4 %
- — Плавкая пробка 145–160 °C
- — Морское исполнение корпуса
- — Тепловой запас при пуске 4–6 раз в час
- — Опция предохранительного клапана
Троллейные шинопроводы и кабельные барабаны ANNENG
Питание тележки STS-крана и моста RMG подаётся через троллейные шинопроводы вдоль пролёта или через кабельный барабан с моторизованной намоткой. Кабельный барабан главного подъёма наматывает 80–120 м силового кабеля сечением 4×95 мм², поддерживая постоянное натяжение через пружинный или электрический привод. Контактные троллеи обеспечивают передачу токов до 1 000 А при перемещении тележки. Серия Anneng разработана специально для портовых условий — IP66, морское исполнение, защита от солевой коррозии.
- — Силовая мощность кабельного барабана до 1 500 кВт
- — Длина намотки 50–120 м
- — Сечение силового кабеля до 4×120 мм²
- — Морское исполнение IP66
- — Совместимость с системой ПЧ-управления тележки
Обгонные муфты-стопорные устройства TIANIU причальных конвейеров
Backstop-муфты NJZ/NB устанавливаются на низкоскоростном валу приводной станции наклонного конвейера. Предотвращают обратный ход ленты при отключении привода — без них конвейер длиной 600 м с поднятым весом 800 т угля разгонится в обратную сторону и сорвёт натяжное устройство. Морское исполнение с уплотнениями против солевого тумана.
- — Момент удержания 50–500 кН·м
- — Установка на низкоскоростной вал
- — Морское исполнение с лабиринтным уплотнением
- — Самосмазывающаяся конструкция
- — Совместимость с тормозом конвейера
Галерея применений
Наши решения для отрасли
Бренды портфеля SDS, которые покрывают типовые применения в этой отрасли.
- CGCтяжёлые редукторы главного подъёма STS-перегружателей и поворотных платформ судопогрузчиков — серии ZSY, JST с морским исполнением C5-M
- BONENGмотор-редукторы передвижения портала, тележки и колёс RTG/RMG — серии K, F, HB в исполнении IP66 для портовых условий
- WOLONGвысоковольтные двигатели главного подъёма (WD3000) и общепромышленные YE3/YBX3 морского исполнения для тележек и вспомогательных приводов
- HUAWUэлектрогидравлические дисковые тормоза YPZ2/YWZ5 для барабанов лебёдок главного подъёма, аварийные тормоза с пружинным замыканием
- JINGUпротивоветровые рельсовые захваты CWZ — критичная система штормовой защиты STS-перегружателей и козловых RMG, удержание при ветре до 35 м/с
- ZHONGHAIштормовые колодочные тормоза SB морского исполнения для судопогрузчиков и грейферных перегружателей открытых причалов
- YONGJINGзубчатые барабанные муфты GIICL для главных приводов подъёма и поворота, карданные шпиндели для приводов передвижения
- LONGXUANкомбинированные муфты-тормозные шкивы для лебёдок передвижения и поворота, упругие пальцевые муфты конвейерных приводов
- JIAOHUAгидродинамические муфты YOX/COX для длинных причальных конвейеров перевалки угля, зерна и руды — мягкий пуск и защита от перегрузки
- ANNENGтроллейные шинопроводы и кабельные барабаны главного подъёма — критичные компоненты питания тележек STS-кранов и мостов RMG, морское исполнение IP66
- INVTкрановые преобразователи частоты GD350-Crane с регенеративной рекуперацией энергии опускания контейнера — экономия до 30 % электроэнергии терминала
- INOVANCEкрановые ПЧ MD500-Crane с сертифицированными макросами для STS, RTG и судопогрузчиков, синхронизация приводов колёс портала
- TIANIUобгонные муфты-стопорные устройства NJZ/NB для наклонных причальных конвейеров — защита от обратного хода ленты при отключении привода
- JUDEупругие муфты общего назначения для вспомогательных приводов кранов и конвейерных систем причальной зоны
Источники изображений: Syced (CC0) · ROBINSON NIÑAL/PPD (Public domain) · Alf van Beem (CC0) · Chad Hargrave, CSIRO (CC BY 3.0) · Bernard Spragg. NZ (CC0)