Приводы для судостроительных верфей: краны, доки, стапели и сборочные линии
Судостроительная верфь — это уникальный комплекс крупнотоннажного оборудования, на котором приводы работают в условиях морского климата, открытых площадок и нагрузок, нехарактерных для обычной промышленности. Козловые краны грузоподъёмностью 600–2 000 тонн поднимают целые секции судов; стапельные тележки и судовозы перемещают корпуса массой в десятки тысяч тонн; ворота сухих доков должны герметично закрывать акваторию длиной 350–500 метров. На каждом из этих узлов отказ привода означает остановку строительства судна стоимостью сотни миллионов долларов, поэтому к надёжности и резервированию здесь предъявляются повышенные требования.
Типовые задачи отрасли
- Главный привод подъёма козловых кранов верфей грузоподъёмностью 600–2 000 т — двойные тормозные системы и резервированные приводы на каждом полиспасте
- Привод передвижения портальных тележек и судовозов с массой полезной нагрузки до 30 000 т — синхронизация десятков мотор-редукторов
- Привод доковых ворот (Mitre, Caisson, Flap) сухих доков — герметизация и удержание перепада уровней до 18 м
- Привод спусковых лебёдок и шпилей при спуске на воду на наклонных стапелях массой судна 5 000–80 000 т
- Привод плавучих доков и затвор-шлюзов — балластные насосы, кран-балки достройки, поворотные секции
- Кантователи и позиционеры (positioners) при сварке секций и блоков корпуса в сборочных эллингах
- Кран-балки и мостовые краны достройки 50–250 т для монтажа главных двигателей, винто-рулевых колонок и крупного оборудования
- Системы аварийного и противоветрового удержания козловых кранов открытых стапелей при шквальном ветре до 40 м/с
Редукторы
На судостроительных верфях редуктор — критический элемент, и здесь особое место занимает CGC: единственный поставщик морских редукторов внутри China State Shipbuilding Corporation (CSSC) и обладатель парка более 30 000 поставленных ветроредукторов аналогичного класса крупнотоннажности. Для оснащения верфей CGC предлагает как тяжёлые специализированные редукторы крановых лебёдок (подъём 600–2 000 т), так и индустриальные блоки передвижения портальных тележек, и крупные планетарные редукторы для приводов доковых ворот. Дополняют линейку индустриальные мотор-редукторы BONENG и HUALI для вспомогательных приводов сборочных линий, кантователей и узлов достройки.
Главные подъёмные редукторы козловых кранов верфей 600–2 000 т
Двух- и трёхступенчатые цилиндрические редукторы тяжёлой серии CGC ZSY/JST с шевронной выходной передачей и системой принудительной циркуляционной смазки. Каждый кран комплектуется двумя или четырьмя независимыми редукторами на полиспастах, что обеспечивает резервирование при подъёме секций корпуса массой 600–2 000 тонн. CGC как поставщик морских редукторов CSSC адаптирует расчёты под сейсмику, ветровую нагрузку и морской климат верфи.
- — Выходной момент 500 кН·м – 4 МН·м на полиспаст
- — Сервис-фактор ≥ 2,5 для тяжёлого крупнотоннажного подъёма
- — Принудительная смазка с маслоохладителем и резервным насосом
- — Совместимость с двойной тормозной системой (рабочий + аварийный тормоз)
- — Морское исполнение корпуса с антикоррозионным покрытием C5-M
Редукторы передвижения портальных тележек и судовозов
Индустриальные мотор-редукторы BONENG K-серии (коническо-цилиндрические) и HB-серии (параллельные) на каждой тележке многоосного судовоза. Судовоз грузоподъёмностью 1 500–3 000 т имеет до 40–80 ходовых тележек, и редукторы должны быть подобраны с минимальным разбросом передаточного отношения для синхронного движения без проскальзывания и закусывания на рельсах верфи.
- — Передаточное отношение 40–125 с допуском не более 0,5 %
- — Мощность на тележку 7,5–55 кВт
- — Усиленные подшипники под радиальную нагрузку от рельсового колеса
- — Совместимость с электромагнитным тормозом для синхронной остановки
- — IP66 — работа на открытой площадке верфи
Редукторы доковых ворот сухих доков
Тихоходные планетарные или цилиндро-планетарные редукторы CGC для приводов открывания/закрывания затворных секций (Mitre Gate, Caisson, Flap Gate). Работают в режиме редких, но тяжёлых пусков под нагрузкой — масса ворот сухого дока достигает 1 200–3 000 т. Корпус редуктора рассчитан на работу при частичном погружении и попадании морской воды на уплотнения.
- — Передаточное отношение 200–500
- — Выходной момент 50–800 кН·м
- — Защита уплотнений от морской воды, IP68 на выходном валу
- — Сменные манжеты с возможностью обслуживания без демонтажа
- — Антикоррозионная грунтовка по ISO 12944 C5-M Long
Редукторы спусковых лебёдок наклонных стапелей
Тяжёлые специализированные редукторы CGC для спусковых лебёдок с тормозной канатной системой. При спуске судна массой 30 000–80 000 т задача редуктора — не разгон, а удержание и контролируемый спуск под действием гравитации; нагрузка на тормозную систему доходит до 150–300 % от номинального момента. Используется схема с двумя редукторами на одну барабанную лебёдку с балансировкой момента.
- — Возможность работы в парной схеме на общий вал барабана
- — Сервис-фактор ≥ 3,0 на режим удержания
- — Дублированная маслонасосная станция
- — Совместимость с дисковым тормозом большого диаметра на быстроходном валу
- — Контроль температуры подшипников и вибрации
Мотор-редукторы кантователей и позиционеров секций
В сборочных цехах для сварки секций корпуса используются кантователи грузоподъёмностью 100–500 т, на которые устанавливают мотор-редукторы HUALI K и BONENG R-серии с большим передаточным числом. Низкая скорость поворота (0,2–1 об/мин) и точное удержание положения требуются для качественной автоматической сварки горизонтальных швов в положении «в лодочку».
- — Передаточное отношение 250–1 000
- — Самотормозящаяся ступень или встроенный электромагнитный тормоз
- — Энкодер на двигателе для синхронизации пары кантователей
- — Усиленные подшипники под изгибающий момент от детали
- — Возможность работы в режиме шагового позиционирования
Электродвигатели большой мощности
Главные приводы козловых кранов верфей и плавучих доков — это область высоковольтных асинхронных двигателей мощностью от 500 до 2 000 кВт на 6 или 10 кВ. На крупных верфях один кран потребляет до 8–12 МВт суммарной мощности, распределённой между подъёмом, передвижением портала и тележек. К двигателям предъявляются требования морского исполнения: усиленная антикоррозионная защита, обогрев обмоток в простое, дополнительные дренажные пробки и возможность работы при влажности до 95 %.
Двигатели подъёма козловых кранов верфей 600+ т
Высоковольтные асинхронные двигатели Wolong YHTM/WD3000 мощностью 500–2 000 кВт с водо-воздушным охлаждением (IC81W). Работают через ВВ-преобразователь частоты в четырёхквадрантном режиме с рекуперацией энергии при опускании груза. Для кранов 1 200–2 000 т обычно ставится по 2–4 двигателя на полиспасте с электронной синхронизацией момента.
- — Мощность 500–2 000 кВт, напряжение 6/10 кВ
- — Морское исполнение, антикоррозионное покрытие C5-M
- — Обогрев обмоток в простое (anti-condensation heater)
- — Изолированный подшипник со стороны муфты против токов вала
- — Класс защиты IP55, термосопротивления Pt100 на обмотке и подшипниках
Двигатели передвижения портала козлового крана
Асинхронные двигатели Wolong YE3/YBX3 средней мощности (37–250 кВт) с тормозом на хвостовике вала, работают через ПЧ INVT с алгоритмом синхронизации сторон портала. Главная задача — равномерное движение обеих опор крана пролётом 120–180 метров; рассинхронизация более 50 мм приводит к закусыванию рельсовых тележек и аварийной остановке.
- — Мощность 37–250 кВт, IP55, морское исполнение
- — Встроенный электромагнитный тормоз на хвостовике
- — Энкодер с разрешением не менее 2 048 имп/об для синхронизации
- — Совместимость с ПЧ INVT серии Goodrive в крановом исполнении
- — Класс изоляции H, тепловой запас на S4 — 60 циклов в час
Двигатели приводов доковых ворот и шлюзов
Асинхронные двигатели Wolong YE3 общепромышленные мощностью 30–250 кВт для приводов открывания доковых ворот и шлюзов. Работают в редком, но тяжёлом цикле: 2–4 цикла открывания/закрывания в сутки с пусковой нагрузкой 1,8–2,2 номинального момента. Установлены в защищённых машинных отделениях ворот с дополнительной приточной вентиляцией.
- — Мощность 30–250 кВт, IP55
- — Влагостойкая пропитка обмоток (тропическое исполнение)
- — Пусковой момент ≥ 1,8 номинального
- — Дополнительный обогрев в простое
- — Совместимость с системой плавного пуска или ПЧ
Двигатели спусковых лебёдок и шпилей
Высоковольтные асинхронные двигатели Wolong WD3000 мощностью 250–800 кВт через ВВ-ПЧ с возможностью рекуперативного торможения. Спуск судна на воду — это управляемое замедление, при котором двигатель работает в генераторном режиме, отдавая энергию обратно в сеть через активный выпрямитель ПЧ. Это решение позволяет отказаться от пассивного тормозного резистора большой мощности.
- — Мощность 250–800 кВт, 6 кВ
- — Возможность работы в генераторном режиме (4Q)
- — Энкодер для точного контроля скорости спуска
- — Тепловой запас на длительное удержание момента
- — Класс защиты IP55, морское исполнение
Промышленные тормоза
Тормозные системы судостроительных кранов — это вопрос безопасности целого судна на стадии строительства. Козловой кран верфи грузоподъёмностью 1 200 т, держащий секцию корпуса массой 800 т над открытым стапелем, должен иметь как минимум две независимые тормозные системы на каждом приводе подъёма, причём каждая из них рассчитана на удержание полной нагрузки самостоятельно. Дополнительно козловые краны открытых стапелей оснащаются противоветровыми тормозами-захватами, удерживающими кран на рельсах при шквальном ветре до 40 м/с.
Двойные тормоза подъёма козловых кранов 600+ т
На каждом барабане лебёдки подъёма устанавливается комплект из двух дисковых тормозов Huawu YPZ2/YWZ5: рабочий — электрогидравлический с пропорциональным управлением, и аварийный — пружинный замыкающего типа. При штатной остановке работает только рабочий тормоз; аварийный замыкается лишь при пропадании питания, обрыве каната или превышении скорости. Каждый тормоз рассчитан на удержание 1,75–2,0 от номинальной нагрузки.
- — Тормозной момент с запасом 1,75–2,0 от номинального момента подъёма
- — Время срабатывания аварийного тормоза ≤ 0,15 с
- — Класс защиты IP55, морское исполнение
- — Контроль износа накладок и температуры дисков
- — Сертификация по правилам морского регистра (CCS/RMRS)
Противоветровые тормоза-захваты козловых кранов
Козловой кран открытого стапеля с пролётом 120–180 м и металлоконструкцией высотой 60–80 м испытывает огромную ветровую нагрузку. Противоветровые рельсовые захваты Jingu CWZ устанавливаются на каждой опоре и автоматически замыкаются при достижении ветром скорости 20 м/с (рабочий режим) или 35–40 м/с (нерабочий, штормовой). Замыкание происходит механически от пружины, разблокировка — гидравлически.
- — Удержание крана при ветре до 40 м/с
- — Автоматическое срабатывание по сигналу анемометра
- — Резервирование от UPS на случай отключения питания
- — Совместимость с рельсами по ГОСТ Р 51685 / DIN 536
- — Дистанционная разблокировка из кабины крановщика
Взрывозащищённые тормоза покрасочных доков
В покрасочных и дробеструйных камерах сухих доков воздух содержит пары растворителей и абразивную пыль — это зона Ex II 2G T3 по классификации ATEX. Привод кран-балок и манипуляторов в таких помещениях оснащается взрывозащищёнными колодочными тормозами Zhonghai SB с искробезопасным электрогидравлическим толкателем. Используются только сертифицированные пары «двигатель Ex + тормоз Ex».
- — Сертификация Ex II 2G T3 (ATEX/IECEx)
- — Искробезопасный толкатель с маслом негорючей группы
- — Антистатические тормозные накладки
- — Дистанционный контроль износа без вскрытия корпуса
- — Корпус из нержавеющей стали для коррозионной среды
Тормоза спусковых лебёдок и якорных шпилей
На спусковых лебёдках наклонных стапелей применяются ленточные и дисковые тормоза большого диаметра Huawu, рассчитанные на длительное удержание момента в режиме спуска. Дополнительно ставится резервный пружинно-гидравлический тормоз с независимым гидроагрегатом, способный остановить лебёдку даже при полной потере электропитания и масла в основной системе.
- — Тормозной момент 200 кН·м – 2 МН·м на лебёдку
- — Возможность пропорционального управления спуском
- — Резервный тормоз с автономным гидроагрегатом
- — Принудительное охлаждение тормозных дисков
- — Сертификация по правилам морского регистра
Муфты и токоподводы
В приводах судостроительных верфей применяются три типа муфт: зубчатые барабанные на главных приводах подъёма крупнотоннажных кранов и спусковых лебёдок, упругие пальцевые на индустриальных мотор-редукторах сборочных линий, и шинопроводы как «электрическая муфта» подвижных кранов. Отдельно — токоподводы и кабельные барабаны для питания самих кранов вдоль рельсового пути длиной до 800 метров.
Зубчатые муфты главных приводов подъёма
Барабанные двухвенцовые зубчатые муфты Yongjing GIICL соединяют выходной вал тяжёлого редуктора CGC с барабаном лебёдки и работают на крутящих моментах 200 кН·м – 2 МН·м. Бочкообразная форма зуба компенсирует угловые смещения до 1,5° и тепловые удлинения после длительной работы под нагрузкой. Также применяются для соединения крупных гребных валов и приводов главного двигателя при достроечных работах на плаву.
- — Момент 200 кН·м – 2 МН·м
- — Компенсация угла смещения до 1,5°
- — Густая смазка с интервалом обслуживания 6 месяцев
- — Балансировка G6.3 при окружных скоростях > 15 м/с
- — Морское исполнение уплотнений
Упругие пальцевые муфты сборочных линий
Муфты Longxuan LX (LMC) и Yongjing с эластичными втулками демпфируют ударные нагрузки на пуске и компенсируют монтажные неточности валов мотор-редукторов BONENG/HUALI на конвейерах сборки секций, кантователях и подающих столах автоматических сварочных установок. Простая замена эластичных элементов без демонтажа муфты — критично для непрерывной работы сборочных потоков.
- — Момент 5–125 кН·м
- — Компенсация радиального смещения 0,2–1,0 мм
- — Срок службы эластичных элементов не менее 30 000 ч
- — Возможность замены пальцев без расцепления валов
- — Совместимость с тормозным шкивом для кран-балок
Троллейные шинопроводы козловых и портальных кранов
Для питания козловых и портальных кранов верфей вдоль рельсового пути длиной 400–800 м применяются троллейные шинопроводы Anneng тяжёлой серии с медными или алюмомедными проводниками на токи 800–4 000 А. На открытых стапелях шинопровод оснащается дополнительной изоляцией IP65, защитой от наледи и подогревом контактных поверхностей в зимнем исполнении.
- — Номинальный ток 800–4 000 А
- — Класс защиты IP65, морское исполнение
- — Длина пролёта секции 6 м, прямолинейная стыковка
- — Подогрев контактного провода для зимней эксплуатации
- — Совместимость с токосъёмниками 4-полюсной/5-полюсной системы
Гребные валы и муфты главных приводов на достройке
На этапе достройки судна у причала производится монтаж главного двигателя, редуктора, валопровода и винто-рулевой колонки. Зубчатые муфты Yongjing соединяют упорный вал, промежуточные валы и гребной вал; их правильный подбор и балансировка критичны для отсутствия вибраций при ходовых испытаниях. SDS поставляет полные комплекты муфт для достройки судов CSSC и других верфей.
- — Момент 100–800 кН·м на гребном валу
- — Балансировка G2.5 для валопроводов > 100 об/мин
- — Совместимость с упорным подшипником главного редуктора
- — Морская сертификация (CCS/RMRS/Lloyd's Register)
- — Антикоррозионное покрытие открытых поверхностей
Галерея применений
Наши решения для отрасли
Бренды портфеля SDS, которые покрывают типовые применения в этой отрасли.
- CGCфлагман отрасли — единственный поставщик морских редукторов внутри CSSC, опыт 30 000+ ветроредукторов крупнотоннажного класса; тяжёлые редукторы крановых лебёдок 600–2 000 т, доковых ворот и спусковых лебёдок
- WOLONGвысоковольтные двигатели главных приводов кранов 500–2 000 кВт (YHTM, WD3000), морское исполнение, водо-воздушное охлаждение IC81W
- BONENGмотор-редукторы передвижения портальных тележек и судовозов (K, HB-серии), индустриальные приводы конвейеров сборочных линий
- HUAWUдвойные тормозные системы для тяжёлых козловых кранов 600+ т (YPZ2, YWZ5) — рабочий + аварийный, тормоза спусковых лебёдок
- JINGUпротивоветровые тормоза-захваты козловых кранов открытых стапелей, удержание при шквальном ветре до 40 м/с
- ZHONGHAIвзрывозащищённые тормоза для покрасочных и дробеструйных доков (Ex II 2G T3), искробезопасные толкатели
- ANNENGтроллейные шинопроводы 800–4 000 А для крупных верфевых козловых и портальных кранов, морское исполнение IP65 с подогревом
- YONGJINGзубчатые муфты GIICL для главных приводов крановых лебёдок и гребных валов, морская сертификация CCS/RMRS
- LONGXUANупругие пальцевые муфты LX/LMC для сборочных линий, кантователей и кран-балок достройки
- HUALIмотор-редукторы кантователей и позиционеров секций (K-серия), приводы автоматических сварочных установок
- INVTкрановые ПЧ серии Goodrive с алгоритмом синхронизации сторон портала и рекуперативным торможением для спусковых лебёдок
- DONLYгидравлические станции приводов доковых ворот, спусковых лебёдок и систем балластировки плавучих доков