Havenkranen: digitale energiesystemen creëren productiviteit.
Andrej Roskic | 7 maart 2024
Als de taille dikker wordt, moet er een nieuwe broek worden gekocht. Havenkranen zijn niet heel anders
Dit geldt voor havens over de hele wereld. Moderne containerschepen zoals de Ever Ace zijn 400 meter lang, 62 meter breed en laden bijna 24.000 containers. In dit geval is de grotere broek vergelijkbaar met een grotere ship-to-shore (STS) kraan die de containers laadt en lost. Dit vormt een uitdaging voor vrijwel alle havens op de aarbol. De prestaties van havenkranen zijn direct afhankelijk van het elektrificatiesysteem. En die infrastructuur moet zeven dagen per week, 24 uur per dag zonder storingen functioneren. In weer en wind, met veel UV-straling, wisselende temperaturen en zoute lucht. Omdat er verschillende opties voor stroomvoorziening zijn, kan het moeilijk zijn om een beslissing te nemen over het juiste systeem.
Traditionele oplossingen voor energievoorziening bereiken steeds vaker hun grenzen
Een stroomvoorzieningssysteem dat veel wordt aangeboden voor bovenloopkranen is een open of geïsoleerd stroomrailsysteem. Deze horizontale metalen geleiders voorzien de havenkranen van elektriciteit via stalen of koperen geleiders langs het spoor of de brug. Stroomrailsystemen zijn echter beperkt in de soorten energie die ze kunnen leveren. Bij een stroomrailsysteem heeft elke geleider of paal zijn eigen geleider en collector nodig. Slangen en andere soorten kabels moeten door een apart systeem worden geleid. Ze stellen onbeschermde stroomkabels ook bloot aan de omgeving, wat problematisch kan zijn in toepassingen die in de buurt van zout water worden geïnstalleerd of waar chemische dampen voorkomen.
In het verleden was het antwoord meestal “festoensystemen”, d.w.z. hangkabelsystemen, zo genoemd vanwege hun uiterlijke verschijning van een slinger. Een festoensysteem bestaat uit vrij gespannen toevoerkabels met geïntegreerde staalkabels voor trekontlasting. In de regel hangen de kabels onbeschermd aan de kraan en worden ze dynamisch bewogen door extra aandrijvingen, d.w.z. ingetrokken en uitgeschoven. Een groot nadeel van festoensystemen is dat ze tijdens winderig bedrijf verstrikt en verward kunnen raken in het havenbassin, wat kan leiden tot onverwachte stilstand. Door de ophanging in kabellussen is de behoefte aan kabellengte ook enorm.
Energievoorzieningssystemen van hoogwaardig kunststof worden steeds meer de standaard voor havenkranen
Een elektrificatiesysteem dat deze problemen kan oplossen en tegelijkertijd hogere prestaties kan leveren in de meeste toepassingen is het zogenaamde kabelrups-systeem. Kabelrupsen worden vaak de navelstreng van moderne machines genoemd. Kabelrupsen zijn zeer sterke kunststof kabelrupsen die kabels op betrouwbare wijze beschermen tijdens constante beweging. Het ontwerp is modulair en kan worden aangepast aan een groot aantal toepassingen. In tegenstelling tot stalen systemen zijn kunststof kabelrupssystemen ontworpen om slijtage en corrosie te weerstaan. Kunststof vermindert ook het gewicht en biedt trillingsdempende specificaties. Kabelrupsen nemen ook aanzienlijk minder ruimte in beslag. Minder kabellengte en het wegvallen van het lusstation creëren extra ruimte die gebruikt kan worden om extra cybernetische en sensorische systemen te installeren. Op deze manier kunnen schakelkasten op de kraanwagen worden geïnstalleerd en indien nodig, krachtigere eenheden worden geïntegreerd.
Vooral in het tijdperk van Industrie 4.0 worden deze sensorische of digitale systemen steeds belangrijker om de toenemende concurrentiedruk het hoofd te kunnen bieden met een betere productiviteit. Energievoorzieningssystemen van igus maken bijvoorbeeld zogenaamd voorspellend onderhoud mogelijk. Met behulp van i.Sense-monitoringsensoren kan de status van de
schakels continu worden doorgegeven aan de i.Cee:plus communicatiemodule. Door i.Cee te gebruiken, kunnen gebruikers vertrouwen op gebruik en toestandsafhankelijk onderhoud, waardoor de perioden tussen individuele inspectie-intervallen worden verlengd. Onderhoud is alleen nodig wanneer het systeem een geschikt signaal geeft. Exploitanten van havenkranen kunnen de beschikbaarheid van de installatie aanzienlijk verhogen met het i.Cee systeem. Bedrijfsvakanties en andere geplande stilstandstijden worden door i.Cee automatisch meegenomen in de levensduurberekening en de prognose wordt voortdurend gecontroleerd met behulp van sensoren.
Moderne sensortechnologie in combinatie met intelligente algoritmen beloven optimale productiviteit voor havenkranen en co
Als intelligent systeem voor “preventief onderhoud” bestaat i.Cee uit drie niveaus: sensoren, hardware en gegevensverzameling/evaluatie. Het hart van het systeem is de software. Deze schept de voorwaarden voor een intelligente, conditiegebaseerde en individuele levensduurberekening en continue bewaking van het energievoorzieningssysteem in de haven. De i.Cee software berekent de levensduur van de polymeercomponent op basis van de actuele belasting. Dit werkt als volgt: bij het starten van de bediening of de software wordt de levensduur vergeleken met de algoritmen van de huidige online levensduurcalculator. De handmatig geregistreerde omgevings- en bewegingsgegevens worden toegepast en de dubbele slagen en/of kilometerstanden worden doorgegeven aan de software. De software rekent de gegevens om in dagen. Dit resulteert in de levensduur tot aan de aanbevolen vervanging, uitgaande van de verwachte bewegingsgegevens bij 24/7 gebruik en constante impact van de maximale omgevingsgegevens.
Van Oost naar West
De intelligente kabelrupsen van igus worden al gebruikt op de scheepswerfkranen van de Chinese scheepsbouwer Waigaoqiao Shipbuilding Co. Ltd. LTD. (SWS). De kraan is zo hoog als een 30 verdiepingen hoog gebouw en is bestand tegen tyfoons. “Het igus energievoorzieningssysteem werkt probleemloos sinds het geïnstalleerd is en heeft minimaal onderhoud nodig gehad,” zegt Zhang Quan, hoofd van de ontwikkelingsafdeling van SWS. “Daardoor hebben we enorm bespaard op arbeid en materialen.” Een mooi neveneffect is dat de rolbeweging de benodigde aandrijfenergie met 57% vermindert. Dit voordeel moet niet worden onderschat in een tijd van torenhoge energieprijzen. Een ander voorbeeld is de haven in Norfolk/Virginia. Hier werd in 2002 een STS-kraan met festonnering omgebouwd tot een kabelrups. De prestaties en het onderhoudsgemak van het systeem waren zo indrukwekkend dat alle nieuwe STS- en andere havenkranen (RTG-, RMG- en ASC-kranen) nu uitsluitend met igus kabelrupsen worden geleverd.
Meer weten over industrie 4.0 en kraantechnologie?
En voor meer informatie over kabelrupsen en lagers kunt u onze whitepapers bekijken op: