Soluzioni di elettrificazione
Perfino nel settore offshore, gli attuali progressi tecnici non danno segno di rallentare. Fino a questo momento, la tecnologia di azionamento più comune su navi e piattaforme offshore è stata quella dei sistemi idraulici. A causa dell'incremento dei requisiti di sicurezza e delle normative ambientali più rigorose, l'utilizzo della tecnologia di azionamento elettrica è al centro di un intenso dibattito. La maggiore precisione e la migliore efficienza che la caratterizzano convincono un numero sempre maggiore di utenti del settore. Palfinger Marine, in collaborazione con Bonfiglioli, ha recentemente commissionato una serie di gru a traliccio montate su piedistallo per piattaforme offshore con un innovativo concetto di azionamento elettrico.
Per gru a traliccio in acciaio con uno sbraccio massimo di 57 metri e un carico di lavoro garantito di 60 tonnellate, l'obiettivo era quello di sviluppare motori elettrici più compatti possibile per l'argano principale e l'argano del braccio. La struttura in acciaio a traliccio del braccio della gru ha determinato lo spazio di installazione necessario, poiché, per motivi di sicurezza, niente può sporgere oltre la struttura a traliccio. Allo stesso tempo, le dimensioni della gru hanno determinato lo spessore e la lunghezza dei cavi, nonché le dimensioni del tamburo. Aggiungendo poi al progetto le coppie e le dimensioni dei motori necessarie, è apparso subito chiaro che un semplice motore elettrico non avrebbe offerto le prestazioni richieste nello spazio disponibile. Lo scopo della progettazione era quindi di distribuire la potenza necessaria su vari motori e di nel trasferimento della coppia totale al tamburo dell'argano.
Un layout specifico è necessario per uno spazio di installazione ridotto.
Sulla base dei calcoli alle condizioni indicate, l'azionamento dell’argano che consente il funzionamento del gancio è stato suddiviso tra quattro motori elettrici di dimensioni IEC 280, ciascuno con un peso di 1,2 tonnellate. L'argano del braccio dispone di due motori di dimensioni IEC 315, ciascuno con un peso di 1,7 tonnellate. Questo è quanto è stato previsto per il lato di ingresso, ma c'era ancora un compito di progettazione da affrontare: il layout effettivo e il collegamento dei motori al sistema dell'argano. Oltre alla trasmissione della potenza, era necessario prendere in considerazione le dimensioni e il peso dei motori stessi. Con una lunghezza di circa due metri e il peso notevole di ciascun motore, come accennato in precedenza, gli speciali motori asincroni costituiscono un fattore importante. Per quanto riguarda la distribuzione del carico dell'azionamento, gestita mediante controllo elettronico, era necessario prevedere una disposizione sicura anche degli elementi puramente meccanici.
La soluzione meccanica di Bonfiglioli O&K Antriebstechnik consiste di due componenti, uno per ciascun lato del tamburo: una flangia motore e un sistema angolare che confluiscono nel sistema dell'argano vero e proprio. Per l'argano del braccio, il riduttore ortogonale è progettato con un freno fail-safe montato sul lato opposto rispetto al motore per le situazioni di emergenza. Questo layout ha delle notevoli implicazioni in termini di sicurezza, poiché il braccio della gru rimane in posizione e non può abbassarsi nemmeno quando viene interrotta l'alimentazione. Una configurazione ad assi ortogonali trasmette in modo molto efficiente la coppia in ingresso del motore al riduttore epicicloidale dell'argano, situato nel tamburo dell'argano. L'argano stesso si trova nella torre della gru ed è sottoposto esclusivamente al movimento di rotazione della torre. La lubrificazione del riduttore angolare non deve presentare anomalie. Un sistema di controllo garantisce il funzionamento sincrono dei riduttori su entrambi i lati dell'argano.
L'argano principale di sollevamento, con un diametro di circa due metri, è installato vicino alla torre sul braccio della gru. I quattro motori per argano sono disposti su entrambi i lati del tamburo dell'argano, con due motori su ciascun lato posizionati uno di fronte all'altro. I motori sono inoltre montati tramite una flangia motore sul riduttore angolare. In questo modo è possibile trasferire la potenza combinata dei due motori, collegati ad angolo retto al riduttore epicicloidale integrato nel tamburo dell'argano. Il sofisticato sistema di lubrificazione della configurazione ad assi ortogonali riveste una particolare importanza. Garantisce un rilascio ottimale di lubrificante indipendentemente dalla posizione del braccio. Inoltre i quattro motori sono azionati dall'inverter e funzionano in perfetta sincronia. La verniciatura sui prodotti Bonfiglioli O&K Antriebstechnik è conforme alle applicazioni marittime sia a tre strati secondo standard specifici C5M a norma ISO 12944 sia per quelle a quattro strati a norma NORSOK M-501.
L'elettrificazione completa offre notevoli vantaggi
Avendo azionamenti elettrici anche della rotazione, la gru a braccio presenta un'alimentazione completamente elettrica. Il sistema di controllo offre la tecnologia più all'avanguardia, funziona e reagisce rapidamente e garantisce sicurezza per un'altezza d'onda fino a sei metri, che si verifica solo in condizioni di tempesta. Un altro vantaggio offerto dai motori elettrici è il fatto che i cicli di carico ottimizzati garantiscono flessibilità durante il funzionamento e consentono persino l'accesso remoto alla gru. Questa caratteristica può essere implementata, ad esempio, per il rilevamento di guasti e supporto veloce. Inoltre, il sistema utilizza componenti standard che garantiscono semplicità di manutenzione e la consegna rapida delle parti di ricambio. Nel complesso, i motori elettrici offrono una maggiore efficienza energetica, riducendo i consumi ed eliminando praticamente il rischio di contaminazione con olio che potrebbe verificarsi a seguito di un guasto o di un incidente nel sistema idraulico.
I azionamenti elettrici sono stati utilizzati con grande efficienza per decenni in altri settori caratterizzati da condizioni ambientali difficili. Nelle macchine per costruzione, possono essere impiegati con la massima affidabilità su riduttori per traslazione e rotazione come avviene nelle turbine eoliche, in tutto il mondo e in condizioni estreme. Sviluppati in base ai rigorosi standard EN13852-1 e NORSOK R002, soddisfano in modo sicuro tutti i requisiti, anche nelle applicazioni offshore. Le gru dotate di tecnologia elettrica presentano meno componenti sottoposti ad usura e garantiscono quindi una riduzione dei costi di manutenzione. Soprattutto il loro azionamento è molto più silenzioso e producono un livello di vibrazioni decisamente inferiore. I motivi per implementare questo cambiamento, dunque, sono molteplici.
Competenza ed esperienza sono essenziali
I prodotti sopramenzionati sono stati progettati dagli ingegneri Bonfiglioli O&K Antriebstechnik, che possono vantare una alta competenza e decenni di esperienza nella tecnologia di trasmissione. Lavorando a stretto contatto con i produttori di macchine, sviluppano e progettano soluzioni specifiche in tempi significativamente brevi. Dopo una serie completa di test creati su misura per le esigenze delle singole applicazioni, il prodotto passa alla produzione seriale, per garantire una fornitura affidabile ai clienti.
