Como selecionar máquinas de tração para elevadores de carga em edifícios industriais de vários andares

Resumo:A fim de poupar terreno, a promoção de operações industriais em edifícios altos (referidas como "Industrial Upstairs") tem sido uma orientação da política nacional nos últimos anos. Com base nos requisitos para elevadores (elevadores de carga) no âmbito da iniciativa "Industrial Upstairs" e na tendência de desenvolvimento de elevadores de carga nos últimos anos, este artigo apresenta pontos de vista sobre como as máquinas de tração podem se adaptar melhor ao desenvolvimento de elevadores de carga de grande tonelagem e alta velocidade, com o objetivo de fornecer referências relevantes e assistência aos fabricantes de elevadores integrais.

Palavras-chave:Andar Industrial; elevador de carga; eficiência de transporte; capacidade de tração; capacidade de sobrecarga; capacidade de frenagem; esquema eletromagnético; conservação de energia e proteção ambiental

1. Tendência interna de transformação da construção fabril

Nos últimos anos, com a expansão contínua da escala de desenvolvimento urbano, os recursos fundiários tornaram-se cada vez mais escassos e a oferta de terrenos industriais tem sido escassa. O modelo tradicional de desenvolvimento fabril impôs maior pressão sobre as empresas para obter espaço para a sobrevivência industrial. Ao mesmo tempo, as indústrias emergentes que apresentam integração transfronteiriça de tecnologias de ponta e novas têm requisitos mais elevados para o ambiente espacial de produção e I&D, bem como para os padrões de construção de fábricas.

Neste contexto, uma nova tendência de "Industrial Upstairs" surgiu nas regiões do Delta do Rio das Pérolas e do Delta do Rio Yangtze, onde a base industrial está relativamente desenvolvida. "Industrial Upstairs" também é conhecido como fábricas de arranha-céus, fábricas verticais ou fábricas aéreas. Em essência, refere-se a edifícios industriais altos. Geralmente, "Industrial Upstairs" significa mover equipamentos de produção com peso relativamente leve e baixa vibração para andares altos para realizar o desenvolvimento tridimensional. Este conceito foi proposto pela primeira vez por Shenzhen, que transferiu os elos de P&D e produção de indústrias de ponta, como a nova geração de tecnologia da informação e inteligência artificial, para arranha-céus. Derivado da integração da indústria e da cidade, bem como da renovação urbana, este modelo não só cria um grande número de espaços fabris para parques empresariais, melhorando efectivamente o rácio dos terrenos e a eficiência de utilização, mas também força o ajustamento da estrutura industrial e a transformação empresarial, aliviando a contradição entre o desenvolvimento económico e a escassez de terras.

Portanto, as fábricas de parques industriais recém-planejadas são geralmente fábricas de vários andares, com altura superior a 24 metros ou número de andares de 6 ou mais. Essas fábricas de arranha-céus exigem elevadores de alta velocidade e grande tonelagem para atender às necessidades de transporte vertical das fábricas. (A imagem abaixo mostra um exemplo de visão externa de um parque industrial moderno em uma determinada região.)

2. Mudanças nos elevadores de carga para atender aos novos requisitos de fábrica

Para se adaptar ao "Industrial Upstairs" e resolver o gargalo do transporte vertical de fábricas industriais de grande altura, o mercado doméstico de elevadores de carga testemunhou as seguintes mudanças:

Mudanças na capacidade de carga do elevador de carga

A demanda por elevadores com capacidade de carga aumentada do 2T-3T original para 3T-5T, ou mesmo com tonelagens maiores, aumentou acentuadamente. As empresas nacionais de elevadores também obtiveram sucessivamente qualificações para elevadores de carga de 10T. Recentemente, uma conhecida marca nacional de elevadores de carga lançou um elevador de carga 42T e obteve certificação de teste de tipo nacional relevante.

Mudanças na velocidade do elevador de carga

A velocidade padrão de um elevador é determinada por fatores como tipo de elevador, altura do piso e capacidade de carga. Geralmente, quanto mais alto o piso e maior a carga, maior pode ser a velocidade do elevador. No passado, devido à altura relativamente baixa do piso das fábricas, a velocidade da maioria dos elevadores de carga era selecionada na faixa de 0,25 m/s - 0,63 m/s. Com o aumento contínuo da altura do piso da fábrica, a altura de elevação dos elevadores de carga tornou-se maior e a velocidade do elevador também foi aumentada para 0,5m/s - 1m/s ou até mais para melhorar a eficiência do transporte.

Mudanças nos padrões nacionais de segurança de elevadores

um. Vários anos atrás, o padrão nacional adicionou requisitos para proteção contra movimentos involuntários de veículos em elevadores (UCMP). Os produtos de elevadores de carga equipados com máquinas de tração com engrenagem helicoidal precisam ser equipados adicionalmente com garras de cabo ou de roldana para atender a este requisito padrão; enquanto as máquinas de tração síncrona de ímã permanente podem usar diretamente seus próprios freios como componentes executivos, o que facilita ainda mais a aplicação de máquinas de tração síncrona de ímã permanente em elevadores de carga.

b. A isenção para a área dos elevadores de automóveis foi cancelada

• Na versão antiga da norma nacional GB 7588-2003, a Seção 8.2.2 estipulava que a área dos elevadores de carga poderia ser adequadamente relaxada sob a condição de "controle efetivo".

• A nova versão da norma nacional GB 7588.1-2020 (doravante denominada "Nova Norma Nacional") eliminou a disposição de isenção na GB 7588-2003 que permite a área de elevadores de carros que excedem a norma sob "controle efetivo". Ou seja, pela Nova Norma Nacional, os elevadores de carros também devem ser configurados de acordo com a área e capacidade de carga correspondentes aos elevadores de carga padrão.

• Como resultado, edifícios que originalmente configuravam elevadores para carros pequenos em 3T (com área excessiva) de acordo com a antiga norma agora só podem ser configurados com elevadores de 10T ou superiores de acordo com a Nova Norma Nacional.

3. Requisitos para Conservação de Energia Verde e Proteção Ambiental

Os motores síncronos de ímã permanente apresentam alta eficiência, conservação de energia, proteção ambiental e alta relação custo-benefício. Comparados aos motores de indução tradicionais, os motores síncronos de ímã permanente apresentam maior eficiência, economizando no consumo de energia em aproximadamente 20-30%. Isso ocorre porque os motores síncronos de ímã permanente adotam excitação de ímã permanente, o que reduz o fluxo de vazamento e a perda de ferro, melhorando ainda mais a eficiência. Este recurso de alta eficiência é de grande importância para as indústrias modernas, transportes e outros campos, pois pode reduzir significativamente o consumo de energia e melhorar a eficiência da produção. O autor prevê que, no futuro, as máquinas de tração síncrona de ímã permanente continuarão a ocupar ainda mais a participação de mercado das máquinas de tração com engrenagem helicoidal e se tornarão a principal aplicação em elevadores de carga.

4. Vantagens das máquinas de tração para elevador de carga Nidec KDS

um. Segmentação e cobertura de mercado mais precisa e abrangente

A Nidec KDS está localizada no distrito de Shunde, cidade de Foshan, a área central da Grande Baía, que está na vanguarda do mercado "Industrial Upstairs". Para atender à demanda do mercado por elevadores de carga em edifícios altos, a Nidec KDS já planejou totalmente um plano de desenvolvimento de produto para substituir as máquinas originais de tração com engrenagem helicoidal por máquinas de tração síncrona de ímã permanente sem engrenagens já em 2017, de modo a atender às necessidades de aplicação do mercado de elevadores de carga. Os modelos de produtos de máquinas de tração para elevadores de carga Nidec KDS cobrem uma gama completa de 2T a 50T, com base em diferentes taxas de tração e velocidades. As taxas de tração flexíveis podem atender às diversas necessidades de projeto dos clientes, permitindo-lhes selecionar com mais facilidade máquinas de tração econômicas e adequadas às suas aplicações.

Gama de produtos de máquinas de tração para elevador de carga Nidec KDS

b. Processos de projeto rigorosos para garantir a confiabilidade e segurança de esquemas e aplicações de projeto

1. Projeto da capacidade de tração e fator de segurança do cabo de aço

As máquinas de tração para elevadores de carga geralmente adotam uma relação de tração de 4:1 ou até superior. Além disso, o carro é relativamente leve, o que pode levar a uma capacidade de tração insuficiente. Portanto, é necessário calcular e verificar com base na configuração do elevador.

Geralmente existem duas soluções:

• (1) Adote uma ranhura em forma de U: um ângulo de entalhe β maior pode melhorar a capacidade de tração.

• (2) Adote uma ranhura entalhada em forma de V: é necessário considerar a correspondência entre o ângulo do entalhe β e o ângulo da ranhura γ, e a ranhura do cabo não requer tratamento de endurecimento (para reduzir custos), ao calcular o fator de segurança do cabo de aço. Devido ao grande número de roldanas de retorno nos elevadores de carga, o cabo de aço deve ter um fator de segurança mais alto. A adoção de tipos de ranhuras especiais para atender à capacidade de tração, juntamente com a alteração no número equivalente de roldanas de tração com ranhura em forma de V especificadas em GB/T 7588.2-2020, resulta em um maior fator de segurança exigido para o cabo de aço.

2. Requisitos de capacidade de frenagem, capacidade de sobrecarga e eficiência energética

Os elevadores de carga geralmente têm uma altura de elevação relativamente pequena e um ciclo de trabalho baixo, portanto geram relativamente pouco calor. Algumas pessoas tendem a projetar máquinas de tração para elevadores de carga com base em máquinas de tração para elevadores de passageiros, mas tais mudanças no projeto levarão a uma série de problemas. Por exemplo, se os materiais eletromagnéticos forem reduzidos com base no alto ciclo de trabalho original, é fácil causar capacidade de sobrecarga e eficiência energética insuficientes; alternativamente, se um modelo de carga pequena com um ciclo de trabalho alto for usado como substituto, a carga do eixo, o número de cabos de aço, a capacidade de frenagem, a capacidade de sobrecarga e a eficiência energética podem não atender aos requisitos.

Portanto, ao projetar máquinas de tração para elevadores de carga, os fatores acima devem ser avaliados e, se necessário, o desenvolvimento e o projeto do produto devem ser realizados novamente de acordo com os requisitos especiais das máquinas de tração para elevadores de carga.

3. Torque de Frenagem Dinâmico

De acordo com os requisitos das especificações de tipo e regulamentos de inspeção, quando o freio da máquina de tração serve como componente de desaceleração do dispositivo de proteção contra excesso de velocidade ascendente da cabine ou como componente de parada do dispositivo de proteção contra movimento não intencional da cabine, o elevador deve ser equipado com dispositivos de frenagem adicionais. Em circunstâncias normais, as máquinas de tração síncrona de ímã permanente adotam a frenagem dinâmica (curto-circuitando os enrolamentos do motor) como solução, mas deve-se notar que o projeto eletromagnético e estrutural da máquina de tração deve ser capaz de suportar o impacto da frenagem dinâmica.

Devido à pequena quantidade de calor gerada, as máquinas de tração de elevadores de carga utilizam menos materiais eletromagnéticos, o que pode levar a um torque de frenagem dinâmico insuficiente. Neste caso, o problema deve ser resolvido aumentando a densidade de fluxo do entreferro. Sob a condição dos mesmos materiais eletromagnéticos, o torque de frenagem dinâmica dos enrolamentos concentrados é menor do que o dos enrolamentos distribuídos e é mais difícil de melhorar. Portanto, ferramentas de análise de elementos finitos de campo eletromagnético precisam ser utilizadas para otimizar o esquema eletromagnético. O torque de frenagem dinâmico do protótipo é testado por meio de testes de tipo, e o torque de frenagem dinâmico das máquinas de tração produzidas em massa é garantido por meio do controle EMF (força eletromotriz).

4. Qualidade dos dispositivos de carga e descarga

As máquinas de tração para elevadores de carga têm uma grande capacidade de carga e exigem uma carga de eixo maior do que as máquinas de tração convencionais, o que significa que precisam de maior força de tração e roldanas de tração mais resistentes ao desgaste durante a operação em alta velocidade. O último GB/T 7588.1-2020 estipula que ao adotar 5.4.2.2.1(b) (ou seja, considerando a massa do dispositivo de carga e descarga e a carga nominal separadamente), requisitos mais elevados são apresentados para a carga do eixo da máquina de tração, capacidade de frenagem (especialmente quando o freio serve como componente executivo para proteção contra movimentos não intencionais do carro) e capacidade de tração, que precisam ser calculados e verificados de forma independente.

c. Otimização de custos e esquemas eletromagnéticos

Nidec KDS usa software avançado para realizar análises de elementos finitos para campo eletromagnético e projeto de resistência mecânica. Isso otimiza e aumenta a resistência da máquina de tração, equilibra a otimização do desempenho com a competitividade de custos e reduz significativamente o ciclo de P&D da máquina de tração.

• Análise de elementos finitos de campos eletromagnéticos

• Análise de elementos finitos de resistência mecânica

◦ Base da máquina

◦ Centro

Para se alinhar com a estratégia nacional de "Industrial Upstairs" e a direção geral de conservação de energia e proteção ambiental, os fabricantes integrais de elevadores adotam máquinas de tração síncrona de ímã permanente de alta eficiência e economia de energia em seus projetos. Isto garante um desempenho estável e confiável do elevador integral, operação suave, alta eficiência de transporte, conservação de energia e proteção ambiental. As máquinas de tração da série de elevadores de carga Nidec KDS podem atender aos requisitos de carga de elevadores de carga de 2T a 50T por meio de diferentes esquemas de taxa de tração, com uma velocidade máxima de até 3m/s. Eles são totalmente capazes de atender aos requisitos de transporte de elevadores de carga de vários parques industriais e também podem fornecer aos clientes uma experiência de seleção completa e sem complicações. A Nidec KDS sempre aderiu à filosofia empresarial de "Qualidade em Primeiro Lugar, Sucesso do Cliente". No futuro desenvolvimento do mercado, trabalharemos em conjunto com os clientes para fornecer mais e melhores soluções para "Industrial Upstairs".