So wählen Sie Antriebsmaschinen für Lastenaufzüge in mehrstöckigen Fabrikgebäuden aus

Abstrakt:Um Flächen einzusparen, war die Förderung von Industriebetrieben in Hochhäusern (sogenannte „Industrial Upstairs“) in den letzten Jahren eine nationale politische Richtung. Basierend auf den Anforderungen an Aufzüge (Lastenaufzüge) im Rahmen der Initiative „Industrial Upstairs“ und dem Entwicklungstrend bei Lastenaufzügen in den letzten Jahren werden in diesem Papier Standpunkte dargelegt, wie Traktionsmaschinen besser an die Entwicklung von Lastenaufzügen mit großer Tonnage und hoher Geschwindigkeit angepasst werden können, mit dem Ziel, relevante Referenzen und Unterstützung für Hersteller integrierter Aufzüge bereitzustellen.

Schlüsselwörter:Industrie im Obergeschoss; Lastenaufzug; Transporteffizienz; Traktionskapazität; Überlastfähigkeit; Bremsleistung; elektromagnetisches Schema; Energieeinsparung und Umweltschutz

1. Inländischer Trend zur Umgestaltung von Fabrikgebäuden

In den letzten Jahren sind die Landressourcen mit der kontinuierlichen Ausweitung des Stadtentwicklungsmaßstabs immer knapper geworden und das Angebot an Industrieflächen war knapp. Das traditionelle Fabrikentwicklungsmodell hat einen größeren Druck auf Unternehmen ausgeübt, Raum für das industrielle Überleben zu schaffen. Gleichzeitig stellen aufstrebende Industrien mit grenzüberschreitender Integration von Hoch- und Neutechnologien höhere Anforderungen an die räumliche Umgebung von Produktion und Forschung und Entwicklung sowie an Fabrikbaustandards.

Vor diesem Hintergrund hat sich in den Regionen Perlflussdelta und Jangtse-Delta, wo die Industriebasis relativ entwickelt ist, ein neuer Trend des „Industrial Upstairs“ herausgebildet. „Industrial Upstairs“ wird auch als Wolkenkratzerfabrik, Vertikalfabrik oder Luftfabrik bezeichnet. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um industrielle Hochhäuser. Im Allgemeinen bedeutet „Industrial Upstairs“, Produktionsanlagen mit relativ geringem Gewicht und geringer Vibration in hohe Stockwerke zu verlagern, um eine dreidimensionale Entwicklung zu realisieren. Dieses Konzept wurde erstmals von Shenzhen vorgeschlagen, das die F&E- und Produktionsverbindungen von High-End-Industrien wie der neuen Generation von Informationstechnologie und künstlicher Intelligenz in Wolkenkratzer verlegte. Dieses aus der Integration von Industrie und Stadt sowie der Stadterneuerung abgeleitete Modell schafft nicht nur eine große Anzahl von Fabrikflächen für Unternehmensparks, wodurch das Grundstücksverhältnis und die Nutzungseffizienz effektiv verbessert werden, sondern erzwingt auch die Anpassung der Industriestruktur und die Unternehmenstransformation und mildert den Widerspruch zwischen wirtschaftlicher Entwicklung und Landknappheit.

Daher handelt es sich bei neu geplanten Industrieparkfabriken in der Regel um Hochhausfabriken mit einer Höhe von mehr als 24 Metern oder einer Etagenzahl von 6 oder mehr. Solche Hochhausfabriken erfordern unterstützende Hochgeschwindigkeitsaufzüge mit großer Tonnage, um den vertikalen Transportbedarf der Fabriken zu decken. (Das Bild unten zeigt eine Außenansicht eines Beispiels eines modernen Industrieparks in einer bestimmten Region.)

2. Änderungen an Lastenaufzügen zur Erfüllung neuer Fabrikanforderungen

Um sich an „Industrial Upstairs“ anzupassen und den vertikalen Transportengpass von Hochhaus-Industriefabriken zu lösen, hat der inländische Lastenaufzugsmarkt die folgenden Veränderungen erlebt:

Änderungen der Tragfähigkeit von Lastenaufzügen

Die Nachfrage nach Aufzügen mit einer Tragfähigkeit von ursprünglich 2T-3T auf 3T-5T oder sogar größere Tonnagen ist stark gestiegen. Auch inländische Aufzugsunternehmen haben sukzessive Qualifikationen für 10T-Lastenaufzüge erworben. Kürzlich hat eine bekannte inländische Marke für Lastenaufzüge einen 42-Tonnen-Lastenaufzug auf den Markt gebracht und die entsprechende nationale Typprüfzertifizierung erhalten.

Änderungen der Geschwindigkeit von Lastenaufzügen

Die Standardgeschwindigkeit eines Aufzugs wird durch Faktoren wie Aufzugstyp, Stockwerkshöhe und Tragfähigkeit bestimmt. Generell gilt: Je höher das Stockwerk und je größer die Last, desto höher kann die Aufzugsgeschwindigkeit sein. Aufgrund der relativ geringen Bodenhöhe von Fabriken wurde die Geschwindigkeit der meisten Lastenaufzüge in der Vergangenheit im Bereich von 0,25 m/s bis 0,63 m/s gewählt. Mit der kontinuierlichen Erhöhung der Fabrikhallenhöhe ist die Hubhöhe von Lastenaufzügen höher geworden, und auch die Aufzugsgeschwindigkeit wurde auf 0,5 m/s – 1 m/s oder sogar höher erhöht, um die Transporteffizienz zu verbessern.

Änderungen der nationalen Sicherheitsstandards für Aufzüge

A. Vor einigen Jahren wurden in der nationalen Norm Anforderungen für den Schutz vor unbeabsichtigter Bewegung von Aufzügen (UCMP) hinzugefügt. Lastenaufzugsprodukte, die mit Schneckengetriebe-Traktionsmaschinen ausgestattet sind, müssen zusätzlich mit Seilgreifern oder Scheibengreifern ausgestattet sein, um diese Standardanforderung zu erfüllen; während Permanentmagnet-Synchron-Traktionsmaschinen ihre eigenen Bremsen direkt als ausführende Komponenten nutzen können, was den Einsatz von Permanentmagnet-Synchron-Traktionsmaschinen in Lastenaufzügen weiter erleichtert.

B. Die Ausnahmeregelung für den Bereich Autoaufzüge wurde aufgehoben

• In der alten Fassung der nationalen Norm GB 7588-2003 wurde in Abschnitt 8.2.2 festgelegt, dass der Bereich von Lastenaufzügen unter der Bedingung einer „wirksamen Kontrolle“ angemessen gelockert werden kann.

• Die neue Version der nationalen Norm GB 7588.1-2020 (im Folgenden als „neue nationale Norm“ bezeichnet) hat die Ausnahmebestimmung in GB 7588-2003 gestrichen, die den Bereich von Autoaufzügen, die über die Norm hinausgehen, unter „wirksame Kontrolle“ stellt. Das heißt, nach der neuen nationalen Norm müssen auch Autoaufzüge entsprechend der Fläche und Tragfähigkeit entsprechend den Standard-Lastenaufzügen konfiguriert werden.

• Infolgedessen können Gebäude, in denen ursprünglich Aufzüge für Kleinwagen mit 3T (mit übermäßiger Fläche) gemäß dem alten Standard konfiguriert waren, jetzt nur noch mit Aufzügen von 10T oder mehr gemäß dem neuen nationalen Standard konfiguriert werden.

3. Anforderungen an die Einsparung grüner Energie und den Umweltschutz

Permanentmagnet-Synchronmotoren zeichnen sich durch hohe Effizienz, Energieeinsparung, Umweltschutz und hohe Kosteneffizienz aus. Im Vergleich zu herkömmlichen Induktionsmotoren haben Permanentmagnet-Synchronmotoren einen höheren Wirkungsgrad und senken den Energieverbrauch um etwa 20–30 %. Dies liegt daran, dass Permanentmagnet-Synchronmotoren eine Permanentmagneterregung nutzen, was den Streufluss und den Eisenverlust reduziert und so den Wirkungsgrad weiter verbessert. Diese hocheffiziente Funktion ist für die moderne Industrie, das Transportwesen und andere Bereiche von großer Bedeutung, da sie den Energieverbrauch erheblich senken und die Produktionseffizienz verbessern kann. Der Autor prognostiziert, dass Permanentmagnet-Synchron-Traktionsmaschinen in Zukunft weiterhin den Marktanteil von Schneckengetriebe-Traktionsmaschinen einnehmen und zur Hauptanwendung in Lastenaufzügen werden werden.

4. Vorteile der Nidec KDS-Traktionsmaschinen für Lastenaufzüge

A. Präzisere und umfassendere Marktsegmentierung und -abdeckung

Nidec KDS befindet sich im Bezirk Shunde der Stadt Foshan, dem Kerngebiet der Greater Bay Area, das an der Spitze des Marktes „Industrial Upstairs“ steht. Um der Marktnachfrage nach Lastenaufzügen in Hochhäusern gerecht zu werden, hat Nidec KDS bereits einen vollständigen Produktentwicklungsplan geplant, um bereits 2017 die ursprünglichen Schneckengetriebe-Traktionsmaschinen durch getriebelose Permanentmagnet-Synchron-Traktionsmaschinen zu ersetzen und so den Anwendungsanforderungen des Lastenaufzugsmarkts gerecht zu werden. Die Produktmodelle der Nidec KDS-Traktionsmaschinen für Lastenaufzüge decken einen vollständigen Bereich von 2 t bis 50 t ab, basierend auf unterschiedlichen Traktionsverhältnissen und Geschwindigkeiten. Die flexiblen Traktionsverhältnisse können den unterschiedlichen Designanforderungen der Kunden gerecht werden und ermöglichen ihnen so eine einfachere Auswahl kostengünstiger Traktionsmaschinen, die für ihre Anwendungen geeignet sind.

Produktpalette von Nidec KDS-Traktionsmaschinen für Lastenaufzüge

B. Strenge Designprozesse zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Designschemata und -anwendungen

1. Auslegung der Zugkraft und des Sicherheitsfaktors des Drahtseils

Traktionsmaschinen für Lastenaufzüge verwenden im Allgemeinen ein Traktionsverhältnis von 4:1 oder sogar höher. Darüber hinaus ist das Auto relativ leicht, was zu einer unzureichenden Traktionskapazität führen kann. Daher ist eine Berechnung und Überprüfung anhand der Aufzugskonfiguration erforderlich.

Im Allgemeinen gibt es zwei Lösungen:

• (1) Verwenden Sie eine U-förmige Nut: Ein größerer Kerbenwinkel β kann die Traktionskapazität verbessern.

• (2) Nehmen Sie eine gekerbte V-förmige Rille an: Bei der Berechnung des Sicherheitsfaktors des Drahtseils muss die Übereinstimmung zwischen dem Kerbenwinkel β und dem Rillenwinkel γ berücksichtigt werden, und die Seilrille erfordert keine Härtungsbehandlung (um die Kosten zu senken). Aufgrund der großen Anzahl von Umlenkrollen in Lastenaufzügen muss das Drahtseil einen höheren Sicherheitsfaktor aufweisen. Die Einführung spezieller Rillentypen zur Erfüllung der Traktionskapazität führt zusammen mit der Änderung der entsprechenden Anzahl von V-förmigen Rillen-Traktionsscheiben gemäß GB/T 7588.2-2020 zu einem höheren erforderlichen Sicherheitsfaktor für das Drahtseil.

2. Anforderungen an Bremsleistung, Überlastfähigkeit und Energieeffizienz

Lastenaufzüge haben im Allgemeinen eine relativ geringe Hubhöhe und eine geringe Einschaltdauer, sodass sie relativ wenig Wärme erzeugen. Manche Leute neigen dazu, Traktionsmaschinen für Lastenaufzüge auf der Grundlage von Traktionsmaschinen für Personenaufzüge zu konstruieren, aber solche Konstruktionsänderungen führen zu einer Reihe von Problemen. Wenn beispielsweise elektromagnetische Materialien auf der Grundlage der ursprünglichen hohen Einschaltdauer reduziert werden, kann es leicht zu einer unzureichenden Überlastfähigkeit und Energieeffizienz kommen; Alternativ kann es bei der Verwendung eines Kleinlastmodells mit hoher Einschaltdauer als Ersatz dazu kommen, dass Wellenlast, Anzahl der Drahtseile, Bremsleistung, Überlastfähigkeit und Energieeffizienz nicht den Anforderungen entsprechen.

Daher sollten bei der Konstruktion von Traktionsmaschinen für Lastenaufzüge die oben genannten Faktoren bewertet und gegebenenfalls die Produktentwicklung und das Design erneut gemäß den besonderen Anforderungen von Traktionsmaschinen für Lastenaufzüge durchgeführt werden.

3. Dynamisches Bremsmoment

Gemäß den Anforderungen der Typenspezifikationen und Inspektionsvorschriften muss der Aufzug mit zusätzlichen Bremsvorrichtungen ausgestattet sein, wenn die Bremse der Traktionsmaschine als Verzögerungskomponente der Vorrichtung zum Schutz vor Übergeschwindigkeit der Kabine nach oben oder als Stoppkomponente der Vorrichtung zum Schutz vor unbeabsichtigter Bewegung der Kabine dient. Unter normalen Umständen nutzen Permanentmagnet-Synchron-Traktionsmaschinen die dynamische Bremsung (durch Kurzschließen der Motorwicklungen) als Lösung, es ist jedoch zu beachten, dass die elektromagnetische und strukturelle Konstruktion der Traktionsmaschine in der Lage sein sollte, den Auswirkungen der dynamischen Bremsung standzuhalten.

Aufgrund der geringen erzeugten Wärmemenge werden in Traktionsmaschinen für Lastenaufzüge weniger elektromagnetische Materialien verwendet, was zu einem unzureichenden dynamischen Bremsmoment führen kann. In diesem Fall sollte das Problem durch eine Erhöhung der Luftspaltflussdichte gelöst werden. Unter der Bedingung der gleichen elektromagnetischen Materialien ist das dynamische Bremsmoment konzentrierter Wicklungen kleiner als das verteilter Wicklungen und lässt sich schwieriger verbessern. Daher müssen Finite-Elemente-Analysewerkzeuge für elektromagnetische Felder verwendet werden, um das elektromagnetische Schema zu optimieren. Das dynamische Bremsmoment des Prototyps wird durch Typtests getestet, und das dynamische Bremsmoment serienmäßig hergestellter Traktionsmaschinen wird durch Gegen-EMF-Steuerung (elektromotorische Kraft) sichergestellt.

4. Qualität der Be- und Entladegeräte

Traktionsmaschinen für Lastenaufzüge haben eine große Tragfähigkeit und erfordern eine höhere Wellenlast als herkömmliche Traktionsmaschinen, was bedeutet, dass sie im Hochgeschwindigkeitsbetrieb eine höhere Zugkraft und verschleißfestere Treibscheiben benötigen. Die neueste GB/T 7588.1-2020 legt fest, dass bei der Übernahme von 5.4.2.2.1(b) (d. h. bei separater Berücksichtigung der Masse der Lade- und Entladevorrichtung und der Nennlast) höhere Anforderungen an die Wellenlast der Traktionsmaschine, die Bremskapazität (insbesondere wenn die Bremse als ausführende Komponente für den Schutz vor unbeabsichtigter Fahrzeugbewegung) und die Traktionskapazität dient, die unabhängig berechnet und überprüft werden müssen.

C. Kosten- und elektromagnetische Schemaoptimierung

Nidec KDS verwendet fortschrittliche Software, um Finite-Elemente-Analysen für die Gestaltung elektromagnetischer Felder und der mechanischen Festigkeit durchzuführen. Dadurch wird die Festigkeit der Traktionsmaschine optimiert und erhöht, Leistungsoptimierung mit Kostenwettbewerbsfähigkeit in Einklang gebracht und der Forschungs- und Entwicklungszyklus der Traktionsmaschine erheblich verkürzt.

• Finite-Elemente-Analyse elektromagnetischer Felder

• Finite-Elemente-Analyse der mechanischen Festigkeit

◦ Maschinenbasis

◦ Hub

Im Einklang mit der nationalen Strategie „Industrial Upstairs“ und der allgemeinen Richtung der Energieeinsparung und des Umweltschutzes setzen Hersteller von Aufzugsintegrationen in ihren Konstruktionen hocheffiziente und energiesparende Permanentmagnet-Synchrontraktionsmaschinen ein. Dies gewährleistet eine stabile und zuverlässige Leistung des integrierten Aufzugs, einen reibungslosen Betrieb, eine hohe Transporteffizienz, Energieeinsparung und Umweltschutz. Die Traktionsmaschinen der Lastenaufzugsserie KDS von Nidec können die Lastanforderungen von Lastenaufzügen von 2 t bis 50 t durch verschiedene Traktionsverhältnisschemata mit einer Höchstgeschwindigkeit von bis zu 3 m/s abdecken. Sie sind in der Lage, die Transportanforderungen für Lastenaufzüge verschiedener Industrieparks vollständig zu erfüllen und können den Kunden außerdem eine unkomplizierte Auswahl aus einer Hand bieten. Nidec KDS hat sich stets an die Geschäftsphilosophie „Qualität zuerst, Kundenerfolg“ gehalten. In der zukünftigen Marktentwicklung werden wir gemeinsam mit Kunden daran arbeiten, mehr und bessere Lösungen für „Industrial Upstairs“ anzubieten.