Come selezionare le macchine di trazione per i montacarichi negli edifici industriali a più piani

Astratto:Al fine di risparmiare terreno, la promozione delle operazioni industriali in grattacieli (denominati "Industrial Upstairs") è stata una direzione politica nazionale negli ultimi anni. Sulla base dei requisiti per gli ascensori (montacarichi) nell'ambito dell'iniziativa "Industrial Upstairs" e del trend di sviluppo dei montacarichi negli ultimi anni, questo documento propone punti di vista su come le macchine di trazione possono adattarsi meglio allo sviluppo di montacarichi di grande tonnellaggio e ad alta velocità, con l'obiettivo di fornire riferimenti pertinenti e assistenza ai produttori di ascensori integrali.

Parole chiave:Piano superiore industriale; montacarichi; efficienza dei trasporti; capacità di trazione; capacità di sovraccarico; capacità di frenatura; schema elettromagnetico; risparmio energetico e tutela dell’ambiente

1. Tendenza interna alla trasformazione dell’edilizia industriale

Negli ultimi anni, con la continua espansione della scala di sviluppo urbano, le risorse territoriali sono diventate sempre più scarse e l’offerta di terreni industriali è stata scarsa. Il modello tradizionale di sviluppo della fabbrica ha imposto una maggiore pressione sulle imprese per ottenere spazio per la sopravvivenza industriale. Allo stesso tempo, le industrie emergenti caratterizzate dall’integrazione transfrontaliera di nuove e alte tecnologie hanno requisiti più elevati per l’ambiente spaziale di produzione e ricerca e sviluppo, nonché per gli standard di costruzione delle fabbriche.

In questo contesto, una nuova tendenza di “Industrial Upstairs” è emersa nelle regioni del delta del fiume Pearl e del delta del fiume Yangtze, dove la base industriale è relativamente sviluppata. "Industrial Upstairs" è anche conosciuto come fabbriche di grattacieli, fabbriche verticali o fabbriche aeree. In sostanza, si riferisce a grattacieli industriali. In generale, "Industrial Upstairs" significa spostare apparecchiature di produzione relativamente leggere e con basse vibrazioni su piani alti per realizzare uno sviluppo tridimensionale. Questo concetto è stato proposto per la prima volta da Shenzhen, che ha trasferito nei grattacieli i collegamenti di ricerca e sviluppo e di produzione di industrie di fascia alta come la nuova generazione di tecnologia dell’informazione e intelligenza artificiale. Derivato dall’integrazione tra industria e città, nonché dal rinnovamento urbano, questo modello non solo crea un gran numero di spazi industriali per parchi aziendali, migliorando efficacemente il rapporto tra terreni e l’efficienza di utilizzo, ma impone anche un aggiustamento della struttura industriale e una trasformazione aziendale, alleviando la contraddizione tra sviluppo economico e carenza di terra.

Pertanto, le fabbriche dei parchi industriali di nuova progettazione sono solitamente fabbriche a molti piani con un'altezza superiore a 24 metri o un numero di piani pari o superiore a 6. Tali fabbriche a molti piani richiedono il supporto di ascensori ad alta velocità e di grande tonnellaggio per soddisfare le esigenze di trasporto verticale delle fabbriche. (L'immagine sotto mostra un esempio di vista esterna di un moderno parco industriale in una determinata regione.)

2. Modifiche ai montacarichi per soddisfare i nuovi requisiti di fabbrica

Per adattarsi al "piano superiore industriale" e risolvere il collo di bottiglia del trasporto verticale degli stabilimenti industriali a molti piani, il mercato nazionale dei montacarichi ha assistito ai seguenti cambiamenti:

Modifiche alla capacità di carico del montacarichi

La domanda di ascensori con una capacità di carico aumentata dagli originali 2T-3T a 3T-5T, o anche con tonnellaggi maggiori, è aumentata notevolmente. Anche le imprese di ascensori nazionali hanno successivamente ottenuto la qualificazione per montacarichi da 10T. Recentemente, un noto marchio nazionale di montacarichi ha lanciato un montacarichi da 42T e ha ottenuto la relativa certificazione di prova di tipo nazionale.

Cambiamenti nella velocità dell'elevatore merci

La velocità standard di un ascensore è determinata da fattori quali il tipo di ascensore, l'altezza del pavimento e la capacità di carico. In generale, più alto è il piano e maggiore è il carico, maggiore può essere la velocità dell'ascensore. In passato, a causa dell'altezza relativamente bassa del pavimento delle fabbriche, la velocità della maggior parte dei montacarichi veniva selezionata nell'intervallo compreso tra 0,25 m/s e 0,63 m/s. Con il continuo aumento dell'altezza del pavimento della fabbrica, l'altezza di sollevamento dei montacarichi è aumentata e anche la velocità dell'ascensore è stata aumentata a 0,5 m/s - 1 m/s o anche di più per migliorare l'efficienza del trasporto.

Cambiamenti negli standard nazionali di sicurezza degli ascensori

UN. Diversi anni fa, lo standard nazionale ha aggiunto i requisiti per la protezione del movimento accidentale delle auto negli ascensori (UCMP). I prodotti montacarichi dotati di macchine con trazione a vite senza fine devono essere inoltre dotati di pinze per funi o pinze per pulegge per soddisfare questo requisito standard; mentre le macchine a trazione sincrona a magnete permanente possono utilizzare direttamente i propri freni come componenti esecutivi, il che facilita ulteriormente l'applicazione delle macchine a trazione sincrona a magnete permanente nei montacarichi.

B. Cancellata la deroga per la zona degli ascensori per auto

• Nella vecchia versione della norma nazionale GB 7588-2003, paragrafo 8.2.2 si stabiliva che il settore dei montacarichi potesse essere opportunamente allentato a condizione di un "controllo efficace".

• La nuova versione della norma nazionale GB 7588.1-2020 (di seguito denominata "Nuova norma nazionale") ha eliminato la disposizione di esenzione contenuta nella norma GB 7588-2003 che consente l'area degli ascensori per auto che supera la norma sotto "controllo effettivo". Cioè, secondo il Nuovo Standard Nazionale, anche gli ascensori per auto devono essere configurati in conformità con l'area e la capacità di carico corrispondenti ai montacarichi standard.

• Di conseguenza, gli edifici che originariamente configuravano ascensori per piccole auto a 3T (con area eccessiva) secondo il vecchio standard possono ora essere configurati solo con ascensori da 10T o superiori in conformità con il Nuovo Standard Nazionale.

3. Requisiti per la conservazione dell'energia verde e la protezione ambientale

I motori sincroni a magneti permanenti sono caratterizzati da alta efficienza, risparmio energetico, protezione ambientale ed elevato rapporto costo-efficacia. Rispetto ai tradizionali motori a induzione, i motori sincroni a magneti permanenti hanno un'efficienza maggiore, risparmiando sul consumo energetico di circa il 20-30%. Questo perché i motori sincroni a magnete permanente adottano l'eccitazione a magnete permanente, che riduce il flusso di dispersione e la perdita di ferro, migliorando ulteriormente l'efficienza. Questa funzionalità ad alta efficienza è di grande importanza per le industrie moderne, i trasporti e altri campi, poiché può ridurre significativamente il consumo energetico e migliorare l’efficienza produttiva. L'autore prevede che in futuro le macchine per trazione sincrona a magneti permanenti continueranno a occupare ulteriormente la quota di mercato delle macchine per trazione a vite senza fine e diventeranno l'applicazione principale nei montacarichi.

4. Vantaggi delle macchine di trazione per ascensori Nidec KDS

UN. Segmentazione e copertura del mercato più precise e più ampie

Nidec KDS ha sede nel distretto di Shunde, nella città di Foshan, l'area centrale della Greater Bay Area, che è in prima linea nel mercato "Industrial Upstairs". Per soddisfare la domanda del mercato di montacarichi in grattacieli, Nidec KDS ha già pianificato completamente un piano di sviluppo del prodotto per sostituire le macchine di trazione originali con ingranaggi a vite senza fine con macchine di trazione sincrone a magneti permanenti senza ingranaggi già nel 2017, in modo da soddisfare le esigenze applicative del mercato dei montacarichi. I modelli di macchine per trazione per ascensori Nidec KDS coprono una gamma completa da 2T a 50T, in base a diversi rapporti di trazione e velocità. I rapporti di trazione flessibili possono soddisfare le diverse esigenze di progettazione dei clienti, consentendo loro di selezionare più facilmente macchine di trazione economicamente vantaggiose adatte alle loro applicazioni.

Gamma di prodotti di macchine per trazione per ascensori per carichi Nidec KDS

B. Processi di progettazione rigorosi per garantire l'affidabilità e la sicurezza degli schemi e delle applicazioni di progettazione

1. Progettazione della capacità di trazione e del fattore di sicurezza della fune metallica

Le macchine di trazione per montacarichi generalmente adottano un rapporto di trazione di 4:1 o anche superiore. Inoltre, l’auto è relativamente leggera, il che può portare ad una capacità di trazione insufficiente. Pertanto è necessario calcolare e verificare in base alla configurazione dell'ascensore.

In genere le soluzioni sono due:

• (1) Adotta una scanalatura a forma di U: un angolo di intaglio β maggiore può migliorare la capacità di trazione.

• (2) Adottare una scanalatura a V dentellata: è necessario considerare la corrispondenza tra l'angolo dell'intaglio β e l'angolo della scanalatura γ, e la scanalatura della fune non richiede un trattamento di indurimento (per ridurre i costi), mentre si calcola il fattore di sicurezza della fune metallica. A causa dell'elevato numero di pulegge di rinvio nei montacarichi, la fune metallica deve avere un fattore di sicurezza più elevato. L'adozione di tipi di scanalature speciali per soddisfare la capacità di trazione, insieme alla modifica del numero equivalente di pulegge di trazione con scanalatura a V specificate in GB/T 7588.2-2020, si traduce in un fattore di sicurezza richiesto più elevato per la fune metallica.

2. Requisiti per capacità di frenatura, capacità di sovraccarico ed efficienza energetica

I montacarichi generalmente hanno un'altezza di sollevamento relativamente piccola e un ciclo di lavoro basso, quindi generano relativamente poco calore. Alcune persone tendono a progettare macchine per la trazione di ascensori merci basate su macchine per la trazione di ascensori per passeggeri, ma tali modifiche alla progettazione porteranno a una serie di problemi. Ad esempio, se i materiali elettromagnetici vengono ridotti sulla base del ciclo di lavoro elevato originale, è facile causare capacità di sovraccarico ed efficienza energetica insufficienti; in alternativa, se in sostituzione viene utilizzato un modello per carichi ridotti con un ciclo di lavoro elevato, il carico sull'albero, il numero di funi metalliche, la capacità di frenatura, la capacità di sovraccarico e l'efficienza energetica potrebbero non soddisfare i requisiti.

Pertanto, durante la progettazione delle macchine di trazione per montacarichi, è necessario valutare i fattori di cui sopra e, se necessario, lo sviluppo e la progettazione del prodotto devono essere eseguiti nuovamente in conformità con i requisiti speciali delle macchine di trazione per montacarichi.

3. Coppia frenante dinamica

Secondo i requisiti delle specifiche di tipo e delle norme di ispezione, quando il freno della macchina di trazione funge da componente di decelerazione del dispositivo di protezione da sovravelocità in salita della cabina o da componente di arresto del dispositivo di protezione dal movimento involontario della cabina, l'ascensore deve essere dotato di dispositivi di frenatura aggiuntivi. In circostanze normali, le macchine di trazione sincrone a magneti permanenti adottano come soluzione la frenatura dinamica (cortocircuitando gli avvolgimenti del motore), ma va notato che il design elettromagnetico e strutturale della macchina di trazione dovrebbe essere in grado di resistere all'impatto della frenata dinamica.

A causa della piccola quantità di calore generato, le macchine per la trazione degli ascensori merci utilizzano meno materiali elettromagnetici, il che può portare a una coppia frenante dinamica insufficiente. In questo caso il problema dovrebbe essere risolto aumentando la densità del flusso del traferro. Nelle condizioni degli stessi materiali elettromagnetici, la coppia frenante dinamica degli avvolgimenti concentrati è inferiore a quella degli avvolgimenti distribuiti ed è più difficile da migliorare. Pertanto, è necessario utilizzare strumenti di analisi degli elementi finiti del campo elettromagnetico per ottimizzare lo schema elettromagnetico. La coppia frenante dinamica del prototipo viene testata tramite prove di tipo e la coppia frenante dinamica delle macchine di trazione prodotte in serie è garantita dal controllo della forza elettromotrice (back EMF).

4. Qualità dei dispositivi di carico e scarico

Le macchine di trazione per montacarichi hanno una grande capacità di carico e richiedono un carico sull'albero maggiore rispetto alle macchine di trazione convenzionali, il che significa che necessitano di una maggiore forza di trazione e di pulegge di trazione più resistenti all'usura durante il funzionamento ad alta velocità. L'ultimo GB/T 7588.1-2020 stabilisce che quando si adotta 5.4.2.2.1(b) (ovvero, considerando la massa del dispositivo di carico e scarico e il carico nominale separatamente), vengono proposti requisiti più elevati per il carico sull'albero della macchina di trazione, la capacità di frenatura (soprattutto quando il freno funge da componente esecutivo per la protezione del movimento involontario della vettura) e la capacità di trazione, che devono essere calcolati e verificati in modo indipendente.

C. Ottimizzazione dei costi e dello schema elettromagnetico

Nidec KDS utilizza software avanzato per condurre analisi agli elementi finiti per la progettazione del campo elettromagnetico e della resistenza meccanica. Ciò ottimizza e migliora la resistenza della macchina di trazione, bilancia l'ottimizzazione delle prestazioni con la competitività dei costi e riduce significativamente il ciclo di ricerca e sviluppo della macchina di trazione.

• Analisi agli elementi finiti dei campi elettromagnetici

• Analisi agli elementi finiti della resistenza meccanica

◦ Basamento della macchina

◦ Mozzo

Per allinearsi alla strategia nazionale "Industrial Upstairs" e alla direzione generale del risparmio energetico e della protezione ambientale, i produttori di ascensori integrali adottano macchine di trazione sincrone a magneti permanenti ad alta efficienza e risparmio energetico nei loro progetti. Ciò garantisce prestazioni stabili e affidabili dell'ascensore integrale, funzionamento regolare, elevata efficienza di trasporto, risparmio energetico e protezione ambientale. Le macchine di trazione della serie di montacarichi Nidec KDS possono coprire i requisiti di carico dei montacarichi da 2 T a 50 T attraverso diversi schemi di rapporti di trazione, con una velocità massima fino a 3 m/s. Sono pienamente in grado di soddisfare le esigenze di trasporto di montacarichi di vari parchi industriali e possono anche fornire ai clienti un'esperienza di selezione unica e senza problemi. Nidec KDS ha sempre aderito alla filosofia aziendale di "Qualità prima di tutto, successo del cliente". Nel futuro sviluppo del mercato, lavoreremo insieme ai clienti per fornire soluzioni sempre migliori per "Industrial Upstairs".