Obecne rozwiązania w zakresie sterowania okrętowymi wciągarkami elektrycznymi zasługują na większą uwagę

Na morzu pojawia następna generacja wciągarek elektrycznych, która zastępuje starsze urządzenia elektryczne i hydrauliczne. Czy można sobie wyobrazić elektryczne wciągarki kotwiczne lub cumownicze bez żadnej hydrauliki, koderów silnika, czujników obciążeniowych lub regulatorów zewnętrznych? ABB takie ma w swojej ofercie. Posiadają one certyfikaty do zastosowań morskich i dostosowane są do wszelkich zadań okrętowych.

Wciągarki okrętowe to urządzenia pokładowe obsługujące czynności kotwiczenia i cumowania. Są one podstawowym wyposażeniem wszystkich jednostek morskich, przy czym najpopularniejsze pozostają tradycyjne wciągarki hydrauliczne. Praca wciągarki jest bardzo trudna pod kątem obsługi, ponieważ lina użyta do cumowania lub podnoszenia kotwicy poddawana jest ogromnym napięciom: przy niemal zerowym napięciu w początkowym etapie wciągania lina musi w ciągu zaledwie kilku sekund poradzić sobie z naprężeniem i momentem obrotowym sięgającym ekstremalnych wartości. Aby prawidłowo manewrować i zabezpieczyć wielką i ciężką jednostkę poruszającą się po powierzchni wody, należy mieć 100% i precyzyjną kontrolę nad ogromnymi siłami momentu obrotowego.

Olej hydrauliczny nadal dominuje (aż do teraz)

Elektryczne silniki 3-biegunowe ze stycznikami do wciągarek były już dostępne od wielu lat, podobnie jak elektryczne napędy o zmiennej prędkości oferujące podstawowe funkcjonalności. Chociaż te pierwsze generacje wciągarek napędzanych elektrycznie umożliwiały lepsze sterowanie i były przyjazne dla środowiska nie zostały powszechnie zaakceptowane. Silniki z rozruchem bezpośrednim (DOL) z 3 uzwojeniami z przeznaczeniem dla niskich prędkości także nie odniosły znacznego sukcesu, podobnie jak wczesne konstrukcje napędów VSD z wbudowanym sterownikiem PLC do pracy z wciągarką, silniki z koderami czy regulacja naciągu za pomocą czujniki obciążeniowych. 

Wady pierwszej generacji tych urządzeń to kosztowne silniki z 3 uzwojeniami, duży prąd rozruchowy, hałas oraz wymóg montowania szaf elektrycznych ze stycznikami dla każdego zestawu uzwojeń w silniku. Ponadto sterowanie zewnętrzne za pomocą starych kart kontrolnych niosło ze sobą problemy związane z serwisem, przeglądami i częściami zamiennymi. W pierwszych wciągarkach współpracujących z napędami VSD, sterowniki PLC, zewnętrzne czujniki obciążeniowe i kodery sprawiały, że systemy były skomplikowane i często zawodne. 

W efekcie, do niedawna jeszcze starsze instalacje hydrauliczne funkcjonowały na blisko 70% jednostek pływających na całym świecie. Jest to zrozumiałe mając na uwadze fakt, że konstruktorzy wciągarek, i oczywiście operatorzy statków, postępują bardzo ostrożnie w sprawach mających wpływ na ich wartościowe jednostki i ładunki. Okręty zdecydowanie nie są najlepszym miejscem do testowania nowości zanim nowości te nie przejdą długotrwałych prób popartych latami doświadczeń zarówno w obszarze sprzętu jak i oprogramowania. Aby stworzyć inteligentne i bezpieczne napędy dla urządzeń pokładowych ABB zdecydowało się podążać inną drogą.

Growing number of shipowners rely on electrically driven deck winches.

Inteligentne, w pełni zintegrowane sterowanie wciągarki elektrycznej

„Aby skutecznie przebić się ze swoją ofertą do sektora napędzanych elektrycznie wciągarek i doprowadzić do wyparcia starszych technologii hydraulicznych, zdecydowaliśmy, że musimy zaoferować coś więcej niż tylko podstawowe produkty, takie jak napędy i silniki,” wyjaśnia Mikael Holmberg, kierownik ABB ds. wciągarek okrętowych. „Aby naprawdę zyskać zaufanie projektantów urządzeń pokładowych i armatorów, potrzebowaliśmy dużego doświadczenia i wiedzy na temat zastosowań urządzeń pokładowych.” 

Aby pozyskać to zaufanie, ABB pracowało nad nowym zintegrowanym podejściem do operacji kotwiczenia, cumowania i innych zastosowań wciągarek pokładowych z zastosowaniem sterowania pracą silnika już od 2007 roku. Pracując ramę w ramię z wieloma największymi producentami wyciągarek dostępnych na rynku urządzeń pokładowych, ABB zyskała wgląd w to, jak najlepiej wykorzystać wiedzę światowego lidera w sektorze napędów i rozwiązań sterowania silnikiem. Rezultatem tych prac była nowa koncepcja wciągarki, znacznie różniąca się od poprzednich pionierskich projektów. Bazując na własnym rozwiązaniu bezpośredniego sterowania momentem (DTC), udało się uzyskać precyzyjne sterowanie silnikiem bez kodera i czujników i przy pełnym momencie obrotowym w całym zakresie prędkości.

Mikael Holmberg, Winch and Crane Market Manager at ABB Drives

Certyfikaty do zastosowań morskich i dogłębne zrozumienie potrzeb okrętowych

„Obok funkcji sterowania silnikiem, stworzyliśmy konkretne rozwiązanie do sterowania wciągarką we współpracy z wiodącymi producentami sprzętu. Przeanalizowaliśmy oczekiwania rynkowe i wdrożyliśmy je w napędzie, dopasowując zarówno sprzęt jak i oprogramowanie do czynności typowych dla pracy jednostek pływających i, można powiedzieć, zdołaliśmy przemówić do odbiorców ich własnym morskim językiem,” dodaje Mikael. „Dodatkowo, napędy i silniki ABB posiadają certyfikat morski, który odegrał kluczową rolę w uzyskaniu akceptacji branży dla naszych nowych rozwiązań.” 

To dobra wiadomość dla armatorów, ponieważ pojawiła się mocna zachęta do odejścia od rozwiązań hydraulicznych generujących znaczne koszty serwisowe i stanowiących zagrożenie dla środowiska ze względu na wycieki oleju. Wraz z nadejściem najnowszej generacji wciągarek elektrycznych, łatwo sterowalnych i gwarantujących czystą pracę, branża morska zaczyna się na nowo przyglądać ofercie rozwiązań elektrycznych, w tym, w szczególności, platformie ABB DTC.

The winch drives were developed from a combination of several winch manufacturer's needs and requirements.

Pełna kontrola wciągarki dostępna w napędzie

Wyraźne korzyści dla użytkownika widoczne są we wszystkich najważniejszych funkcjach zintegrowanych bezpośrednio w nowym napędzie wciągarki. „Poprzez umieszczenie zastosowań typowych dla wciągarki wewnątrz napędu DC i wyeliminowanie urządzeń zewnętrznych," kontynuuje Mikael, „znacznie uprościliśmy cały system. Pozwala to na precyzyjną, wewnętrzną kontrolę silnika VSD oraz czynności cumowania ręcznego i kontroli napięcia liny; a to wszystko bez kosztownych i kłopotliwych koderów, czujników i regulatorów zewnętrznych. Dlatego właśnie, w dużym skrócie, szybko zyskujemy udział w rynku wśród odbiorców zastępujących stare urządzenia hydrauliczne i możemy pochwalić się rosnącym zadowoleniem klientów wykorzystujących wciągarki elektryczne z rozwiązaniami ABB.” 

Oczywiście, nic nie przyszło łatwo - za nami całe lata wytężonej pracy i badań nad nową technologią. Od kilkudziesięciu lat firma ABB jest światowym liderem w dziedzinie napędów i silników prądu przemiennego, a jej olbrzymia wiedza techniczna na temat przemienników częstotliwości przyczyniła się do opracowania nowych koncepcji. Dodatkowo za naszą ofertą przemawia posiadanie certyfikatu morskiego i dostępność naszych serwisantów w najważniejszych portach na całym świecie.

Korzyści płynące z prostoty

Napędy do wciągarek stosowanych w środowisku daleko i blisko morskim oferują użytkownikom następujące korzyści: 

  • Pełny moment obrotowy przy niskiej lub zerowej prędkości, pozwalający na rozruch i zatrzymanie bez szarpnięć. 
  • Mniejszy hałas dzięki płynnej regulacji prędkości i momentu obrotowego 
  • Zsynchronizowane sterowanie mechanicznym hamulcem tarczowym przy uruchamianiu i zatrzymywaniu wciągarki. 
  • Hamowanie dynamiczne za pomocą zintegrowanego modułu hamującego oraz zewnętrznego rezystora hamowania. 
  • Oprogramowanie sterujące o dostosowanych parametrach do zarządzania kotwieniem, cumowaniem ręcznym i cumowaniem automatycznym. 
  • Dostępny w wariantach z niską harmoniczną i z odzyskiem energii

Napędy do urządzeń okrętowych zapoczątkowane zostały modelem ACS800; następnie w ofercie pojawiły się silniki; obecnie do wciągarek dostosowywana jest nowa platforma ACS880. W przyszłości ABB stawia na optymalizację działania okrętowej sieci zasilającej prądu stałego oraz bezpośrednie zasilanie napędów AC prądem stałym. 

ABB's winch drives help simplify winch control and reduce part count. Click to enlarge the image.
Dla producentów części i przedsiębiorstw remontowych

Aby obsługiwać rozwijający się sektor wciągarek okrętowych, ABB wyznaczyła dwa nowe, dedykowane obszary działalności: pierwszy obejmujący wciągarki pokładowe używane do kotwiczenia i cumowania i drugi, który skupia się na pozostałych wciągarkach ogólnego zastosowania dla okrętów i platform wiertniczych. Te wyspecjalizowane obszary odpowiadają za nowe instalacje u producentów OEM, jak również za modernizację starszych generacji wciągarek z napędem elektrycznym. 
Sprawdzenie wciągarki i silników przed zakupem

Szeroki zakres oferowanych przez ABB produktów oznacza, że, jest ona w stanie, na żądanie klienta, dostarczyć kompletne zestawy własnych rozwiązań, w tym silniki i napędy, o odpowiednich, dostosowanych wymiarach. W naszym laboratorium i zakładzie doświadczalnym w Helsinkach klient może przyjrzeć się pracy i monitorować wydajność zestawu składającego się z silnika urządzenia pokładowego, bębna mechanicznego i przekładni. Każdy klient może przetestować napęd wciągarki ABB, aby upewnić się, jak będzie on współpracował z jego silnikami, nawet jeśli nie są to silniki zakupione od ABB. 

„Najciekawszym wyzwaniem jest zawsze problem, z którym przychodzi klient,” podsumowuje Mikael. „Problem postrzegamy jako szansę na opracowanie nowego rozwiązania; w ten sposób możemy znaleźć rozwiązania także dla innych zastosowań i procesów typowych dla innych wciągarek. Zatem jesteśmy bardzo zadowoleni, gdy dowiadujemy się o nowych problemach z wciągarkami, ponieważ wiemy, że możemy znaleźć na to rozwiązania bazujące na wykorzystaniu napędów. Podsumowując, to co pokazujemy klientom na prezentacjach podczas spotkań jesteśmy w stanie zaprezentować na testach funkcjonalnych i wydajnościowych.” 

The winch application lab in Helsinki lets customers test winch drive requirements and performance with a real motor load.

Solidne i oszczędne wciągarki elektryczne

Wysoki poziom niezawodności eksploatacyjnej i bardziej precyzyjne sterowanie niższymi prędkościami silnika przy wysokim poziomie momentu obrotowego są już obecnie osiągalne. Jest to możliwe dzięki połączeniu rozwiązania bezpośredniego sterowania momentem (DTC) z konkretnym programem sterującym o elastycznej charakterystyce. Takie podejście zespołu ABB eliminuje potrzebę stosowania koderów obrotowych silnika i czujników obciążeniowych przekładni, zarazem wykluczając ryzyko zanieczyszczenia środowiska wyciekami oleju. 

Related websites

Drives and motors for winches
ACS800 low voltage drives
Drive services
Select region / language