CẨU CHÂN ĐẾ 30 TẤN NHÀ MÁY ĐÓNG TÀU X52

Cần cẩu chân đế 30 tấn là một trong những loại cẩu được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy đóng và sửa chữa tàu biển. Cần cẩu chân đế thường có giá trị lớn, được lắp đặt ngoài trời, trên các cầu tàu.

Những năm 2005 trở về trước những cần cẩu chân đế 30 tấn này phải nhập khẩu (chủ yếu từ LB Nga hoặc Phần Lan) do trong nước chưa thể thiết kế và chế tạo được.

Những năm 2005 đến 2012 công nghiệp đóng tàu phát triển mạnh, nhu cầu cần cẩu chân đế 30 tấn tăng cao, để tiết kiệm chi phí chúng ta nhập khẩu thiết bị này từ Trung Quốc tuy nhiên chất lượng không cao.

Một số rất ít nhà sản xuất trong nước cũng đi vào nghiên cứu thiết kế và chế tạo loại cẩu chân đế 30 tấn này nhưng việc tính toán thiết kế mới chỉ dừng lại ở một số bộ phận chính và vẫn sử dụng thiết bị của Trung Quốc nên kết cấu lớn, kiểu dáng mẫu mã không đẹp, chất lượng không cao.

Nhận thấy cần cẩu chân đế 30 tấn có giá trị, nhu cầu về cẩu chân đế 30 tấn  trong các nhà máy đóng tàu hiện tại và tương lai rất lớn. Với nhận định đó, Từ năm 2009, VINALIFT đã xây dựng quyết tâm phải làm chủ thiết kế, chế tạo và lắp đặt được cần cẩu chân đế với các yêu cầu như sau:

+ Kiểu dáng mỹ thuật công nghiệp phải là kiểu dáng Châu Âu hiện đại.

+ Thiết kế và công nghệ phải được tính toán và kiểm soát đến từng chi tiết.Theo tiêu chuẩn Châu Âu.

+ Các thiết bị chính sử dụng phải là thiết bị của Châu Âu hoặc các nước G7. Được sản xuất từ những nhà sản xuất chuyên môn hóa có thương hiệu hàng đầu thế giới.

+ Hệ thống điện và hệ thống điều khiển cẩu chân đế 30 tấn phải có sự hợp tác và hỗ trợ của các hang tự động hóa nổi tiếng như SIEMENS – CHLB Đức hoặc ROCKWEEL – USA. Để liên tục cập nhật và áp dụng các công nghệ điều khiển mới nhất vào cần cẩu.

+ Mục tiêu là dựa trên trí tuệ của người Việt Nam, tạo ra một sản phẩm cần cẩu chân đế mang thương hiệu VINALIFT – VIỆT NAM có chất lượng tốt, giá cả tốt nhằm cạnh tranh với các nhà sản xuất Châu Âu, G7 ở thị trường trong nước, thị trường các nước Đông Nam Á.

Tháng 12 năm 2014 Công ty VINALIFT đã ký hợp đồng với Bộ Quốc Phòng để cung cấp cần cẩu chân đế với những tiêu chí như trên. Cần cẩu chân đế này dự kiến sẽ hoàn thành lắp đặt và thử tải vào đầu tháng 12 năm 2015.

Thông số kỹ thuật của cần trục chân đế 30 tấn: 

+ Tải trọng nâng định mức: 30 tấn

+ Tầm với: 12 ÷ 25 mét

+ Chiều cao nâng:

Trên ray: 25 mét

Dưới ray: 10 mét

+ Vận tốc nâng hạ:

Tải trọng Q ≤ 10 tấn: 0 ~ 25 mét/phút

Tải trọngi 10 < Q ≤ 30 tấn:0 ~ 10 mét/phút

+ Tốc độ di chuyển cần trục: 35 mét/phút

+ Tốc độ nâng hạ cần: 15 mét/phút

+ Tốc độ quay cần trục: 0.33 vòng/phút

2. Công tác thiết kế cẩu chân đế 30 tấn

2.1 Thiết kế cơ khí

Cần trục chân đế là loại cẩu chân đế 30 tấn có cấu tạo phức tạp. Đây là loại cần trục sử dụng trong các nhà máy đóng và sửa chữa tàu biển, nên cần trục làm việc trong các điều kiện gần biển, gió tương đối lớn. Mặt khác, tay cần của cần trục dài (Chiều dài tay cần thường từ 20-60mét).

Vì vậy để đảm bảo giảm tối đa áp lực gió ta lựa chọn kết cấu chung của tay cần là dạng khung dàn thép không gian. Với dạng kết cấu tay cần này, nó sẽ đảm bảo cho cần trục giảm tối đa khối lượng bản thân và tiết kiệm năng lượng trong quá trình làm việc.

Tuy nhiên cấu tạo chung của tay cần rất phức tạp với số lượng phần tử lên đến hàng nghìn phần tử dẫn đến việc thiết kế và kiểm soát thiết kế tay cần cũng gặp rất nhiều khó khăn nhất định.

Bộ phận kết cấu chính cấu thành nên cần trục là phần chân đế và bàn quay cần. Ở đây chúng tôi lựa chọn dạng kết cấu cho phần chân đế và bàn quay cần là dạng kết cấu thành vỏ mỏng.

Đây là bộ phận kết cấu lớn, được thiết kế từ việc tổ hợp các thép tấm và thép hình và liên kết bằng phương pháp hàn tổ hợp. Với dạng kết cấu thành vỏ mỏng này thì công tác thiết kế và kiểm soát thiết kế ở đây cũng là một trong những vấn đề phức tạp.

Để tính toán chúng tôi đã phải áp một số phần mềm chuyên dụng trong công tác thiết kế kết cấu của cẩu chân đế 30 tấn như: phần mềm Sap 2000 để thiết kế hệ dàn cần, phần mềm Ansys để thiết kế và kiểm soát hệ chân đế và bàn quay cần của cẩu chân đế 30 tấn.

Việc sử dụng phần mềm Ansys vào tính toán kết cấu của cẩu chân đế 30 tấn, bàn quay cần trục cho ta được những kết quả cụ thể: Kết quả tính cho ta cái nhìn trực quan về sự phân bố ứng suất thông qua biểu đồ màu thể hiện trên kết cấu của cẩu chân đế 30 tấn.

Ta cũng có thể xác định được ứng suất cũng như biến dạng ở bất kỳ điểm nào trên kết cấu. Mặt khác nó cũng mô phỏng và phân tích đúng kết quả thực của kết cấu mà các phương pháp tính toán thông thường không có được.

2.2 Thiết kế điện.

Được sự hỗ trợ rất lớn của hãng tự động hóa Siemens, Vinalift đã phối hợp rất chặt chẽ với các chuyên gia của hãng và đã thiết kế hệ thống điện, điều khiển cho cần trục chân đế này với công nghệ điều khiển mới nhất của Siemens cho đến thời điểm hiện nay.

2.2.1 Hệ thống điện điều khiển cẩu chân đế 30 tấn

2.2.1.1 Drive

– Sử dụng các bộ Drive S120 với cấu hình chuyên dụng cho cẩu trục.

– Hệ Drive sử dụng các hàm công nghệ Simocrane cho cẩu Jib crane – kết nối truyền thông Profibus DP.

– Hệ điều khiển vòng kín với các module SMC30 và module đo kiểm soát nhiệt độ các động cơ.

– Các Bộ Drive trang bị đi kèm các bộ AC input reactor và AC output reactor.

– Hệ Drive thiết kế đạt chuẩn an toàn IEC 61508 cho crane – với đầy đủ các bảo vệ: vòng kín, quá tốc, safe torque, Brake monitoring, Emergency shutdown and monitoring

2.2.1.2  Hệ thống điều khiển và quản lý cẩu chân đế 30 tấn (Simocrane – Crane Management System CMS Lite)

Sử dụng bộ điều khiển PLC S7 300 CPU 315 2PN/DP với các module vào ra phân tán ET200M kết nối Profibus DP.

Mạng Profibus DP được sử dụng là mạng kết nối truyền thông giữa các module vào ra, các bộ Drive và màn hình HMI.

Bên cạnh giải pháp ATS + Battery hệ thống mởi sử dụng nguồn UPS Online 24VDC trực tiếp, đảm bảo trong mọi trường hợp ( quá trình chuyển mạch ATS) hệ thống điều khiển không mất điện, điều này đảm bảo quá trình điều khiển là thông suốt, hạn chế các cảnh báo lỗi không đúng, thời gian trễ khi khởi tạo hệ thống sau mỗi lần sự cố mất lưới điện.

Hệ SIMOCRANE – CMS Lite: Bao gồm các màn hình Touchpanel lắp đặt ở buồng điện, cabin lái; cho phép quan sát trạng thái hoạt động của cẩu chân đế 30 tấn. Trong trường hợp hệ thống gặp sự cố. CMS lite đưa ra các cảnh báo và chẩn đoán lỗi. Ngôn ngữ hiển thị trong gói CMS Lite được Việt Hóa.

– Bổ sung tính năng quản lý tiêu thụ điện năng ( Power management System ) cho hệ thống động lực – Cho phép đo lường và thống kê các đại lượng.

+ Dòng điện.

+ Điện áp. ( Đánh giá sụt áp lúc khởi động….)

+ Công suất tiêu thụ tổng tức thời (kW, kVAR) lũy kế , và điện năng tiêu thụ (kWh, kVARh)

3. Những thành quả đạt được:

– Về thiết kế, công nghệ chế tạo:Công ty VINALIFT đã hoàn toàn làm chủ hoàn toàn về thiết kế, công nghệ chế tạo đối với cẩu chân đế 30 tấn dạng truyền động cáp, dùng trong các nhà máy đóng và sửa chữa tàu.

– Về kết cấu và các thiết bị cơ khí: Sử dụng các thiết bị chính có chất lượng cao như động cơ, hộp số của hãng Siemens – CHLB Đức, hệ thống phanh của Pintsch Bubenzer trong thiết kế, chế tạo và tổ hợp hệ thống các cụm cơ cấu di chuyển cổng trục, hệ thống tời nâng hạ vật và nâng hạ cần.

–  Về hệ thống điện, điều khiển:

+ Đã ứng dụng công nghệ, các thiết điện, thiết bị điều khiển mới nhất, hiện đại nhất hiện nay của SIEMENS vào cẩu chân đế 30 tấn này. Toàn bộ các chiều chuyển động của cần trục sử hệ thống điều khiển PLC kết hợp với biến tần của Siemens đảm bảo chất lượng, an toàn tối đa cho cần trục khi hoạt động.

+ Cẩu chân đế 30 tấn được lắp đặt các hệ thống kiểm soát tải trọng, hệ thống kiểm soát tốc độ nâng và tốc độ di chuyển tốc độ quay cần và cân bằng tốc độ giữa các chân cần trục khi di chuyển, hệ thống kiểm soát lỗi… đảm bảo tuyệt đối an toàn cho cần trục khi vận hành.

– Về kinh tế & xã hội của cẩu chân đế 30 tấn: 

+ Sản phẩm có chất lượng cao, giá thành hợp lý do đã làm tốt công tác “ ENGINEERING”. Vinalift đang đàm phán với các nhà máy đóng tàu tại Myanmar để cung cấp các cần cẩu này.

+ Dự án đạt hiệu quả kinh tế cao so với nhập khẩu từ nước ngoài bao gồm : Không phải mua thiết kế, công nghệ từ nước ngoài, lựa chọn được những thiết bị chính có chất lượng cao để tổ hợp.

+ Ngoài ra phần lớn các bộ phận khác của cẩu chân đế 30 tấn được gia công, chế tạo trong nước nên đã tạo được công ăn việc làm cho các doanh nghiệp và người lao động trong nước góp phần ổn định xã hội.

+ Việc nghiên cứu, thiết kế thành công và đưa vào chế tạo cẩu chân đế 30 tấn, tầm với 25 mét đã khẳng định khả năng dám nghĩ, dám làm và năng lực làm chủ thiết kế, công nghệ chế tạo thiết bị nâng của CBCNV Công ty Vinalift, giúp giảm chi phí nhập khẩu và nâng cao năng lực sản xuất thiết bị của ngành cơ khí Việt Nam.

4. Những hình ảnh công thực tế công trình được đưa vào sử dụng: