Modernizzazione di un sistema di gru tandem per il sollevamento di carichi giganteschi durante i lavori di ispezione

Capacità di sollevamento L'aumento della capacità di sollevamento e il funzionamento in tandem presso la centrale idroelettrica di Jochenstein per il sollevamento e il trasporto di rotori completi accelera l'ispezione e la manutenzione dei generatori.

Il CraneKit di STAHL CraneSystems si è aggiudicato l'appalto per l'ammodernamento del sistema di gru della centrale idroelettrica di Jochenstein. Il suo partner, il produttore di gru e impianti Haslinger, si è occupato dell'intera pianificazione, produzione, montaggio e messa in servizio. In termini di meccanica e tecnologia di controllo, le nuove gru sono una soluzione assolutamente speciale. I rotori del peso di 220 tonnellate possono ora essere sollevati senza smontare i pali.

La Germania e l'Austria hanno molto in comune, e non solo in termini di lingua e cultura. I paesi condividono la montagna più alta della Germania, lo Zugspitze, ma anche il piccolo Jochenstein merita una menzione per diversi motivi. Quest'isola rocciosa, alta circa nove metri, si trova sul lato tedesco, nella parte superiore del Danubio. Ci sono molte leggende che lo circondano. Tra le altre cose, si dice che il diavolo volesse inondare la città mercato austriaca di Engelhartszell attraverso un muro nel Danubio e quindi gettò una grossa pietra nel fiume. Resta da vedere se questa storia è effettivamente vera. Fatto sta però che proprio qui si trova una centrale ad acqua fluente, che deve il suo nome all'isola rocciosa di Jochenstein.

Gli impianti tecnici della centrale idroelettrica di Jochenstein si trovano sia in Bassa Baviera (città mercato di Untergriesbach) che in Alta Austria (Engelhartszell). Pedoni e ciclisti possono attraversare il Danubio sullo sbarramento tutto l'anno dal 1990 circa. La costruzione della centrale è stata pianificata già all'inizio degli anni '50 sotto la direzione della Donaukraftwerk Jochenstein AG (DKJ). Le prime tre unità macchina furono messe in servizio nel 1955, seguite poco dopo da altre due unità macchina. Nel 2013, le azioni del gruppo elettrico tedesco E.ON. sono state vendute a Verbund AG, Vienna (Austria), che da allora gestisce l'impianto.

La centrale di Jochenstein ha una prevalenza di poco meno di 10 metri e, secondo i dati ufficiali, ha una capacità media annua di 850 milioni di kWh. Gli elementi mobili dello sbarramento si trovano vicino alla banca austriaca. La chiusa della nave e il quadro elettrico si trovano sul lato bavarese. La centrale elettrica con le turbine si trova al centro del fiume sull'isola rocciosa.

Ispezioni periodiche delle turbine e dei generatori

I cinque set di macchine sono dotati di turbine Kaplan con diametro di 7,4 metri, tutte risalenti agli anni '50. Questi funzionano insieme a cinque generatori sincroni trifase. Sebbene i rotori dei generatori non siano direttamente esposti all'acqua del fiume, devono comunque essere sollevati a determinati intervalli per lavori di ispezione e manutenzione, ad esempio per controllare cuscinetti, avvolgimenti e altri componenti, correggere gli squilibri e controllare che l'isolamento termicamente sollecitato non presenti danni e invecchiamento. È necessario anche un lavoro di pulizia, poiché tra il rotore e lo statore possono accumularsi sporco e residui di olio, che devono essere rimossi per ottenere prestazioni ottimali.

In precedenza era disponibile un sistema di gru con una capacità di sollevamento di 75.000 kg per la movimentazione di carichi, in particolare durante il sollevamento dei rotori dai generatori e per il loro trasporto lungo lo sbarramento: in questo modo era possibile sollevare 150.000 kg in modalità tandem. Tuttavia, poiché ogni singolo rotore pesa 220 tonnellate, tutti i pali del rotore dovevano essere smontati ogni volta per lo scavo al fine di ridurre il peso. Ciò ha richiesto molto tempo e ha comportato costi elevati durante la revisione. Verbund AG ha quindi cercato una soluzione per aumentare la capacità di sollevamento del sistema di gru in modo che l'intero rotore potesse essere sollevato e trasportato al deposito temporaneo senza smontare i pali.

STAHL CraneSystems ha svolto un ruolo decisivo nel processo di sviluppo del nuovo sistema e per l'intera durata del progetto. Il suo partner, Haslinger Metallbau + Krantechnik di Alderbach, è stato responsabile dell'intera pianificazione, produzione e montaggio e ha completato la messa in servizio nei tempi previsti nell'autunno del 2024. Il Gruppo Haslinger è da tempo uno dei principali attori nella tecnologia di saldatura. L'azienda offre soluzioni complete per la costruzione di gru da un'unica fonte, dalla progettazione e costruzione in acciaio al montaggio. In qualità di partner certificato, Haslinger può contare sul know-how del team di ingegneri di STAHL CraneSystems per tutti i compiti e le domande, nonché per la programmazione PLC.

Pista di corsa della gru invariata grazie al posizionamento in funzione del carico

La sfida della centrale elettrica di Jochenstein consisteva nell'aumentare la capacità di sollevamento a 120.000 kg per gru, mantenendo gli stessi carichi per ruota. Inoltre, è stato necessario rispettare le dimensioni di avvicinamento specificate dal vecchio sistema di gru. Inoltre, la campata della pista della gru cambia quando si passa dalla sezione di pista diritta alla sezione curva. Per questo motivo, il carro di punta, che collega la trave della gru al carrello di traslazione, ha un design con ruote speciali.

Al centro del ponte della gru, il carrello ha una corsa di 5470 mm. La gamma è stata definita con precisione in modo da consentire il sollevamento del rotore. Il tamburo della fune con un diametro di 800 mm è ora realizzato in lamiera al posto del tubo tondo standard da 610 mm. Le traverse vengono utilizzate per distribuire uniformemente il carico. I carichi delle ruote rimangono invariati limitando il carico massimo al centro del ponte della gru. A tale scopo è stata predisposta una modalità di funzionamento speciale, che consente alla gru di viaggiare solo a 120.000 kg in quest'area centrale tramite un circuito di sicurezza. Ciò significava che la vecchia pista della gru poteva essere utilizzata senza modifiche sostanziali, anche se ora la gru può trasportare carichi significativamente più elevati. Al posto dei classici finecorsa di corsa, gli encoder di sicurezza riconoscono le posizioni dei paranchi. Questi hanno anche permesso di realizzare il rilevamento del sovraccarico dipendente dalla posizione, che ha permesso di raggiungere il livello di prestazioni PLd.

I rotori del peso di 220 tonnellate possono ora essere sollevati senza smontare i pali. Ciò consente di risparmiare una notevole quantità di tempo e riduce i costi di ispezione e manutenzione dei cinque set di macchine. Dopo lo scavo, il rotore viene trasportato sul lato opposto del Danubio e lì immagazzinato per tutta la durata dell'ispezione. La lunghezza totale della pista della gru dalla centrale elettrica alla riva austriaca è di circa 250 metri. Il funzionamento occasionale all'aperto richiedeva che il sistema fosse specificato per un intervallo di temperatura ambiente compreso tra -10 °C e 40 °C.

Doppio carico in funzionamento tandem

Nel funzionamento in tandem, è possibile sollevare il doppio del carico, ovvero 240 tonnellate, sufficienti per i rotori, compresi i loro poli. Il funzionamento in tandem consente una gestione efficiente dei rotori e il loro trasporto sicuro fuori dalla centrale elettrica e sullo sbarramento. In passato, il funzionamento in tandem richiedeva due gruisti esperti che dovevano lavorare a stretto contatto per trasportare carichi pesanti o ingombranti in modo sicuro e preciso. Oggi, i sistemi di radiocomando sono sempre più utilizzati per il funzionamento in tandem per coordinare i movimenti delle gru e dei carrelli, per cui è possibile selezionare varie modalità di funzionamento. Il radiocomando è integrato nel bus dati della gru. Entrambe le gru comunicano tra loro tramite una WLAN industriale, consentendo così il funzionamento in tandem.

Le gru sono dotate di un'unità di sollevamento ausiliaria con una capacità di sollevamento di 16.000 kg, che viene utilizzata in aggiunta all'unità di sollevamento principale ed è controllata insieme ad essa nel funzionamento del carrello in tandem. Lo scopo principale del paranco ausiliario è quello di spostare i carichi con precisione durante le delicate operazioni di sollevamento o i lavori di montaggio in modalità a doppio carico. Consente di lavorare in modo flessibile, consente di risparmiare tempo e aumenta l'efficienza dell'intero sistema di gru. Come cosiddetto paranco di recupero, è anche omologato per il trasporto passeggeri. Il paranco ausiliario è dotato di due sistemi di misurazione del carico: uno per carichi regolari e uno per il funzionamento del cestello dell'operaio. A seconda della modalità di funzionamento, i segnali vengono elaborati nel sistema di controllo (PLC).

Soluzione meccanica e di programmazione speciale

Il paranco è dotato di sensori di carico e velocità, finecorsa e attuatori, tutti integrati nel bus dati della gru (ad eccezione del sensore di velocità). Al posto di un sistema di controllo cablato, viene utilizzato un sistema di controllo completo KSK-S programmabile. Il sistema è espandibile in modo modulare e sono disponibili opzioni per l'automazione parziale. Il monitoraggio durante lo spostamento della gru o dell'attrezzatura per la movimentazione del carico è stato migliorato. I messaggi di errore e gli stati di funzionamento vengono emessi tramite un'interfaccia utente appositamente programmata (Human Machine Interface) e visualizzati graficamente sul display.

Conclusione

Il nuovo sistema di gru della centrale idroelettrica di Jochenstein è in funzione dall'autunno 2024. La nuova gru è ora utilizzata per molti trasporti pesanti presso la centrale idroelettrica di Jochenstein. In termini di meccanica e programmazione, si tratta di una soluzione speciale che è stata personalizzata per Verbund AG. Un vantaggio particolare del kit gru STAHL è la sua flessibilità, che gli consente di essere facilmente adattato ai requisiti specifici della rispettiva applicazione. Lo scavo dell'intero rotore è stato completato con successo per la prima volta alla fine di novembre 2024. Grazie agli eccellenti risultati, sono già in programma ulteriori progetti con Verbund AG.

Autori

Heike Metzger è Senior Specialist Sales Enablement presso STAHL CraneSystems
a Künzelsau in collaborazione con Karl Haslinger, amministratore delegato della Haslinger GmbH Metallbau di Uttigkofen.

Immagini e didascalie:

Sistema di gru tandem presso la centrale elettrica di Jochenstein per carichi di grandi dimensioni.

Il sistema di gru trasporta vari carichi all'interno e all'esterno.

Design speciale: tamburo per cavi da 800 mm in lamiera invece del tubo tondo standard.

Il paranco ausiliario per il funzionamento con carrello tandem è omologato per il trasporto di persone.

Armadio di controllo (a destra) nel pannello di controllo per una comoda selezione delle modalità di funzionamento.

Centrale elettrica con cinque set di macchine in funzione dagli anni '50.

I generatori della centrale elettrica hanno un diametro di oltre 7 metri.

Rimozione del rotore dal generatore senza rimuovere i singoli poli.

Ulteriore trasporto del rotore sul lato austriaco.

Stoccaggio temporaneo del rotore durante l'ispezione.