Modernização de um sistema de guindaste tandem para elevação de cargas gigantescas durante trabalhos de inspeção

Capacidade de elevação O aumento da capacidade de elevação e operação em conjunto na usina hidrelétrica de Jochenstein para elevação e transporte de rotores completos acelera a inspeção e a manutenção dos geradores.

O CraneKit da STAHL CraneSystems recebeu o contrato para a modernização do sistema de guindastes na usina hidrelétrica de Jochenstein. Seu parceiro, o fabricante de guindastes e plantas Haslinger, assumiu todo o planejamento, produção, montagem e comissionamento. Em termos de mecânica e tecnologia de controlo, as novas gruas são uma solução absolutamente especial. Rotores de 220 toneladas agora podem ser levantados sem desmontar os postes.

A Alemanha e a Áustria têm muito em comum, e não apenas em termos de língua e cultura. Os países partilham a montanha mais alta da Alemanha, a Zugspitze, mas o pequeno Jochenstein também merece uma menção por várias razões. Esta ilha rochosa, com cerca de nove metros de altura, está localizada no lado alemão, na parte superior do Danúbio. Há muitas lendas em torno dele. Entre outras coisas, diz-se que o diabo queria inundar a cidade mercantil austríaca de Engelhartszell através de um muro no Danúbio e, por conseguinte, atirou uma grande pedra ao rio. Resta saber se esta história é realmente verdadeira. O facto, no entanto, é que uma central elétrica a fio de água está localizada mesmo aqui, que deve o seu nome à ilha rochosa de Jochenstein.

As instalações técnicas da central hidroelétrica de Jochenstein estão localizadas tanto na Baixa Baviera (cidade mercantil de Untergriesbach) como na Alta Áustria (Engelhartszell). Os peões e ciclistas têm podido atravessar o Danúbio no açude durante todo o ano desde cerca de 1990. A construção da central foi planeada no início da década de 1950 sob a gestão da Donaukraftwerk Jochenstein AG (DKJ). As três primeiras unidades de máquinas foram comissionadas em 1955, seguidas pouco depois por mais duas unidades de máquinas. Em 2013, as ações do grupo alemão de eletricidade E.ON. foram vendidas à Verbund AG, Viena (Áustria), que explora a central desde então.

A central de Jochenstein tem uma cabeça de pouco menos de 10 metros e, segundo dados oficiais, tem uma capacidade média anual de 850 milhões de kWh. Os elementos móveis do açude estão localizados perto do banco austríaco. A fechadura do navio e o comutador estão localizados no lado bávaro. A casa de força com as turbinas está localizada no centro do rio na ilha rochosa.

Inspeções regulares das turbinas e geradores

Os cinco conjuntos de máquinas têm turbinas Kaplan com diâmetros de 7,4 metros, todos datados da década de 1950. Estes trabalham em conjunto com cinco geradores síncronos trifásicos. Embora os rotores dos geradores não estejam diretamente expostos à água do rio, eles ainda precisam ser levantados em certos intervalos para inspeção e trabalhos de manutenção, por exemplo, para verificar rolamentos, enrolamentos e outros componentes, corrigir desequilíbrios e verificar o isolamento termicamente estressado quanto a danos e envelhecimento. O trabalho de limpeza também é necessário, pois sujeira e resíduos de óleo podem se acumular entre o rotor e o estator, que devem ser removidos para alcançar o melhor desempenho.

Um sistema de guindaste com uma capacidade de elevação de 75.000 kg estava anteriormente disponível para mover cargas, especialmente ao levantar os rotores para fora dos geradores e para transportá-los ao longo do açude - 150.000 kg poderiam, portanto, ser levantados em operação tandem. No entanto, como cada rotor individual pesa 220 toneladas, todos os postes do rotor tiveram que ser desmontados cada vez para a escavação, a fim de reduzir o peso. Isso levou muito tempo e levou a altos custos durante a revisão. Portanto, a Verbund AG procurou uma solução para aumentar a capacidade de elevação do sistema de guindaste para que todo o rotor pudesse ser levantado e transportado para a instalação de armazenamento provisório sem desmontar os postes.

STAHL CraneSystems desempenhou um papel decisivo no processo de desenvolvimento do novo sistema e durante toda a duração do projeto. Seu parceiro, Haslinger Metallbau + Krantechnik em Alderbach, foi responsável pelo planejamento, produção e montagem completos e concluiu o comissionamento dentro do cronograma no outono de 2024. O Grupo Haslinger tem sido um jogador de topo na tecnologia de soldadura. A empresa oferece soluções completas para a construção de guindastes a partir de uma única fonte - desde o planejamento e construção de aço até a montagem. Como parceiro certificado, Haslinger pode contar com a experiência da equipe de engenharia da STAHL CraneSystems para todas as tarefas e perguntas, bem como para a programação de CLP.

Pista de guindaste inalterada devido ao posicionamento dependente da carga

O desafio na usina de Jochenstein era aumentar a capacidade de elevação para 120.000 kg por guindaste, mantendo as mesmas cargas de roda. Além disso, as dimensões de aproximação especificadas pelo antigo sistema de guindastes tiveram que ser respeitadas. Além disso, o vão da pista do guindaste muda quando se viaja da seção reta da pista para a seção curva. Por esta razão, o material rodante, que liga a viga do guindaste ao equipamento de viagem, tem um design com rodas especiais.

No centro da ponte craniana, o carrinho tem um alcance de curso de 5470 mm. O alcance foi definido precisamente para permitir que o rotor seja levantado. O tambor de corda com um diâmetro de 800 mm é agora feito de chapa metálica em vez do tubo redondo padrão de 610 mm. Vigas transversais são usadas para distribuir a carga uniformemente. As cargas das rodas permanecem inalteradas, limitando a carga máxima ao centro da ponte craniana. Para o efeito, foi criado um modo de funcionamento especial, que apenas permite que a grua se desloque a 120 000 kg nesta zona central através de um circuito de segurança. Isso significava que a antiga pista do guindaste poderia ser usada sem modificações extensas, embora o guindaste agora possa transportar cargas significativamente maiores. Em vez dos clássicos interruptores de limite de deslocamento, os codificadores de segurança reconhecem as posições dos guinchos. Estes também permitiram realizar a deteção de sobrecarga dependente da posição, o que tornou possível alcançar o nível de desempenho PLd.

Os rotores de 220 toneladas podem agora ser levantados sem desmontar os postes. Isso economiza uma quantidade considerável de tempo e reduz o custo de inspeção e manutenção dos cinco conjuntos de máquinas. Após a escavação, o rotor é transportado para o lado oposto do Danúbio e aí armazenado durante a inspeção. O comprimento total da pista do guindaste desde a casa de força até ao banco austríaco é de cerca de 250 metros. A operação ocasional ao ar livre exigia que o sistema fosse especificado para uma faixa de temperatura ambiente de -10 °C a 40 °C.

Carga dupla em operação em tandem

Em operação tandem, o dobro da carga pode ser levantada, ou seja, agora 240 toneladas - isso é suficiente para os rotores, incluindo seus polos. A operação em tandem permite o manuseio eficiente dos rotores e seu transporte seguro para fora da casa de força e sobre o açude. No passado, a operação em tandem exigia dois operadores de guindastes experientes que tinham que trabalhar juntos para navegar as cargas pesadas ou volumosas com segurança e precisão. Hoje em dia, os sistemas de controlo por rádio são cada vez mais utilizados para a operação em tandem para coordenar os movimentos das gruas e trolleys, através dos quais podem ser selecionados vários modos de funcionamento. O controle remoto por rádio é integrado ao barramento de dados do guindaste. Ambos os guindastes se comunicam entre si através de uma WLAN industrial, permitindo assim a operação em tandem.

Os guindastes têm uma unidade de guincho auxiliar com capacidade de elevação de 16.000 kg, que é usada além da unidade de guincho principal e é controlada juntamente com ela na operação de carrinho tandem. O principal objetivo do guincho auxiliar é mover cargas precisamente durante operações delicadas de elevação ou trabalho de montagem em operação de carga dupla. Permite um trabalho flexível, poupa tempo e aumenta a eficiência de todo o sistema de gruas. Como guincho de recuperação, também é aprovado para transporte de passageiros. O guincho auxiliar possui dois sistemas de medição de carga: um para cargas regulares e outro para operação de cesto de trabalho. Dependendo do modo de operação, os sinais são processados no sistema de controle (PLC).

Solução mecânica e de programação especial

O guincho é equipado com sensores de carga e velocidade, chaves de fim de curso e atuadores, todos os quais (exceto o sensor de velocidade) são integrados ao barramento de dados do guindaste. Em vez de um sistema de controle com fio, um sistema de controle completo KSK-S programável é usado. O sistema é modularmente expansível e existem opções para automação parcial. O monitoramento ao mover o guindaste ou o acessório de movimentação de carga é melhorado. As mensagens de erro e os estados de funcionamento são emitidos através de uma interface de utilizador especialmente programada (Interface Homem-Máquina) e apresentados graficamente no ecrã.

Conclusão

O novo sistema de guindastes na usina hidrelétrica de Jochenstein está em operação desde o outono de 2024. O novo guindaste é agora usado para muitos transportes pesados na usina hidrelétrica de Jochenstein. Em termos de mecânica e programação, é uma solução especial que foi personalizada para a Verbund AG. Uma vantagem particular do STAHL CraneKit é a sua flexibilidade, que permite que seja facilmente adaptado aos requisitos específicos da respetiva aplicação. A escavação de todo o rotor foi concluída com sucesso pela primeira vez no final de novembro de 2024. Devido aos excelentes resultados, outros projetos já estão planejados com a Verbund AG.

Autores

Heike Metzger é especialista sênior em capacitação de vendas na STAHL CraneSystems
em Künzelsau, em cooperação com Karl Haslinger, Diretor Executivo da Haslinger GmbH Metallbau em Uttigkofen.

Imagens e legendas:

Sistema de guindaste tandem na usina de Jochenstein para grandes cargas.

O sistema de grua transporta várias cargas no interior e no exterior.

Design especial: tambor de cabo de 800 mm feito de chapa de metal em vez de tubo redondo padrão.

O guincho auxiliar para operação de carrinho tandem é aprovado para transporte de passageiros.

Gabinete de controle (à direita) no painel de controle para seleção conveniente de modos de operação.

Powerhouse com cinco conjuntos de máquinas que estão em operação desde a década de 1950.

Os geradores na casa de força têm um diâmetro de mais de 7 metros.

Remoção do rotor do gerador sem remover postes individuais.

Transporte adicional do rotor para o lado austríaco.

Armazenamento temporário do rotor durante a inspeção.