Kräne

Ausrüstungen und Techniken der Kranmodernisierung

Fundierte Bestands- und Risikoanalysen sind Grundlage für ein Retrofit an Krananlagen, das dann über Jahre hinaus höchste Funktionalität, Verfügbarkeit und Produktivität gewährleistet. Aus Sicht des Betreibers gibt es verschiedene technische und/oder wirtschaftliche Gründe für eine Kranmodernisierung. Der elementarste ist, die Krananlage und damit in der Regel den gesamten Betrieb oder Prozess wieder dauerhaft und zuverlässig am Laufen zu erhalten. Dazu können unterschiedliche Maßnahmen notwendig sein. So lässt sich der Betrieb etwa durch folgende Maßnahmen sicherstellen:

  • Umfangreiche Bevorratung verschleißender Bauteile für schnellen Austausch bei Ausfällen
  • Reduzierung verschleißender Bauteile und deren Ersatz durch langlebigere und zuverlässigere Komponenten
  • Einführung von Maßnahmen zur aktiven, präventiven Instandhaltung
  • Installation zusätzlicher Überwachungssysteme und Sensorik an besonders kritischen Stellen
  • Installation eines modernen, PC-basierten Kran-Management-Systems, das eine schnellere Fehlersuche und Analyse ermöglicht und bei der allgemeinen Diagnose unterstützt und dessen Nutzung als Werkzeug zur präventiven Instandhaltung.
siemens

Montage vor Ort: Installation des vorgefertigten Elektro-Containers mit neuen, digitalen DC-Antrieben am vorhandenen Maschinenhaus auf der Containerbrücke von Haina International Terminal, Santo Domingo, Dominikanische Republik

Ein weiteres Motiv zur Modernisierung ist die Erhöhung der Sicherheit von und auf Krananlagen. Dabei gilt: Im europäischen Raum verlangt die Maschinenrichtlinie eine neue Risikoanalyse, sobald eine ,Wesentliche Veränderung‘ vorgenommen wurde, da somit am Kran neue oder zusätzliche Gefahren ,in erheblichem Umfang‘ entstehen können.

Die Sicherheitsstandards für Maschinen werden laufend verändert und dem Stand der Technik angepasst. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit zur ständigen Überprüfung und eventuell zur Anpassung der vorhandenen Anlagen.

Krane unterliegen den verschiedensten Einflüssen und setzen für sicheren Betrieb geeignete Konzepte voraus, die den Schutz von Mensch und Maschine unter möglichst allen Umständen gewährleisten. Zu realisieren sind unter Endabschaltungen und Verriegelungen, Überlastsicherungen, Maßnahmen für sicheren Kollisionsschutz, das Umfahren geschützter oder gefährdeter Bereiche sowie die Erfassung von Lastkollektiven.

All dies gilt es in geeigneter Form zu überwachen, wozu verschiedene, häufig redundant aufgebaute Systeme eingesetzt werden. Dazu gehören sicherheitsgerichtete Steuerungen (Safety-SPS) von innovativen Antriebssystemen mit integrierten Sicherheitsfunktionen, dazu Sensoren zur Erfassung von Prozessgrößen oder Betriebszuständen.

Auch die technischen Prozesse bestimmen die Modernisierung

Last but not least ziehen auch Umbauten und Änderungen von Produktionsanlagen oder Anlagen für den Güter-/Materialumschlag eine Anpassung der in den Prozess eingebundener Krananlagen nach sich, so etwa:

  • konstruktive Änderungen an tragenden mechanischen Teilen, Austausch mechanischer Komponenten wie Ausleger oder Laufkatze,
  • Erhöhung der Tragkraft,
  • Änderung der Antriebstechnik,
  • Änderung der Kransteuerung,
  • Umbau auf andere Steuerungsarten, etwa analog auf digital, von manuellem auf teil- oder vollautomatischen Betrieb.

Fundierte praktische Unterstützung sowohl bei der Bestands- und Risikoanalyse als auch bei der konkreten, normgerechten Auslegung und Realisierung von Modernisierungslösungen mit bewährten, aufeinander abgestimmten Hard- und Software-Komponenten bieten die Spezialisten von Siemens Cranes. Für die Krantechnik relevant sind insbesondere:

  • Komponenten zur Mittel- oder Niederspannungseinspeisung und -verteilung,
  • Gleichstromantriebe Simoreg DCMaster,
  • Drehstromantriebe Sinamics S120,
  • Motion-Controller Simotion D,
  • Steuerungen Simatic S7 300, 400,
  • dezentrale Peripheriebaugruppen Simatic ET200M/S,
  • Schutz- und Sicherheitstechnik Siguard, etwa Schütz-Sicherheitskombinationen, Not-Aus-Taster,
  • Visualisierungslösungen wie Simocrane CMS (Crane Management System) auf Basis Simatic WinCC und WinCC flexible,
  • Komponenten für die Vernetzung über Profibus-DP bzw. Profinet,
  • drahtlose (auch fehlersichere) Bediengeräte wie das Simatic Mobile Panel MP277(F) IWLAN oder Scalance W Access Points.

Methodik, Ablauf und Resultate der Arbeit von Siemens Cranes verdeutlicht das elektrische Retrofit einer Containerbrücke bei der Haina International Terminals S.A. (HIT) im Hafen von Santo Domingo. Getrieben von einer rapide zunehmenden Ausfallrate der Steuerungsund Antriebskomponenten seines Starport Container Cranes aus dem Jahr 1972, suchte der Betreiber HIT nach einer technisch und wirtschaftlich tragfähigen Modernisierungslösung.

Den Zustand des Stahlbaus begutachtete der Betreiber in eigener Regie. Nach einer gemeinsamen Kranbegehung und Bestandsaufnahme wurden die vorhandenen Gleichstrommotoren anhand von Messungen des Isolationswiderstandes und der mechanischen Schwingungswerte nach ISO 10816 3 überprüft, in der Diskussion mit Siemens für erhaltenswert befunden und daher nicht erneuert.

Das Ausmaß der Modernisierung bedeutete hiesigen Normen (ISO/IEC) zufolge, die vom Betreiber bewusst als neuer Maßstab angelegt werden sollten, eine ,Wesentliche Änderung‘, so dass als nächster Schritt die Risikoanalyse nach ISO 14121 und eine Abschätzung des Gefährdungspotenzials folgte. Die sehr sorgfältig durchgeführte Risikoanalyse hat ergeben, dass verschiedene sicherheitsrelevante Komponenten nachgerüstet werden müssen, darunter

  • eine Überlasterfassung im Hubwerk, um das Hubwerk vor dem Anheben unzulässig hoher Lasten zu schützen
  • zusätzliche, direkt auf die Seiltrommel wirkende Hubwerksbremsen, um auch im sehr unwahrscheinlichen Fall eines Motorwellenbruchs sicheres Bremsen und Halten der Last zu gewährleisten
  • mehrere Distanzsensoren für das Kranfahrwerk zur exakten Positionsbestimmung und für den Kollisionsschutz
  • Sensoren zur Erfassung der Windgeschwindigkeit, um den Kran bei hohen Werten automatisch abzuschalten
  • neue SPS-Steuerungstechnik, wobei der sicherheitsrelevante Teil auf Basis der IEC 60204 32 (1998) mit konventionellen, hartverdrahteten Not-Aus-Kreisen (gemäß Abschnitt 9.2) realisiert wurde.

Die in der Norm gestellten Anforderungen hinsichtlich Redundanz, Diversität und Selbstverriegelung ließen sich ausnahmslos mit Schütz-Sicherheitskombinationen des Typs Siguard 3TK28 erfüllen. So konnte bei diesem Projekt auf eine zusätzliche Sicherheits-SPS verzichtet werden, deren Einsatz gemäß IEC 62061 im Engineering einen beträchtlichen Dokumentations- und Testaufwand mit sich gebracht hätte. Entsprechend diesen Erkenntnisse und der Kundenwünsche erarbeitete Siemens Cranes ein maßgeschneidertes Angebot für die Modernisierung der elektrischen Antriebs- und Steuerungstechnik mit folgendem Leistungsumfang:

  • Lieferung eines komplett verdrahteten, klimatisierten und tropenfest ausgeführten Elektro-Containers für die digitalen Gleichstromsteller Simoreg DCMaster 6RA70, die neue Kransteuerung Simatic S7 300 (CPU 315 2 DP) sowie die Niederspannungseinspeisungs- und –verteilungsanlage
  • Kransteuerkonsole Gessmann KST 51
  • lokale Bedienpulte in der Fahrerkabine für Ausleger und Kranfahrwerk
  • Endschalter für Hubwerk, Ausleger und Katzfahrwerk
  • Elektro-Projektierung einschließlich Hard- und Software-Engineering
  • elektrische Inbetriebnahme

Der Gesamtauftragswert dieses Pakets beträgt rund EUR 350 000, ohne die vom Betreiber selbst erbrachten Leistungen. Nachdem hinter dem Maschinenhaus eine Stellfläche geschaffen war, wurde der vorgefertigte neue Elektro-Container per Kran auf die Brücke gebracht. Der Betreiber installierte die neue elektrotechnische Ausrüstung nach den Plänen und Vorgaben von Siemens unter Ausnutzung geplanter Ruhezeiten selbst. Was trotz sorgfältigster Planung nie ausgeschlossen werden kann, sind, wie auch in diesem Fall, Brüche an versteckt verlegten Kabeln. Doch der zusätzliche Aufwand hat sich dann bei der Inbetriebnahme gelohnt.

Bernd Schmid, Gerhard Fischer

Siemens AG
Drive Technologies
Mail:cranesretrofit.i-dt@siemens.com
www.siemens.com/cranes

Grundlagen – Richtlinien und Normen

siemens2

Bedienungsbereich: Um wieder einen störungsfreien die Fahrerkonsole dringend erneuert werden.

Wertvolle Hinweise für die Vorbereitung und Durchführung von Modernisierungs-, Änderungs- oder Verbesserungsmaßnahmen gibt die seit Kurzem überarbeitete VDI-Richtlinie 4449 (Leitfaden zur Änderung von Krananlagen). Bei der Planung des Umbaus eines Krans sind in Deutschland zudem die Anforderungen der Berufgenossenschaften zu berücksichtigen. Demnach erfordert jede Modernisierung, die eine „Wesentliche Änderung“ gemäß BGV D6 §25 (1) oder eine „Wesentliche Veränderung“ im Sinne der Richtlinie 98/37/EG (Maschinenrichtlinie) mit sich bringt, die Berücksichtigung aktueller Sicherheitsnormen, unter anderem der ISO 12100 (Sicherheit von Maschinen – Grundbegriffe, allgemeine Gestaltungsleitsätze), ISO 14121 (Sicherheit von Maschinen – Risikobeurteilung) und IEC 60204 32 (Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen – Teil 32: Anforderungen für Hebezeuge).

Anzeige

 



Diese Website verwendet Cookies. Wenn Sie weiterhin auf dieser Website bleiben, erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies verwenden. Weitere Info

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close