Containerkraan krijgt tweede energiezuinig leven

Nedcranes uit Waalwijk is gespecialiseerd in het opkopen en opknappen van oude havenkranen. En omdat de tijden snel veranderen, zijn hun volgens de laatste stand der techniek gereviseerde exemplaren vaak beter dan nieuw. Dit was zeker het geval voor een containerkraan die in een tweede leven de China Express bevoorraadt. Voor het uitdagende project met grote getallen werd een beroep gedaan op motorbouwer WEG om het aandrijfsysteem te moderniseren. Zij verruilden gelijkstroom voor een frequentiegeregelde oplossing. Ook werd voorzien in een energieterugwinsysteem dat zwaartekracht en remenergie omzet in stroom. Want wanneer de getallen groot zijn, geldt dat ook voor de potentiele besparingen.

Hans van Beijnen weet als Senior Project Manager bij Nedcranes wel raad met grote getallen. Zijn bedrijf doet al ruim dertig jaar zo’n beetje alles was je rondom hijskranen kunt bedenken. Van inspecties en reparaties, tot en met complete revisies inclusief onderhoud. Hun specialiteit? Havenkranen voor overslag van containers en bulkgoederen. Maar ook met grote proceskranen voor de productie weten ze wel raad. In het geval van een containerkraan die Nedcranes voor Railport Brabant onder handen mocht nemen, ging het er echter om, om enkele getallen iets kleiner te maken. De kraan moest een stuk smaller en ook het energieverbruik moest omlaag. De hijssnelheid, en daarmee de capaciteit? Die moest dan wel weer omhoog. Van Beijnen: “GVT Intermodal zocht voor hun China Express – een relatief nieuwe treinverbinding die containers in 15 dagen van Tilburg naar Chengdu transporteert - een Portaalkraan. Nu wisten we dat er in de haven van Rotterdam een zogenoemde Container Stapelkraan beschikbaar was die in 1985 was gebouwd. Om hem echter geschikt te maken voor de Railport Brabant terminal moest hij wel worden aangepast aan de nieuwe spoorbreedte. Dit betekende dat de overspanning moest worden teruggebracht van 41 meter naar 27 meter. Ook moest de gehele aandrijving en besturing worden gemoderniseerd.”

kraan klein1

Contragewicht

Van Beijnen legt uit dat het smaller maken van de constructie best nog een uitdaging was. De kraan met een effectieve hijslast van 45 ton heeft namelijk een brughoogte van 21 meter en slechts één oversteek. Bovendien moest de hijssnelheid omhoog van 60 meter per minuut naar 80 meter per en moest de loopkat voor een beter zicht op de werkzaamheden naar de andere zijde worden verplaatst. Alles opgeteld, brachten al deze wijzigingen de boel aardig in onbalans. Van Beijnen: “Het smaller worden van de basis was één van de grote uitdagingen van dit project. Maar gelukkig konden we de hierdoor in het gedrang komende stabiliteit van de kraan ondervangen door het plaatsen van een contragewicht. In dit geval was dat een nieuw 14 ton wegend besturingshuis dat we op de koppelbalk tussen de pendelpoten – de scharnierbare poten van een portaalkraan – te plaatsen. In de oorspronkelijke kraan was een dergelijk huis niet aanwezig en volstond een paneel dat rechtsreeks op de loopkat was gemonteerd. Maar gezien alle nieuwe frequentieregelaars voor de ombouw van gelijkstroommotoren naar asynchroon en alle andere moderne toevoegingen zoals een nieuwe middenspanningsinstallatie met 10KV transformator, konden we zo’n behuizing ook om die reden goed gebruiken.”

motor klein 3

Energiebalans

Van Beijnen licht toe dat de overstap van gelijkstroom naar een frequentiegeregelde kooiankermotoren verschillende voordelen heeft. Enerzijds zijn er energetische voordelen. Anderzijds zijn ze eenvoudiger te regelen én minder onderhoudsgevoelig. “Gelijkstroommotoren zijn in onze business niet echt meer van deze tijd. Tegenwoordig zijn asynchrone IE3-motoren de norm. Deze zijn veel energiezuiniger en hoewel we deze energieklasse feitelijk nog niet hadden hoeven toepassen – we hebben immers frequentieregelaars toegepast – is bij de grote vermogens waar wij mee werken te veel te verdienen. Even voor de beeldvorming: alleen de hijsmotor al heeft een vermogen van 170 kW. Vergelijk dat met een gemiddeld gezin dat een piekverbruik van hooguit 6kW heeft en je snapt dat het om veel energie gaat als je een paar procent bespaart. Dit is ook de reden dat we een zogenoemd active front end voor de voeding van de regelingen hebben toegepast. Hierdoor kunnen we 40 procent van de potentiele rem energie (zwaartekracht) als stroom terug voeden in ons eigen systeem of in ons geval (niet elke netbeheerder is hier zondermeer van gediend) terug leveren aan het net.” Gevraagd hoeveel energie dit in totaal bespaart durft Van Beijnen niet te zeggen. Dat hangt erg van de bedrijfsomstandigheden af. Maar met een capaciteit van 20 containers per uur, waarbij elke neergaande strijkbeweging energie oplevert, loopt dat - helemaal gedurende de levensduur van de kraan - natuurlijk flink in de papieren.

En die andere voordelen van een frequentiegeregelde oplossing? Hier noemt Van Beijnen het eenvoudiger kunnen integreren van het lastmeetsysteem en andere veiligheidsfuncties zoals veilig afschakelen. Maar ook onderhoud is een belangrijk argument. Er hoeven nu bijvoorbeeld geen koolborstels vervangen te worden.

motor klein 2

Motormaatwerk

Nu was de hijsmotor misschien wel de zwaarste, maar lang niet de enige motor die aan vervanging toe was. Ook voor de loopkat en het verplaatsen van de kraan zelf moesten er nieuwe asynchrone motoren met juiste tandwielkast komen, wat ook gold voor de zwenkmotor. En ook die staan gezamenlijk garant voor een aardig aantal kilowatts. Om die, en andere getallen zoals toerentallen, overbrengverhoudingen, poolparen, magnetiseerstromen en benodigde remvermogen te bepalen, deed Nedcranes een beroep op motorfabrikant WEG, die sinds de aquisitie van het Oostenrijkse Watt ook de bijpassende tandwielkasten kunnen leveren. Menno Kuipers, Business Unit Manager bij WEG in Hengelo, legt uit dat het bij dit soort projecten altijd om maatwerk gaat, waarbij onderdelen goed op elkaar moeten worden afgestemd. “Toen we de lasten, snelheden, maar ook weersomstandigheden als wind en regen eenmaal inzichtelijk hadden, hebben we hier de best passende motoren uit onze uitgebreide standaard bij gekozen. Standaardisatie is namelijk niet alleen voor ons belangrijk, maar ook voor Nedcranes, met we vaker van dit soort projecten doen. In totaal kwamen we uit op 4 motoren van 30kW voor het rijden, 2 motoren van 22 kW voor de loopkat, een 7,5 kW zwenkmotor en een 170 kW hijsmotor. Hierbij zijn alle motoren, met uitzondering van de hijsmotor, voorzien van een tandwielkast en mechanische rem. Dit laatste is een standaard veiligheidseis in de kranenwereld. Hoewel er normaliter middels de encoder – in dit geval een door WEG ge-engineerde variant – op de regeling wordt geremd, moet er ook mechanische redundante zijn.’

Zijn er tot slot nog andere bijzonderheden? Kuipers: “De motoren zijn met hun IE3-classficering - zoals Hans al aangaf - erg energiezuinig. Maar de aandrijving is ook relatief stil. Wel zo fijn, aangezien de Railport Brabant treinterminal vlak bij een woonwijk ligt.” Van Beijnen voegt hieraan toe: “In de kranenwereld gaat het uiteindelijk allemaal om het vinden van de juiste balans. Niet alleen voor wat betreft zwaartekracht, energie, technologie en kosten, maar ook de mensen waarmee je dit soort omvangrijke projecten doet. Gelukkig hebben we die voor wat betreft de motoren en aandrijvingen met WEG zeker gevonden.”