Kollisionschutz und Überlastschutz für Krananlagen

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1 17. Kranfachtagung, 27. März 2009, Technische Universität Dresden 119 Kollisionschutz und Überlastschutz für Krananlagen Dipl.-Ing. Dirk Becker PIAB Kraftmesstechnik Ost GmbH, Irxleben 1 Einleitung In den letzten Jahren hat sich die Entwicklung von beweglichen Anlagen, z. B. Krananlagen, infolge gewachsener Ansprüche dahin orientiert, dass die Verfügbarkeit des Arbeitsbereiches, die Arbeitsgeschwindigkeit, die geometrisch betrachtete Ausnutzung von Lagerbereichen sowie der Automatikbetrieb einen sehr hohen Stellenwert erlangt haben. 2 Notwendigkeit Insbesondere beim Einsatz im Kranbereich wird der Abstand zwischen Kranen, die auf der gleichen Schiene laufen, vom Kranführer nur geschätzt. Dadurch kann es besonders beim Rangieren im geringen Abstand zu Unfällen kommen. Verschiedentlich wird mit Ultraschallgeber und Laser gearbeitet. Diese weisen einige Nachteile auf: Die Anfälligkeit durch Umgebungseinflüsse (Verschmutzungen etc.) ist sehr hoch. Die Reichweite von Ultraschall ist begrenzt. Im Freien kommen wegen Schallverwehungen Fehlmessungen bei Ultraschallgebern vor. 3 Forderung Der Einsatz von Automatikanlagen, die im Verbund arbeiten und eine oder mehrere Schnittstellen (Mensch-Maschine-Umwelt) aufweisen, verlangt nach einer Sicherheitstechnik, die den vor genannten Bedürfnissen angepasst ist. 4 Lösung Gigasense Kollisionschutz mit aktivem Transponder (Bild1)

2 Kranfachtagung, 27. März 2009, Technische Universität Dresden Bild 1 aktiver Transponder 5 Prinzip Hallenwand Bild 2 Gigasense Kollisionsschutz - Prinzip Jedes System besteht aus einem modulierten Dopplerradar, Dieses hat die Fähigkeit, den Abstand, die Geschwindigkeit und die Richtung zu einem aktiven, so genannten Transponder - Reflektor zu fühlen. Der Reflektor ist am Dopplerradar des Gegensystems angebracht bzw. umgekehrt (Bild 2). 6 Grundlagen Als Dopplereffekt (Bild 2.1) bezeichnet man die Veränderung der wahrgenommenen oder gemessenen Frequenz von Wellen jeder Art, während sich die Quelle und der Beobachter relativ zueinander bewegen. Bild 2.1 Dopplereffekt

3 17. Kranfachtagung, 27. März 2009, Technische Universität Dresden Funktion Bild 3 Funktion Es werden für zwei zu schützende Anlagen zwei Systeme A + B benötigt. Eine paarweise Installation ist somit vorgeschrieben. Jedes System besteht aus einer Antenne mit angebauter Elektronik und einem Schaltrelais-Gehäuse. Das Konzept des aktiven Transponders beruht darauf, dass sowohl System A wie auch System B Mikrowellen in eine vorgegebene Ebene senden und empfangen (Bild 3) und hierzu hat jedes System eine eingebaute Transponder Reflektor - Diode. Jedes System arbeitet nach dem Doppler-Radar-Prinzip, erfasst die relative Geschwindigkeit des gegenüberliegenden Transponders und wertet, mit Hilfe der Frequenzmodulation, die Entfernung und Bewegungsrichtung aus. Der Einsatz eines Transponders dient dazu, wie ein definierter Reflektor zum gegenüberliegenden System zu arbeiten. Mit diesem Gerät wird eine Störung der Signalstrecke und ein evtl. möglicher totaler Ausfall unterbunden. Reflektionen nicht definierbarer Herkunft wie z.b. vom Kranträger oder von Stahlbauteilen würden normalerweise die Signalstrecke unterbrechen. Der Transpondereffekt wird dadurch erzielt, daß eine Mikrowellendiode mit einem modulierten 3 V Signal, eine Frequenz empfängt, die deutlich über der normalen liegt, welche als niedrig frequenzielle Dopplerinformation von direkten Reflektionen käme. 8 Aufbau Die Antenne besteht aus einem Aluminium-Guß-Reflektor und einem Elektronikgehäuse (Bild 4). Der Aluminium-Guss-Reflektor dient als parabole Fläche. Die seitlich austretenden Strahlen haben eine sehr geringe Radiation.

4 Kranfachtagung, 27. März 2009, Technische Universität Dresden Das Elektronikgehäuse beinhaltet einen Sender / Empfänger-Filter, den Transponder und einen Schaltkreis mit den Signalauswertfunktionen. In der Relaisbox sind Stromversorgung, Ausgangsrelais, Potentiometer für die Alarmgrenzen untergebracht. Bild 4 Aufbau 9 Vorteile des Mikrowellen - Kollisionsschutzes Sehr hohe Resistenz gegen Verschmutzungen und widrigen Umwelteinflüssen Bei Stromausfall, bleibt die Sicherheitsfunktion durch die interne Pufferbatterie erhalten Eigenüberwachung des Systems Optimierung der Kranzeiten Parabolantenne mit niedrigen Nebenmaxima und aktivem Transponder Reflektor im Gegensystem Einfache Montage 10 Überlastschutz an Kranen Grundsätzlich schreiben uns die europäischen Normen vor, dass an allen Kraftbetriebenen Winden und Hubwerken Überlastsicherungen vorhanden sein müssen. So wird zum Beispiel an Portal-Dreh-Wippkranen Überlastabschaltung über das Lastmoment bestimmt, bei stationären Kranen wird nur die Seillast überwacht. Bei Portalkranen und Containerkranen wird die Überlast aus mehreren unterschiedlichen Seillasten bestimmt. Hinzu kommt dann noch die Summenlast zum Schutz der kompletten Krankonstruktion.

5 17. Kranfachtagung, 27. März 2009, Technische Universität Dresden Systemaufbau von Überlastsicherungen Nach modernster Bauart benötigt man immer ein oder mehrere Kraftsensoren und eine Elektronikeinheit Bild 5. Bild 5 Prinzipaufbau Überlastsicherung 12 Zusammenfassung Beim Bau von leistungsfähigen Kranen wird Sicherheit auf höchstem Niveau verlangt. Dazu gehören Überlastsicherungen, Lastmomentbegrenzungen, Arbeitsbereichsbegrenzungen und Antikollisionssysteme. Die Aufgabe von Lastmomentbegrenzungen sowie Antikollisionssystemen ist es, eine Überlastung des Kranes auszuschließen, Schäden am Kran zu verhindern und somit Menschenleben zu schützen. Die PIAB Kraftmesstechnik GmbH hat sich seit Jahren diesem Thema verschrieben und die Entwicklung der Funktionalität von Überlastsicherungen und Kollisionsschutz Systemen vorangetrieben, Grundlage war dabei die enge Zusammenarbeit mit den Kranbau-, Servicebetrieben sowie den Betreibern, um die Technik zu verbessern und weiter zu entwickeln.

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