Polární mostový jeřáb 320/160/2 x 70 t x 43 m

Na hlavních výrobních blocích Jaderné elektrárny Temelín jsou pro manipulaci s velmi těžkými břemeny instalovány polární mostové jeřáby nosnosti 320 t. Tyto jeřáby jezdí na rozdíl od klasických mostových jeřábů po kruhové dráze umístěné na vnitřní stěně ochranné betonové obálky - kontejnmentu. Proto se označují jako polární.
Polární mostové jeřáby 320/160/2 x 70 t x 43 m vyrobila německá firma SKET Magdeburg, jejich montáž provedl finální dodavatel ŠJS Plzeň. Řídící a naváděcí systém pro tyto jeřáby byl dodán firmou Sidat Praha

Jeřáb namontovaný na každý z obou bloků sloužil po dobu výstavby elektrárny k provádění stavebních a montážních prací.
Za provozu elektrárny je používán pro transportní operace při výměně paliva, při opravách a revizích technologických zařízení v kontejnmentu.
Jeřáb pojíždí po kruhové dráze na kótě +46,80 m v reaktorovém sálu.
Nosná konstrukce jeřábové dráhy je tvořena ocelovými nosníky . Tyto nosníky jsou neseny konzolami upevněnými na válcové části kontejnmentu.Úhel mezi jednotlivými podporami je 15°.Kruhová kolejnice o průmeru 43 000 mm je tvořena 24 segmenty a byla dodána s jeřábem. Podél celého obvodu jeřábové dráhy je nainstalována průchozí lávka s proměnlivou šířkou .
Napájení jednotlivých motorů na jeřábu je zajištěno přes speciální svazek kabelů, spojující střed kopule kontejnmentu se svorkovnicí ve středu otáčení na portálu jeřábového mostu. Uvedený kabelový svazek umožňuje kruhový pojezd mostu jeřábu o ± 370°.
Motory na jednotlivých kočkách jsou napájeny ohebnými kabely shrnovací troleje na jeřábovém mostu. Veškeré elektrické vybavení, kromě hnacích motorů, je umístěno mimo hermetický prostor v rozvodně AE 732 obestavby výrobního bloku.

Vstup na jeřábový most je umožněn z průchozí lávky vedoucí podél jeřábové dráhy. Výstup na tuto lávku je po žebříku z podlahy reaktorového sálu. Z jeřábového mostu je po žebříku, vedoucím z portálu jeřábového mostu, zpřístupněna soustava plošin, sloužících ke kontrole vrchlíku kontejnmentu, nazývaná MOK./mechanismus obsluhy kopule/

Polární mostový jeřáb 320/160/2 x 70 t x 43m se skládá z těchto částí a systémů:
- jeřábový most
- hlavní kočka 320 t
- pomocná kočka 160/2 x 70 t
- pomocná zařízení
- elektrické napájení jeřábu
- řídící systém
- ovládání jeřábu
- stejnosměrné pohony
- řízení usměrňovačů
- snímání souřadnic
- měření hmotnosti
- kontrolní systém zakázaných zón




Jeřábový most

Jeřábový most se skládá ze dvou podélných nosníků, které jsou spojeny dvěma příčníky. Most pojíždí po kruhové koleji na šestnácti kolech, vždy dvě jsou umístěna na společném vahadle, které je otočně spojeno s mostem.
Pohyb mostu obstarávají čtyři pohonné jednotky, z nichž každá pohání jedno kolo. Pohonné jednotky sestávající z elektromotoru, brzdy a převodovky jsou umístěny na plošinách ležících u mostových nosníků, těsně pod úrovní jeřábové dráhy. Na hlavních nosnících jsou upevněny kolejnice, po kterých pojíždějí hlavní i pomocná kočka. Podél boku jednoho z nosníků je připevněna podvěsná drážka s elektrickým pojízdným kladkostrojem 5 t.
K jeřábovému mostu ještě patří jeřábový portál, který je připevněn z boku k hlavním nosníkům. Na něm jsou umístěny svorkovnice pro připojení přívodního svazku kabelů v ose otáčení jeřábu.Dále slouží pro uchycení podvěsné drážky elektrického kladkostroje 10 t, určeného pro opravy vlastního jeřábu.

Hlavní kočka 320 t - zdvih I
Kočku tvoří rám s osmi pojezdovými koly, z nichž dvě jsou hnací. Kola jsou uložena po dvou v kyvných vahadlech. Na rámu je pojezdové ústrojí a zdvihové ústrojí 320t, které lze pro montážní účely zatížit až 405 t a dva kladkostroje o nosnosti 10 t - zdvihy E1 a E2.
Každé zdvihové ústrojí obsahuje lanový buben, převodovou skříň, samočinnou brzdu, elektromotor a kladnici. Kladkostroje jsou opatřeny jednoduchým kovaným hákem. Pojezdové ústrojí se skládá z osmi pojezdových kol, převodové skříně, automatické brzdy a elektromotoru.
Z jedné strany hlavní kočky jsou namontovány horizontální vodící kladky, které z obou stran přiléhají ke kolejnici. Krajní polohy dojezdu kočky jsou jištěny.

Pomocná kočka 160/2 x 70 t - zdvih II

Pomocná kočka je určena pro transport kontejneru na vyhořelé palivo. Je uspořádána jako dva nezávislé systémy. Každý systém může transportovat kontejner samostatně. Kontejner se uchopí za dva nosné čepy pomocí záchytu transportního kontejneru načepovaného na vidlici 160 t. Dva háky 70 t jsou zaháknuty na zbylé dva čepy kontejneru a slouží k zabezpečení transportního kontejneru při jeho přepravě.
Rám kočky, pojezdové ústrojí i zdvihové ústrojí jsou podobné konstrukce jako u kočky hlavní, s tím rozdílem, že obě zdvihová ústrojí musí pracovat synchronizovaně.

Pomocná zařízení
Mezi pomocná zařízení patří traverza kotevní tyče o nosnosti 255 t a hydrodynamometr. Všechna tato zařízení patří do dodávky jeřábu a slouží pro zkoušení jeřábu a pro seřízení brzdových mechanizmů zdvihu ( mimo zdvihů 5 t a 10 t ).
Elektrické napájení jeřábu

Jeřáb je napájen z úsekového rozváděče 0,4 kV. Napájecí soustava 3 PEN 50 Hz 380 V. Jmenovitý proud 420 A, max. spouštěcí proud 800 A při chodu jednoho motoru zdvihu 320 t na jmenovitých otáčkách, zapnutém osvětlení jeřábu, a napájené ovládací soustavě.
Přívod proudu od jeřábového mostu ke kočkám je proveden ohebnými kabely zavěšenými na kabelových vozících. Vozíky pojíždějí po vodící dráze umístěné na mostě jeřábu podél dráhy koček. Přívod elektrického proudu pro el. pohony na kladnicích 320 t a 160 t je proveden kabelem z příslušné kočky jeřábu. Aby byly zaručeny synchronní rychlosti kabelu a kladnice, je kabelový buben mechanicky spojen s bubnem zvedacího ústrojí.
Kabely mezi rozvodnou AE 732, hermetickou průchodkou do kontejnmentu a reaktorovým sálem jsou uloženy na úložných kabelových konstrukcích společných kabelových tras. Propojení mezi pevnou částí kabeláže v ose kontejnmentu a svorkovnicí umístěnou na portálu jeřábu v ose otáčení jeřábu obstarává specielní svazek kabelů, který umožňuje otáčení jeřábu o ± 370°

Řídící systém

Procesní úroveň je realizována programovatelným automatem (PLC) Siemens - Simatic S5-135U s procesorem CPU928B
PLC realizuje veškeré úlohy logického i spojitého řízení včetně přípravy dat pro archivaci na operátorské úrovni.
Vizualizační úroveň je realizována na standartním operátorském panelu OP 47 s využitím vizualizačního prostředí Siemens - WinCC.
WinCC je moderní objektově orientovaný otevřený vizualizační systém založený na mezinárodních SW standardech. Uživatelské prostředí je plně grafické a využívá techniku oken Komunikace je optimalizována především pro automaty firmy Siemens Simatic, což zabezpečuje její spolehlivost.

Řídící systém zajišťuje kontrolu následujících parametrů:
-Uvolnění pouze povolených pohybů. Pokud by došlo k pokusu o manipulaci s prvkem, který není v daném kroku povolen, řídící systém této manipulaci zabrání a neumožní ji provést.
-Kontrolu povolených pohybů v povolených mezích polohy. V případě dosažení hraniční polohy řídící systém zabrání dalšímu pohybu zastavením příslušného prvku.
-Kontrolu maximální povolené rychlosti pohybu. Pokud obsluha požaduje vyšší rychlost, než je pro daný pohyb povolena , řídící systém pohyb zastaví.

Režimy práce PMJ jsou : Volný ( neřízený ) režim
Řízený režim

Volný režim
Rozumí se tím transport nespecifikovaných i specifikovaných břemen, u kterých není požadována maximální přesnost najetí. Řídící systém provádí archivaci veškerých manipulačních pohybů a zároveň kontrolu dosažení zakázané zóny podle aktivního zdvihu.
Obsluha PMJ je podporována veškerými standardními funkcemi systému ( hlášení, archiv hlášení, archiv měření atd. )

Řízený režim
Práce v řízeném režimu je vykonávání předem definovaných transportních operací (je vytvořen itinerář příslušné trasy pro příslušnou transportní operaci).Tento režim slouží k transportu standardních břemen po standardních trasách při spouštěcích a seřizovacích pracích na zařízení reaktoru, při odstávkách reaktoru a plánovaných revizních a údržbových činnostech na reaktorovém sále.
Každá transportní operace představuje určitý počet kroků.Krokem se rozumí množina povolených úkonů jeřábníka.Každý krok obsahuje základní úkon a úkony doplňkové s omezením rozsahu pohybu pro přesné dosažení požadované polohy přenášeného břemene.
Data pro příslušný krok jsou přenášena z operátorského panelu do procesní stanice, která provádí kontrolní a bezpečnostní úkony.
Data pro řízený režim je možno předem připravit přímo na operátorském panelu pomocí editoru řízeného režimu, kdy postupným vyplněním příslušných položek získáme jednotlivé kroky vytvářené trasy. Tímto způsobem vytvoříme data proo všechny požadované dopravní úlohy. Pro usnadnění tvorby dopravních tras je možné využít záznamu z archivu pohybů.
Tyto datové záznamy mají velmi podobnou strukturu právě s ohledem na použití dat z archivu pohybů pro tvorbu dat řízeného režimu.
Datové pozadí pro řízený režim je možné vytvářet i na pracovišti administrátora v příslušném datovém formátu a pak je následně pomocí importu dat přenést do operátorského panelu.

Ovládání jeřábu

Ovládání jeřábu je dálkové, pomocí mobilního ovládacího pultu, který může být připojen na jednom místě v reaktorovém sále GA 701 na plošině výtahové šachty nebo k přípojnému místu v místnosti skříní ovládací soustavy AE 732, mimo hermetickou zónu.
Nouzově lze jeřáb ovládat původním mobilním pultem ( bez měření ) z jednoho přípojného místa na RS ( GA 701 ). Monitor na ovládacím pultu zobrazuje polohy (souřadnice) mostu, rozdílu snímačů mostu, koček, zdvihů,otočí vidlic, poloh čepů a hmotností zavěšených břemen , polohu zvolených zdvihů I, II,E1, E2,E3 vůči zakázaným zónám.
Dále zobrazuje informace
- SW koncová poloha dosažena (v řízeném režimu)
- STOP pro vjetí do zakázané zóny (ve volném režimu)
- probíhající pohyb (např. most hrubě vpravo)
- v řízeném režimu udává pokyn pro další krok operace
Ovládací panel umožňuje vkládání vybraných dat (např. jméno firmy, pro kterou se operace provádí, jméno jeřábníka)
a provádí archivaci dat při každém stlačení tlačítka start
- datum a čas stlačení
- předvolená operace
- souřadnice předvolené operace
- vjetí do zakázané zóny vyblokováno
- jeřábník
- firma, pro kterou se operace provádí
- zda byl řídící systém nepřetržitě připojen k jeřábu
tato data jsou ochráněna před nepovolanou manipulací a vyhodnocují se odděleně.

Stejnosměrné pohony

Stejnosměrné pohony jsou použity pro zdvih I, II, III, pojezd kočky 1, 2 a pojezd mostu. Jako pohony jsou použity motory s cizím buzením, řízené antiparalelním třífázovým tyristorovým usměrňovačem 0 - 400V v kotvě.
Výstupní napětí z obou tyristorových můstků je řízeno od maximálního ss napětí přes nulu až k maximálnímu střídavému usměrněnému proti napětí. Při rozběhu je motor napájen jedním ze dvou usměrňovacích můstků, zatímco druhý je uzavřen. Jestliže je vyžadován negativní moment, snížení otáček nebo změna směru otáčení, uzavře se můstek vedoucí proud a uvolní se antiparalelní můstek, který ve střídavém usměrňovacím procesu umožňuje brždění.

Řízení usměrňovačů

Řízení usměrňovačů je realizováno pro každý pohon elektronikou KS a GA.
Jednotlivé elektroniky jsou různé pro různé pohony.
Jednotlivé elektroniky jsou provedeny jako programově zapojené řídící jednotky skládající se z jednotlivých karet různých příslušných funkcí.
Elektronika KS slouží pro kontrolu , rozpoznání poruch a řízení usměrňovače.

Elektronika GA slouží pro tvorbu impulsu,řízení usměrňovačů a regulaci stejnosměrných pohonů.
Na vstupu regulátoru otáček je zadaná hodnota a skutečná hodnota, výstup přichází na proudový regulátor ,který má za úkol vyrovnat hodnoty jednotlivých motorů (diference motorů), výstup řídí tvorbu impulsů pro usměrňovač.

Snímání souřadnic

Pro snímání poloh jsou použity snímače SIEMENS 6FX2001. Pro měření polohy koček, zdvihů a otočí byly použity pro zvýšení přesnosti převodovky PR13 (1:13,8). Pro komunikaci se snímači slouží dvě karty WF 705, z nichž každá má 4 vstupy.
Výstupem snímače je absolutní číslo nezávislé na výchozí poloze snímače ( hodnota je okamžitá při každé komunikaci ). Tímto jsou eliminovány chyby vzniklé přenosem dat. Absolutní hodnota čísla je pomocí SIMATICU S5 přepočítána na měřenou veličinu a zobrazena pomocí OP 47.

Měření hmotnosti

Pro měření hmotnosti slouží pro každý zdvih dva tenzometry 200 kN, laboratorní měřící přístroj ROBOTRON, který vyhodnocuje každou 1 sekundu měření. Pomocí převodníku se výstupní signál zpracovává SIMATICEM S a zobrazuje se na obrazovce OP 47. Měřící přístroje ROBOTRON mají nastaveno přetížení ,zatížení a odlehčení zdvihů.Signály přetížení blokují směr nahoru, odlehčení blokují směr dolů, zatížení blokuje čepování pro příslušný zdvih.
Při práci jeřábu v řízeném režimu je možno zadat rozsah hmotností od do pro kontrolu a tím zvolit odlehčení a přetížení podle dané potřeby.

Kontrolní systém zakázané zóny

Zakázané zóny jsou prostory reaktoru a bazénu vyhořelého paliva. Aby se vyloučil pád břemene při transportu, není možno najet kterýmkoliv pohonem v zatíženém stavu do uvedených prostor.
Při narušení zakázané zóny je pohon zastaven, takže je zablokován směr pohybu směrem do zakázané zóny.
Zakázané zóny jsou vymezeny pomocí koncových spinačů se zdvojenou funkcí.

Další nezávislé hlídání zakázaných zón je realizováno pomocí softweru SIMATIC S5. Podmínkou pro hlídání je sjetí z předkoncové nebo koncové polohy zdvihu I, II, III, E1, E2. Zakázaná zóna je hlídána přesně dle polohy kočky 1, 2 a mostu, vzhledem k šachtě reaktoru a bazénu.
Při najetí do zakázané zóny se PMJ samočinně zastaví a je proveden zápis do archivu obsluhy. Pro další pohyb je nutné provést deblokaci zakázané zóny pro příslušný zdvih. Každá deblokace a blokace je zapsána do archivu hlášení. Pro předem dané operace bude používán řízený režim PMJ, při kterém je přesně definován každý krok dané operace i s pomocnými pohyby. Jiné pohyby jsou zablokovány. Toto umožňuje přesně definovat všechny pohyby jeřábu.
Funkce SBS (ochrana zakázaných zón) je stejná pro ruční i řízený provoz .

Základní parametry a údaje PMJ

Dodavatel: SKET Magdeburg , SRN
řídící a kontrolní systém PMJ - SIDAT s.r.o. Praha

Nosnost

hlavní zdvih 320 t (405t)
pomocný zdvih 160 t
pomocný zdvih 2 x 70 t

Rozpětí jeřábu 43 m

Výšky zdvihů

Z1 - hlavní zdvih I 45 m
Z2 - pomocný zdvih II 47 m
Z3 - pomocný zdvih III 45 m
E1 - Elektrický kladkostroj 10t ( na kočce ) 52m
E2 - Elektrický kladkostroj 10t ( na výložníku ) 43m
E3 - Elektrický kladkostroj 10t ( na portálu ) 30m
E4 - Elektrický kladkostroj 5t ( na mostě ) 45m
Rychlosti zdvihů
hák 320 t v1 = 0 do 1,11 m/min
v2 = 0 do 1,1 m/min
plynulá regulace

hák 160 t v1 = 0 do 2,53 m/min
v2 = 0 do 0,2 m/min
plynulá regulace

hák 2 x 70 t v1 = 0 do 2,53 m/min
v2 = 0 do 0,2 m/min
plynulá regulace

Elektrické kladkostroje v1 = 8,0 m/min
v2 = 0,8 m/min

Rychlost pojezdu koček
kočka I v1 = 0 do 16 m/min
v2 = 0 do 2,0 m/min
plynulá regulace

kočka II v1 = 0 do 11,45 m/min
v2 = 0 do 1,53 m/min plynulá regulace

Elektrické kladkostroje v = 20 m/min
Rychlost pohybu mostu v1 = 0 do 20 m/min
v2 = 0 do 1,91 m/min
plynulá regulace

Hmotnost jeřábu 825 212 kg

Zbyněk Tauchman, ČEZ, a. s. Jaderná elektrárna Temelín