Entraînements ultra-performants pour installations portuaires

Les grues accomplissent un travail simple : elles prélèvent une charge à un emplacement donné et la déposent à un autre endroit. Pour fonctionner de façon fiable et assurer un niveau de précision suffisant au cours de cette opération, elles dépendent de systèmes d’entraînements adaptés à cette tâche. « Les grues sont équipées de motoréducteurs dotés de freinages intégrés. Ces derniers sont combinés à des variateurs de fréquence pour la commande centralisée de l’accélération et le contrôle de la vitesse », explique Frédéric NECTOUX, Directeur général de NORD Drivesystems France. Comme les grues portuaires manipulent des charges imposantes, leurs motoréducteurs sont conçus pour supporter des forces radiales et axiales élevées. Ils assurent également toute une série de fonctions essentielles : démarrer en douceur avec un couple initial élevé, garantir des mouvements sans heurts, faciliter la synchronisation de plusieurs systèmes d’entraînements, fournir une capacité de levage puissante et permettre un freinage régénératif efficace sur rampes de décélération paramétrables. « Une fois que le constructeur a présélectionné des systèmes d’entraînements pour ponts roulants et chariots, nous, en tant que fournisseurs de systèmes d’entraînements, lui suggérons les rapports de réduction adéquats en fonction des spécifications du client », explique Frédéric NECTOUX.

Motoréducteurs sous charges extrêmes
A cet effet, NORD peut définir et fournir des motoréducteurs à engrenages hélicoïdaux ainsi que les variateurs de fréquence associés, tous issus de notre propre production. Les motoréducteurs pour grues ou chariots sont disponibles jusqu’au 160 kW avec un grand choix de rapports de réduction. Les utilisateurs peuvent opter entre différentes versions : modèles à deux ou trois trains, à arbre creux ou plein, à pattes, à bride, ou encore permettant un accouplement par arbre de sortie. Tous les modèles sont équipés du même carter monobloc qui favorise une intégration aisée. Les moteurs utilisés pour les grues et chariots fonctionnent souvent 24 h sur 24 dans les ports très actifs. Cependant, lorsque l’activité diminue en raison de la conjoncture, les installations restent parfois à l’arrêt pendant une longue période. La construction standard des systèmes d’entraînement doit bien entendu assurer un fonctionnement normal et régulier même à l’issue d’une immobilisation prolongée. Outre des variations de facteurs de charge, la récurrence de conditions climatiques rigoureuses et de variations de températures extrêmes ainsi que l’eau salée en milieu marin, obligent à opter pour des matériaux anticorrosion appropriés, performants sur le long terme. Les réducteurs à engrenages de NORD sont, au besoin, disponibles avec une classe de protection IP55 ou IP66. Tous les modèles sont par ailleurs proposés en versions ATEX.

Electronique d’entraînement facile d’utilisation
Les variateurs de fréquence de la gamme SK 500E de NORD se complètent parfaitement avec les motoréducteurs utilisés pour les grues. Ces variateurs robustes, hautement performants, permettent un rendement supérieur à 95% et une capacité de surcharge de 200% pendant 5 secondes. Etant compatibles avec toutes les interfaces de bus standards, ils sont faciles à utiliser et à programmer. Les modèles de base sont pourvus d’un hacheur de freinage intégré avec gestion du contrôle du moteur frein, parfaitement adapté aux applications de levage. Les variateurs fonctionnent avec un contrôle vectoriel de courant en boucle ouverte. Le retour vitesse peut aussi être utilisé pour les applications exigeantes en matière de précision du contrôle de vitesse et de capacité de surcharge. Grâce à l’extension Posicon, ces variateurs assument des tâches de contrôle de positionnement intelligentes et rendent par là même inutile tout module de contrôle supplémentaire de niveau supérieur. La fonction de sécurité « Safe Stop » aux normes EN 954-1 et EN 13849-1 est proposée en option.

Des solutions ayant fait leurs preuves
La fiabilité des systèmes d’entraînement de NORD mis en œuvre sur une gamme étendue de portiques de levage de différentes capacités n’est plus à démontrer depuis longtemps. Un exemple parmi d’autres : la grue pont roulant du quai Scandinavie de Travemünde en Allemagne. En raison du nombre grandissant de navires sillonnant la Mer Baltique, activité stimulée par l’expansion vers l’Est de l’Union européenne, les autorités portuaires ont au cours des dernières années considérablement étendu le quai Scandinavie. Cette zone, désormais la plus importante du port, comporte des grues d’une capacité de levage de 56 tonnes, véritable plaque tournante pour toutes sortes de marchandises à transférer, qui sont acheminées par camions, en conteneurs ou en caisses. Au total, 60 systèmes d’entraînements NORD sont utilisés pour cette application. L’installation de la plus grande grue flottante nommée « Goliath», dans le chantier naval d’Odense (Danemark) est une réalisation encore plus importante. Pour cette application, NORD a développé un concept de système d’entraînement pourvu d’une commande sophistiquée, comprenant un ensemble de 68 motoréducteurs à engrenages hélicoïdaux et couple conique. Les moto-réducteurs pour grues de chantier naval, qui maîtrisent des charges maximales de 100 tonnes, garantissent une grande précision de stabilité directionnelle. Des systèmes d’entraînements à courant continu utilisés pour le levage et des moteurs triphasés asynchrones pilotés par variateur, assurant la translation des chariots, garantissent le contrôle régulier et en douceur de la vitesse. Le contrôle continu du freinage via des microcontacts assure un positionnement d’une grande précision ainsi que la sécurité des installations.

Interview : Entraînements de grues dans tous les ports
NORD Drivesystems poursuit un objectif ambitieux : « Nous aimerions voir dans chaque port du monde au moins une grue équipée de nos solutions d’entraînement », confie Frédéric NECTOUX.

Quels sont les défis spécifiques auxquels vous êtes confrontés dans le choix de la mécanique et de l’électronique d’entraînement destinées aux grues installées dans les chantiers navals et les terminaux pour conteneurs ?
Frédéric NECTOUX: Les systèmes d’entraînement utilisés pour les grues et chariots de levage doivent combiner une conception robuste et résistante à l’usure avec des caractéristiques telles qu’une dynamique élevée et une grande précision dans le déplacement. En même temps, bien entendu, les utilisateurs souhaitent un coût total de possession réduit. Pour les constructeurs de grues et les opérateurs, les solutions complètes apportées par les fournisseurs spécialisés constituent la meilleure façon de satisfaire à ces exigences.

Les grues sont-elles comparables aux machines de série ou aux machines à usage spécifique ?
Frédéric NECTOUX: Dans la mesure où une telle comparaison puisse être faite, il y a peu de constructeurs capables d’assembler un portique géant par jour de transbordement navire/quai. Par conséquent, la construction de grues est comparable à l’assemblage de machines modulaires à usage spécifique, et nos solutions d’entraînement sont parfaitement adaptées à de telles applications.

NORD est un fournisseur spécialisé d’entraînements pour grues. En quoi consistent ces solutions clés en main ?
Frédéric NECTOUX: Nous fournissons des systèmes d’entraînement économiques et fiables pour tous types et toutes tailles de grues de levage et chariots de translation. Avec notre gamme étendue de produits mécaniques, électriques et électroniques, nous sommes en mesure de fournir des systèmes d’entraînement à partir d’une source unique. Les produits dotés d’une classe de protection IP55 et IP66 ainsi que les versions anticorrosion et anti-poussière avec peinture spéciale assurent un niveau élevé de fiabilité et une longue période d’exploitation : cela, même dans des conditions d’environnement exigeantes et avec des périodes d’immobilisations prolongées du matériel, comme par exemple dans le cas d’un fonctionnement saisonnier. Différents modèles de variateurs de fréquence avec des puissances allant jusqu’à 160 kW sont disponibles pour fournir des fonctions telles que la sécurité « Safe Start », le freinage régénératif, le fonctionnement synchronisé et le positionnement de grande précision. Un dernier point : nous avons créé un nouveau microsite dédié aux solutions d’entraînement pour les applications de grues : http://cranes.nord.com.

En dehors des terminaux pour conteneurs, quelles sont les applications typiques des grues équipées de systèmes d’entraînements de NORD ?
Frédéric NECTOUX: Les grues industrielles sont utilisées par exemple dans les fonderies, dans les aciéries, la construction navale, les centrales électriques et l’industrie lourde. De plus petits modèles sont également utilisés dans les ateliers à travers l’industrie. Actuellement, environ 700 fabricants de machines construisent des grues. Sur ce total, environ 15 entreprises construisent des portiques portuaires géants.

Figure 1 : Les grues des chantiers navals, terminaux pour conteneurs et autres installations portuaires, requièrent une mécanique et une électronique d’entraînement d’une fiabilité et d’une puissance élevées.
Figure 2 : La gamme SK 500E de variateurs de fréquence est disponible en six tailles.
Figure 3 : Les solutions pour grues portuaires doivent fournir une excellente dynamique.