Портальный кран: выбор по грузам и параметрам

При модернизации и расширении речных портов нередко берут старые чертежи грейферного козлового крана для генеральных грузов и закупают оборудование тех же характеристик под контейнерную площадку. Лишь после прибытия техники выясняется: общая масса 40-футового контейнера вместе со спредером уже приближается к верхнему пределу грузоподъёмности, высоты подъёма не хватает для укладки в третий ярус, и площадка работает с низкой плотностью — окупаемость инвестиций затягивается.

Корень таких проблем — самая распространённая ошибка при выборе портального козлового крана: подбирать модель по опыту, а не выводить параметры из задачи перегрузки. Первый шаг выбора — честно ответить на вопрос «что именно будем перегружать».

Два сценария перегрузки: генеральные грузы против контейнеров

Портовые козловые краны чётко делятся на две категории по объекту перегрузки: козловой кран общего назначения для генеральных грузов, работающий с крюком или грейфером, и контейнерный кран на рельсовом или пневмоколёсном ходу, оснащённый спредером.

Кран для генеральных грузов имеет дело со сталью, лесоматериалами, мешковыми грузами, навалочными материалами — штучными грузами разной массы и неправильной формы. Грузозахватное устройство переключается между крюком и грейфером, а ключевое противоречие — баланс между максимальной массой отдельного груза и производительностью.

Контейнерный кран работает со стандартными контейнерами, грузозахватный орган — специальный спредер, такт операций строго фиксирован, а ключевое противоречие — соответствие суммарной массы контейнера и числа ярусов укладки. Оба типа различаются и по конструкции, и по параметрам; смешение подходов обычно невыгодно с обеих сторон.

Как определить грузоподъёмность крана для генеральных грузов

Номинальная грузоподъёмность крана для генеральных грузов определяется прежде всего максимальной массой отдельного груза, регулярно перегружаемого на причале, а затем — собственным весом грузозахватного устройства. Оба фактора вместе задают нижний предел номинальной грузоподъёмности.

При работе с грейфером его собственный вес достигает нескольких тонн, и полезная нагрузка рассчитывается за вычетом этой величины. Если максимальный отдельный груз на причале — стальной рулон массой 25 тонн, а к нему добавляется грейфер массой 6 тонн, номинальную грузоподъёмность нельзя принимать только по 25 тоннам: номинально её вроде бы хватает, но фактически груз не поднять.

С точки зрения производительности: завышенная грузоподъёмность увеличивает давление колёс и стоимость фундамента, заниженная — не позволяет поднять груз за один раз, требует нескольких подходов и снижает выработку за смену. В проектах кранов для генеральных грузов Келуде Тяжёлая Промышленность обычно сначала выводит номинальную грузоподъёмность из предельной массы отдельного груза, а затем проверяет собственный вес грейфера и число циклов, чтобы избежать конфликта параметров. Расчётная основа на этом этапе — методика выбора комбинаций нагрузок и режима работы согласно стандарту FEM 1.001 «Норма проектирования кранов».

Подбор параметров контейнерного козлового крана: номинальная масса 40-футового контейнера и число ярусов штабелирования определяют высоту подъёма

Подбор параметров контейнерного козлового крана более стандартизирован, чем для кранов общего назначения, поскольку он работает с фиксированным типом контейнера — грузоподъёмность и высота подъёма напрямую выводятся из данных контейнера.

По грузоподъёмности: номинальная масса 40-футового контейнера составляет 30,48 т, плюс собственный вес спредера 8–10 т — фактическая масса груза приближается к 40 т. Поэтому номинальная грузоподъёмность контейнерных козловых кранов, как правило, назначается от 40 т и выше. При необходимости одновременного подъёма двух 20-футовых контейнеров грузоподъёмность рассчитывается на 61 т.

Высота подъёма напрямую определяется числом ярусов штабелирования. На площадке с пятью ярусами контейнеров верхняя точка штабеля находится на высоте около 13–14 м от земли; с учётом зазора для спредера и запаса безопасности высота подъёма обычно принимается порядка 18 м. Технический директор Келуде Тяжёлая Промышленность отметил: «Высота подъёма контейнерного козлового крана не берётся с потолка — она складывается ярус за ярусом».

Соотношение грузоподъёмности и высоты подъёма можно проверить по требованиям к номинальной грузоподъёмности и конфигурации грузозахватных органов в GB/T 19912-2005 «Технические условия на пневмоколёсные контейнерные козловые краны».

Режим работы и разница в давлении на колёса: почему у контейнерных козловых кранов оно выше

Режим работы отражает интенсивность эксплуатации крана за весь срок службы. Портальные краны портового типа, как правило, попадают в диапазон от A6 до A8, однако фактические характеристики нагрузки у двух типов машин существенно различаются.

Коэффициент использования грузоподъёмности у контейнерных козловых кранов значительно выше, чем у кранов для тарно-штучных грузов. Масса отдельных грузов сильно колеблется, и большинство подъёмов выполняется не на полную нагрузку; контейнер же почти каждый раз поднимается полностью загруженным, близким к номинальной массе, причём с фиксированным тактом и круглосуточно — число рабочих циклов на порядок выше.

Высокий коэффициент использования грузоподъёмности в сочетании с большим числом циклов означает, что давление на колёса и запасы при расчёте конструкции на усталость у контейнерных козловых кранов должны быть выше, чем у кранов для тарно-штучных грузов того же пролёта. Разница в давлении на колёса напрямую передаётся на фундамент рельсового пути: при одинаковом пролёте рельсы и поперечное сечение фундамента у контейнерного крана обычно увеличивают на одну ступень. Именно поэтому многие порты при совместном использовании площадки для обоих типов оборудования проверяют фундамент по наиболее неблагоприятному давлению на колёса контейнерного крана. Требования надзора за безопасностью приведены в TSG 51-2023 «Правила технического надзора за безопасностью грузоподъёмных машин».

Стоимость выбора портального крана: цена покупки, фундамент и обслуживание за 20 лет

Стоимость портального крана нельзя оценивать только по цене приобретения — расходы на фундамент рельсового пути, энергопотребление и техническое обслуживание необходимо суммировать за двадцатилетний жизненный цикл. Ориентируясь лишь на цену единицы, легко ошибиться в общей сумме.

Цена одного крана для тарно-штучных грузов относительно ниже, но грузозахватное устройство приходится менять под каждый тип груза — грейферы, траверсы с крюками и другое оснащение заменяются чаще. Контейнерный козловой кран стоит дороже, но операции стандартизированы, и удельная стоимость штабелирования одного контейнера заметно снижается с ростом коэффициента использования.

Келуде Тяжёлая Промышленность при разработке решений для портов включает подбор приводного устройства и энергопотребление в единую модель стоимости, поскольку затраты на электроэнергию для оборудования непрерывного режима работы, такого как козловой кран, за двадцать лет накапливаются в значительную сумму. Конкретную стоимость машины Келуде Тяжёлая Промышленность рассчитывает по трём параметрам — грузоподъёмности, пролёту и режиму работы; окончательная цена определяется договором и не указывается ориентировочно на этапе проектирования.

Восемь пунктов для выбора портального крана: от груза до доступа к обслуживанию

Свести все параметры в один чек-лист и проверить его до начала проекта — значит избежать большинства ситуаций, когда оборудование уже на площадке, а работать на нём нельзя.

📖 Похожие материалы: Почему краны европейского стандарта дороже: техническая арифметика стандартов FEM и DIN | Главная балка — хребет крана: конструктивные особенности импортных и отечественных двухбалочных кранов европейского стандарта

Часто задаваемые вопросы