• nosturit
• ohjaustekniikka
• sähkökäytöt

Vanhoja 1970-luvulla toimitettuja telakkanostureita modernisoidaan Uudenkaupungin Työveneellä. Nosturit ovat edelleen päivittäisessä käytössä ja toimivat tyydyttävästi, mutta niiden koneistojen ohjausjärjestelmiä päivitetään toiminnan tehostamiseksi.

Opinnäytetyössä toteutettiin rajattu osuus telakkanosturien modernisointiprojektista: yhdelle nosturille suunniteltiin siirtokoneiston ohjauksen modernisointi. Siirtokoneistolla toteutetaan nosturin siirtoliike eli ajo vaakasuunnassa kiskoja pitkin kahteen suuntaan viidellä vakionopeudella. Koneiston pääkomponentit ovat kahdeksan liukurengastekniikalla ohjattua epätahtimoottoria ja kahdeksan sähkömekaanista jarrua. Siirtoliikkeen ohjaustoiminnot on toteutettu releillä ilman analogisia signaaleja.

Työ onnistui, ja tuloksena saatiin modernisointisuunnitelma, joka kattaa tiivistettynä seuraavat asiat:

• vanhan tekniikan muokkaus ja poisto
• uuden tekniikan valinta
• uuden ohjauksen suunnittelu
• modernisoinnin toteutus.

Siirtoliikkeelle suunniteltiin uusi ohjaus, jossa käytetään ohjelmoitavaa logiikkaa ja kahta taajuusmuuttajaa. Taajuusmuuttajat kytketään siirtoliikkeen muokattuun päävirtapiiriin ohjaamaan moottoreita. Ohjelmoitavan logiikan ympärille tehdään uusi ohjausvirtapiiri, johon kytketään kaikki siirtoliikkeen laitteet logiikan digitaalisiksi tuloiksi tai lähdöiksi. Logiikan ohjelmalla korvataan vanhan ohjauspiirin releillä toteutetut toiminnot.

Koska ajonopeutta tullaan modernisoinnin myötä ohjaamaan taajuusmuuttajilla, vanhat liukurengasmoottorit modifioidaan oikosulkumoottoreiksi. Modifiointi toteutetaan poistamalla liukurenkaisiin kytketyt ulkoiset roottorivastukset, joilla ajonopeutta ohjataan vanhassa järjestelmässä; poiston jälkeen liukurenkaat oikosuljetaan, jolloin roottori vastaa sähköisiltä ominaisuuksiltaan häkkikäämittyä roottoria ja moottori toimii tavanomaisen oikosulkumoottorin tavoin.

Miten toteutettiin

Siirtoliikkeen ohjauksen modernisointia lähdettiin suunnittelemaan siitä näkökulmasta, että vanha siirtokoneisto on mitoitettu oikein, joten vanhat moottorit modifioidaan ja säilytetään. Esimerkiksi taajuusmuuttajat valittiin vanhojen moottorien vaatimusten mukaan. Suunnittelun aikana kuitenkin selvisi, etteivät vanhat moottorit modifioinnista huolimatta ole välttämättä kovin luotettavia, jos niitä ohjataan taajuusmuuttajilla. Tämä johtuu siitä, että taajuusmuuttajakäytöllä moottoriin kohdistuu erilainen jänniterasitus kuin suoraan sähköverkosta syötettäessä.

Taajuusmuuttajiin valittiin lisävarusteiksi jänniterasitusta pienentävät sinisuodattimet, joiden avulla vanhat moottorit saattavat toimia ongelmitta. Suodattimet eivät ole edullisia, mutta niiden hankkiminen tulee edullisemmaksi kuin moottorien vaihtaminen uusiin. Suunnitelmassa edettiin siis edullisemmalla vaihtoehdolla, mutta moottorit saatetaan tulevaisuudessa joutua vaihtamaan uusiin. Siinä tapauksessa alun perin halvempi vaihtoehto tuleekin lopulta kalliimmaksi kuin alun perin kalliimpi vaihtoehto.

Jos moottorit tulevaisuudessa vaihdetaan, valintaa rajoittavat vanhojen moottorien mukaan valitut taajuusmuuttajat. Suunnitelman mukaiset taajuusmuuttajat on toki mitoitettu reilusti, eli uudet moottorit voisivat olla ainakin hieman alkuperäisiä tehokkaammat. Jos kuitenkin tulisi tarpeelliseksi hankkia huomattavasti tehokkaammat moottorit, taajuusmuuttajat jäisivät pieniksi. Tällöin myös vanhan päävirtapiirin ylivirtasuojat jäisivät todennäköisesti pieniksi eli käytännössä jouduttaisiin tekemään kokonaan uusi päävirtapiiri.

Huomattavasti tehokkaammat moottorit tuskin ovat tulevaisuudessa tarpeellisia, mutta asia olisi voitu varmistaa heti työtä aloitettaessa. Tällöin modernisointia olisi lähdetty suunnittelemaan siitä näkökulmasta, että lasketaan siirtokoneistolta tarvittava teho ja selvitetään, saadaanko haluttu teho luotettavasti vanhoilta moottoreilta taajuusmuuttajakäytöllä. Jos olisi päädytty siihen tulokseen, että siirtokoneistoon tarvitaan tehokkaammat moottorit, suunnittelu olisi aloitettu moottoreista taajuusmuuttajien sijaan.

On toivottavaa ja täysin mahdollista, että vanhat moottorit toimivat ongelmitta, jolloin nosturien modernisointiprojektissa ei tarvitse enää palata jo kertaalleen modernisoidun siirtoliikkeen pariin. Tällöin siirtoliikkeen ohjauksen modernisoinnin kokonaiskustannukset pysyvät alhaisina, koska suunnittelun alussa ei käytetty työaikaa siirtokoneistolta tarvittavan tehon laskemiseen eikä hankita uusia moottoreita.

Mahdolliset lisäominaisuudet

Kun modernisointi toteutetaan, siirtoliikkeen tulisi toimia halutulla tavalla, jolloin modernisointiprojektissa voitaisiin siirtyä seuraavaan vaiheeseen. Siirtoliikkeeseen voidaan tarvittaessa kuitenkin helposti lisätä uusia toimintoja, koska uusi ohjaus toteutetaan ohjelmoitavalla logiikalla.

Yksi mahdollinen uusi ominaisuus liittyy ajonopeuden säätöön: siirtoliikkeessä on modernisoinnin myötä samat vakionopeudet kuin vanhallakin ohjauksella, mutta liikkeen todellinen nopeus ei aina välttämättä vastaa vakionopeutta, koska nopeudella ei ole takaisinkytkentää ohjaukseen.

Todellisen nopeuden tulisi aina vastata vakionopeutta, koska telakan kaikilla nostureilla joudutaan niiden käyttötavan vuoksi usein liikkumaan samaan aikaan samalla nopeudella. Anturilla, analogisella signaalilla, signaalin ohjearvoilla ja säätimellä voitaisiin seurata ja säätää todellista nopeutta niin, että se vastaisi tarkemmin vakionopeutta.

On mahdollista, että siirtoliikkeelle saadaan nopeuden takaisinkytkennän lisäksi muitakin kehitysideoita. Kun nosturien modernisointiprojekti etenee pidemmälle, voidaan toteuttaa yhä kehittyneempiä uusia ominaisuuksia, koska nykyaikainen ohjaustekniikka lisääntyy eri nosturien eri koneistoissa. Jokaisessa nosturissa on siirtokoneiston lisäksi nosto-, kääntö- ja säteiskoneisto. Jos toteutettaisiin laaja yksittäinen modernisointi, voitaisiin modernisoida kerralla yhden nosturin kaikki koneistot ja toteuttaa koko nosturin ohjaus keskitetysti.

Lähteet:

Bing Image Creator 2025. Tekoälyllä luotu kuva. Viitattu 15.6.2025.
Free AI Image Generator – Bing Image Creator

Talasmäki, S. 2025. Nosturin siirtokoneiston ohjauksen modernisointi. Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.