UUTISET

Münchenin metrojärjestelmässä on Saksan suurin liukuportaiden verkko. Isossa mittakaavassa minkä tahansa teknisen innovaation vaikutus voi olla valtava, minkä vuoksi uudistuksia harkitaan perinpohjaisesti. Viimeisin uudistus on Yaskawan U1000-matriisitaajuusmuuttajan asteittainen käyttöönotto.

Puoli miljardia käyttäjää vuosittain

Münchenin liikennelaitos (MVG) kuljettaa joka vuosi yli puoli miljardia ihmistä. Matkoillaan matkustajat käyttävät paitsi junia ja linja-autoja, myös noin 770:tä liukuporrasta metro- ja raitiovaunupysäkillä.

Toimintavarmuus ykkössijalla

Liikennelaitoksen Mario Princip tiimeineen on vastuussa siitä, että järjestelmät toimivat ympäri vuorokauden ja ilman häiriöitä. ”Toimintavarmuus on meille erittäin tärkeää ja strategisesti merkittävää”, Princip selittää. ”Kyse ei ole vain matkustajien mukavuudesta vaan hissit ovat tärkeä operatiivinen toiminto: Ilman liukuportaita matkustajat eivät voi tulla asemalle ja poistua sieltä riittävän nopeasti.”

R&D tuo tulosta

Turvallisuuteen ja saatavuuteen liittyvien vaatimusten ja useiden satojen huolehdittavien järjestelmien vuoksi kaikki tekniset muutokset voivat tuoda mukanaan joko merkittäviä kustannuksia tai säästöjä. Tämän vuoksi jokaista liukuportaiden optimointimahdollisuutta arvioidaan huolellisesti. Tuloksena on jatkuva nykyaikaistamisprosessi ympäristössä, jota on erittäin vaikea standardoida. Liukuportaiden käyttöikä on noin 30 vuotta. Verkostossa on samanaikaisesti käytössä useita sukupolvia ja malleja eri valmistajilta ja jokaisen yksikön tilaratkaisu on omanlaisensa. ”Lyhyesti sanottuna jokainen järjestelmä on ainutlaatuinen”, toteaa liukuportaiden sähkötekniikasta vastaava Daniel Mayer.

MVG ratkaisee tämän valtavan haasteen hyödyntämällä omaa R&D-osastoaan. Yksi hyvä esimerkki on talon sisällä kehitetty valmistajariippumaton liukuportaiden ohjausjärjestelmä. Ohjausjärjestelmän avulla oma henkilöstö voi ylläpitää järjestelmää ja viat voidaan korjata suuremmalla nopeudella. Myös varaosien ja muutosten kustannukset pidetään minimissä. ”Tällaiset innovaatiot tulevat usein Münchenistä, ja siitä olemme jo saaneet mainetta tällä alalla”, kertoo Princip.

Münchenin liikennelaitos käytti taajuusmuuttajia jo ennen uuden ohjausjärjestelmän kehittämistä. Niiden tarjoamat edut perinteisiin sähkökäyttöihin nähden ilmenevät nopeasti jokapäiväisessä käytössä: Suurin osa liukuportaista käy vain tarvittaessa ja ne aktivoituvat asiakkaan astuessa liukuportaaseen. Taajuusmuuttajaohjaus mahdollistaa säädettävän käynnistyksen ja pysäytyksen, mikä tuntuu liukuportaalla matkustavalta mukavammalta ja suojaa myös mekanismeja.

Alaspäin kulkeville liukuportaille on kuitenkin etsitty parempaa ratkaisua. Useimmiten taajuusmuuttajakäytössä olevat järjestelmät jarruttavat jarruvastuksilla. Tuloksena syntyvä hukkalämpö on poistettava järjestelmästä mukavuus- ja paloturvallisuussyistä. Moottorin käämit voivat toimia myös ”jarrutusvastuksina”, jolloin ne muuntavat energiaa lämmöksi, mutta vain rajoitetusti. Taajuusmuuttajakäyttöä on myös mahdollista täydentää erillisellä regenerointiyksiköllä, jonka avulla hukkalämpö saataisiin hyötykäyttöön, mutta tämä ei ole aina mahdollista, koska liukuportaiden ohjauskaapeissa on vain rajoitetusti tilaa.

Lopulta ratkaisu löydettiin pienjännitesovelluksissa harvoin käytetystä tekniikasta: matriisitaajuusmuuttaja, joka yhdistää vaihtosuuntaajan ja regeneratiivisen yksikön yhdessä laitteessa. Mario Princip ja hänen kollegansa testasivat keväällä 2016 muutamien saatavilla olevien mallien kykyjä omalla simulaattorillaan. Yaskawan tuolloin hiljattain kehitetty U1000 oli yksi testatuista komponenteista.

Keskeinen vaatimus liukuporraskäytöissä on pehmeä uudelleenkäynnistys automaattisen deaktivoinnin jälkeen. Lisäksi sähkölaitteiden on oltava käytettävissä ympäri vuoden ulkolämpötiloissa.

Yaskawa U1000 matriisitaajuusmuuttaja

U1000-matriisitaajuusmuuttaja esiteltiin ensimmäisen kerran vuonna 2014. Se on erittäin tehokas, regeneroiva taajuusmuuttaja, joka soveltuu induktio- ja kestomagneettikoneisiin, nopeusantureilla tai ilman. Saatavana on useita malleja kattamaan laaja tehoalue 2,2 – 500 kW. Erityisen topologiansa ansiosta U1000 pystyy regeneroimaan suoraan eikä vaadi DC-väyläkondensaattoreita. Erilliselle regeneratiiviselle yksikölle ei siis tarvita tilaa. Kuten kaikki 1000-sarjan Yaskawa-taajuusmuuttajat, myös U1000 on suunniteltu kymmenen vuoden jatkuvaan käyttöön ilman huoltokatkoja.

Järjestelmään takaisin syötetty uusiutuva energia on käytettävissä rakennuksen muuhun energiantarpeeseen, kuten valaistukseen. Tämä ei kuitenkaan ollut tärkein argumentti, joka sai Münchenin liikennelaitoksen kiinnostumaan U1000:sta.

Edut hissisovelluksessa

Uusiutuvan energian käyttö suurempi merkitys oli sillä, että U1000 teki regeneratiiviset vastukset tarpeettomiksi, yksinkertaistaen siten huomattavasti järjestelmän jäähdytystä tai tuuletusta tai poistamalla sen tarpeen kokonaan. Yaskawa-järjestelmän toinen etu oli verkon laadun ylläpitäminen regeneroinnin aikana: Linjavirrat U1000:n käytön aikana ovat melkein sinimuotoisia sekä moottori- että regeneratiivisessa tilassa, ja harmoniset virrat ovat pienentyneet minimiin. Tämä vähentää verkon komponenttien, kuten muuttajan tai kaapelin ja linjan, häviöitä ja lisää siten järjestelmän kokonaistehokkuutta. Toisaalta mahdolliset häiriöt muihin järjestelmän komponentteihin vähenevät merkittävästi. Tämä puolestaan estää vikoja ja niistä seuraavia seisokkeja.

U1000:ssä on integroitu EMC-suodatin, joten yleensä tarvittavat ulkoiset komponentit, kuten DC-reaktorit tai LC-suodattimet eivät ole tarpeen. Tästä huolimatta U1000:n tilantarve on jopa 50% pienempi kuin tavanomaisissa integroiduissa ratkaisuissa, joissa on sinimuotoinen syöttö ja regenerointi. Yaskawa U1000-matriisitaajuusmuuttajassa on myös sisäänrakennettu SIL3 STO -tulo, jolla saavutetaan koneturvallisuusvaatimukset helposti ja minimaalisin osin. Lisäkortteja on saatavana kaikille yleisille kenttäväylille (mm. EtherCAT-, Powerlink-, Profinet-, Profibus-, Ethernet IP).

Testauksen tuloksena asteittainen siirtyminen U1000:iin

Simulaatiovaiheen positiivisten tulosten jälkeen liikennelaitos testasi U1000:ia kentällä keväästä 2016 lähtien, erityisesti liukuportaiden yhteydessä Fraunhoferstrasse-metroasemalla. Tämä sijainti valittiin lopulta ohjauskaapin tyypillisten tilaolosuhteiden vuoksi, mikä tarkoittaa, että tila on todellakin hyvin rajallinen. Siksi U1000 asennettiin kanavaan ohjauskaapin sivuseinämään siten, että jäähdytysmoduuli on ulkopuolella. Laite on kytketty liikennelaitoksen kehittämään MVG-ohjausjärjestelmään, jolla nykyistä toimintatilaa voidaan tarkkailla reaaliajassa.

Mario Princip on erittäin tyytyväinen ratkaisuun: ”Olemme ratkaisseet suurimmat ongelmamme U1000:n avulla ja lisäksi laite toimii käytännössä juuri niin kuin sen pitää!” Testivaiheen jälkeen kaikki sopivat liukuportaat on asteittain varustettu Yaskawan matriisitaajuusmuuttajilla.

Teollisuudenalat: Hissit, uusiutuva energia. Asiakas: Stadtwerke München. Tuote: Yaskawa U1000-matriisitaajuusmuuttaja CIMR-UC

Lisätiedot:

VEM motors Finland Oy
Sami Kujala
0400 766 491

Teknistä tietoa U1000-taajuusmuuttajasta