Кастива: Технологии на Beckhoff спомагат за автоматизираното и безопасно транспортиране на 73 000-тонни тунелни елементи

18-километровият тунел Фемарнбелт (Fehmarnbelt), свързващ пристанищния град Родбихавн на остров Лоланд в Дания и Путгарден на германския остров Фемарн, ще бъде най-дългият в света подводен автомобилен и железопътен тунел. Очаква се той да бъде завършен до 2029 г. За целта 79 стандартни тунелни сегмента с дължина от около 220 m всеки и още 10 специални елемента се изработват на строителна площадка в близост до датския град Родбихавн. „Швейцарските компании Hebetec Engineering и Elpex, отговарящи за безопасното транспортиране на всеки един отделен модул, тежащ над 73 000 t, автоматизират и контролират процеса с помощта на EtherCAT терминали и компютърно-базирани технологии за управление от Beckhoff“, информираха за Инженер.bg от водещата българска инженерингова и търговска фирма Кастива, официален представител на Beckhoff за България.

Тунелът Фемарнбелт се изгражда на базата на същата технология, използвана при мостовата връзка Йоресунд между Дания и Швеция – под водата. За монтажа на мегасъоръжението са необходими 79 стандартни и 10 специални елемента. За да се стартира с изработката на даден елемент, армировъчната стомана се свързва, за да образува скелет, който се поставя в предварително подготвен кофраж. След това в леярския цех започва изливането на бетон. След като бетонът се втвърди достатъчно, кофражът се отстранява частично и първият сегмент с дължина 24 m се премества, за да се освободи място за следващия арматурен скелет.

„Този процес се повтаря, докато всички девет сегмента на един тунелен елемент бъдат бетонирани и последователно изнесени на сухия док. Там 217-метровите тунелни елементи се запечатват с преградни стени. Въпреки че тежат около 73 500 t всеки, компонентите не потъват, когато докът е наводнен, и могат да бъдат изтеглени в пристанищния басейн. За да се спази краткият график за реализация на проекта до 2029 г., стандартните елементи се бетонират едновременно на пет паралелни линии“, обясниха от Кастива.

Прецизно и бързо придвижване на гигантските сегменти

По време на целия процес огромните тунелни сегменти се нивелират върху хидравлични опори и се избутват на няколкостотин метра с помощта на хидравлични бутала. Концепцията е разработена от швейцарската компания Hebetec и автоматизирана в сътрудничество със системния интегратор на Beckhoff – Elpex.

„Придвижването на елементите с ширина 43 m и дължина над 200 m безопасно и прецизно от работното хале до басейна е истинско предизвикателство“, коментират от Hebetec. „Всяка линия се захранва от шест двойни хидравлични цилиндъра с ход от 1.8 m, монтирани върху подвижна рамка, притисната към плъзгащи греди. Шестте бутала изтласкват сегментите равномерно напред, след което освобождават захвата си, прибират се и отново се издърпват напред. След това процесът започва отначало“, посочиха още те.

Плъзгащите греди са около 400 m дълги и не са напълно прави, което допълнително усложнява задачата. За да се избегнат напрежения в бетона, сегментите се нивелират непрекъснато с помощта на десетки повдигащи цилиндри. За нивелирането само на един сегмент трябва да се управляват 36 преси, разделени в три хидравлични групи.

Освен това, теглото на сегментите не е хомогенно. Това трябва да се вземе предвид при изтласкването, за да се предотврати накланянето им, както и различното триене на повдигащите цилиндри. Тунелният елемент може да запази правилно положение само ако всички бутала и преси го изтласкват със строго определена сила. „За целта използваме сензори за налягане на всяко нивелиращо бутало, за да се регистрира теглото, и използваме TwinCAT, за да контролираме силата на изтласкване на буталата посредством хидравличните помпи“, обяснява ръководителят на софтуерния екип в Elpex.

Освен това операторът, който се придвижва заедно със сегмента в контролната кабина, може да се намеси и индивидуално да регулира налягането на отделни цилиндри. В помощ на оператора е внедрена система за насочване, включваща контролен панел CP2924 с мултисензорен екран. В края на работното хале сегментите с ширина 43 m трябва да преминат през сравнително тесен отвор с възможно най-правилна ориентация.

„Съобразно мащаба на проекта, структурата на управляващата технология е изключително обширна: разпределена в голям брой контролни шкафове с обща мощност от 820 kW. В тях са инсталирани множество аналогови EtherCAT терминали (EL3024) и цифрови входно/изходни терминали за регистриране на всички сигнали и прецизно управление на моторите и хидравличните клапани. Интегрирани са също и широк набор от захранващи терминали, EK1914 EtherCAT устройства, както и EL6910 EtherCAT модули с TwinSAFE логика. За целите на управлението се използват C6030 ултракомпактни индустриални компютри“, заявиха от Кастива.

Положени са приблизително 4.5 km захранващи кабели, 3.5 km EtherCAT кабели и 67 km контролни кабели. Гъвкавите възможности за избор на топология, предлагани от EtherCAT, значително улесняват работите по окабеляването. Технологията на Beckhoff се оказва изключително полезна при конфигурирането, тестването и пускането в експлоатация на огромния брой хидравлични клапани и други компоненти, необходими за проекта. В комбинация с опитните инженери на Elpex, заводът за производство на масивните бетонни блокове е пуснат в експлоатация само за около 5 дни. „PC-базираното управление на Beckhoff категорично бе оптималният избор за този уникален проект“, допълват още от Elpex.

Източник на снимковия материал: Кастива, Beckhoff