Slimme besturing voor allereerste offshore telescoop kraan (video)

GustoMSC heeft onlangs de Maritime Innovation Award gewonnen voor het ontwerp en de bouw van de eerste offshore telescoop kraan aan boord van een installatieschip voor het plaatsen van windturbines op zee. Batenburg JB Systems, partner van Siemens, heeft het elektrotechnische ontwerp en de besturing van de kraan gerealiseerd.

Op het land is de telescoop kraan zeer gebruikelijk, in de offshore echter nog niet. De modulaire, telescopische offshore kraan van GustoMSC is dan ook een unieke constructie. De kraan met een elektrisch vermogen van 3MW schuift in slechts 12 minuten 40 meter uit, kan tot 2500 ton hijsen in ingeschoven vorm en 1250 ton wanneer hij volledig is uitgeschoven.

Blue Wind

De telescoop kraan is onderdeel van een groot installatieschip met de naam ‘Blue Wind’. Hiermee plaatst de Japanse eigenaar Shimizu windturbines op zee. Voor het plaatsen van de paal van de windturbine (monopile), de transitiestukken en andere zware onderdelen is een beperkte hijshoogte nodig. Voor de turbinebladen is meer hijshoogte nodig maar deze zijn veel lichter. Met de telescopische kraan kunnen beide werkzaamheden worden uitgevoerd terwijl de benodigde ruimte op het schip beperkt blijft. “De kracht van dit ontwerp is dat de giek van de kraan niet over het schip steekt”, legt Richard Verkerk uit, senior software engineer bij Batenburg JB Systems. “Daardoor blijft het schip goed manoeuvreerbaar in krappe situaties, bijvoorbeeld in havens.”

Telescoop kraan met complete besturing

GustoMSC leverde het concept van de kraan en bouwde ook een schaalmodel. Verder heeft GustoMSC het schip ontworpen en het jacking-systeem gebouwd waardoor het schip en daarmee dus ook de kraan stabiel staat ten opzichte van de deining. Batenburg JB Systems kreeg de opdracht om de soft- en hardware voor de kraanbesturing te leveren. De hardware voor het aandrijfgedeelte werd door GustoMSC uitbesteed aan NOV Noorwegen , daarbij is de techniek van Siemens als standaard gekozen. “GustoMSC is op Siemens-drives gestandaardiseerd en past deze ook toe in zijn jacking systemen. Hun servicemedewerkers hebben er veel ervaring mee. Op enig moment zijn de drivekasten inclusief de motoren naar Nederland gestuurd zodat wij de SINAMICS S120-drives konden testen en parametreren”, aldus Verkerk.

Veiligheid voorop

Voor Batenburg JB Systems was het aansturen van een telescoop kraan nieuw. Een uitdaging. Verkerk: “Deze kraan is enorm. Als het mis gaat, gaat het goed mis. Het grootste risico zit in de mechanische constructie, maar daar heeft GustoMSC in het ontwerp rekening mee gehouden. De remmen zijn bijvoorbeeld sterk genoeg om de kraan stil te zetten, ook bij een hoge last. Wij hebben ervoor gezorgd dat tijdens het in- en uitschuiven alle lieren het krachtenspel compenseren, want als de giek niet binnen een bepaalde hoek blijft, kan hij knikken door het gewicht. Vooral tijdens het uit-telescoperen op hoogte staan alle lieren op volle toeren te draaien. Mooi om te zien! Als extra veiligheidsmaatregel hebben wij een Safety PLC toegepast. Dit is niet verplicht in de offshore, maar bij Batenburg JB Systems zetten we graag een stapje extra op het gebied van veiligheid.”

Gebruiksvriendelijk

Voor de visualisatie gebruikte Batenburg JB Systems WinCC Professional. “Samen met GustoMSC hebben we goed nagedacht over de opbouw van de HMI. Extra aandacht ging naar de user interface en het gebruiksgemak. De kraanbestuurder zit 12 uur per dag naar een scherm te kijken. Het is dus logisch dat je op voorhand goed nadenkt over onder meer de grootte van de knoppen en de dingen die je wel en niet laat zien. Ook dat heeft met veiligheid te maken.”

Digital Twin voor besturing telescoop kraan

Met behulp van een Digital Twin kon Batenburg JB Systems de besturing op voorhand virtueel testen. De Digital Twin is later verkocht aan de eigenaar voor trainingen aan boord. Aangezien het project in de coronaperiode viel is een deel van de commissioning remote vanuit Vlaardingen gedaan. “De pre-commissioning zou aanvankelijk bij de kraanbouwer in China plaatsvinden. Door corona is dit pas in Japan gebeurd, waar de kraan op het schip geplaatst is. Toen de telescoop kraan in China was, hebben we wel alle sensoren getest door het engineeringsstation aan boord op afstand over te nemen. Met onze hulp hebben de site engineers van GustoMSC ook een stuk van de commissioning in Japan op afstand gedaan. De Japanse scheepswerf had hiervoor een 4G-verbinding opgezet.”

Multi user Engineering

De coronapandemie was voor alle betrokken een enorme uitdaging, maar heeft ook de acceptatie versterkt voor remote commissioning en engineeren vanuit huis. “We hebben met meerdere software- en hardware engineers aan dit project gewerkt, maar vanwege corona zat iedereen thuis. Zonder de multi user functionaliteit binnen TIA Portal was het ons nooit gelukt om dit project succesvol te voltooien. Voor engineers is het ideaal om binnen één omgeving samen te kunnen werken. We besparen er tijd mee en het stelt ons in staat om vaker vanuit huis te werken. We gebruiken de multi user functionaliteit vooral voor grote projecten. Daarnaast is het superefficiënt dat Siemens ook de SINAMICS drives in TIA Portal heeft geïntegreerd. Je krijgt hierdoor veel sneller de communicatie tussen de drives en de PLC voor elkaar. En als alles in één pakket zit, heb je ook geen gezeur met back-ups en softwarestanden.”

Een telescoop kraan met succesvol vervolg

De Blue Wind is sinds het voorjaar van 2023 in bedrijf en werkt naar volste tevredenheid van de klant. GustoMSC heeft inmiddels een soortgelijke telescoop kraan verkocht aan een andere klant. Ook hiervoor mochten wij de besturing leveren. GustoMSC is een trouwe klant die goed bij ons past. We hebben min of meer een vast team van engineers die voor hen werken. Onlangs mochten we ook een nieuwe besturing bouwen voor een mastkraan aan boord van een schip. Momenteel zijn we bezig met twee andere kraanprojecten. Altijd met Siemens-automatisering, want dat werkt voor ons het meest prettig en efficiënt!”

Meer informatie bij Siemens