книги из ГПНТБ / Ретман А.А. Автоматика и автоматизация портовых перегрузочных работ учебник

или контактных распределителей, состоит из двух синхронно вра­ щающихся серводвигателей. На валу двигателей насажены кон­ тактные рычаги (ползуны), скользящие по контактному кольцу. Каждый контакт кольца передающей станции соединен с соот­ ветствующим датчиком, а такой же контакт приемной станции соединен с соответствующей катушкой реле. При вращении пол­ зунов все датчики передающей станции кратковременно соединя­ ются своими реле приемной станции. Если датчик включен, то импульс постоянного тока поступает на катушку реле и одновре­ менно заряжается параллельно подключенный конденсатор, заряд

Рис. 128. Схема частотной системы дистанционного управления краном

которого обеспечивает питание катушки реле до подачи следую­ щего импульса. Если датчик не дал импульса, то через некоторое время реле отключится.

Система обеспечивает синхронизацию работы передающего и приемного устройств, отличается быстродействием, проще и ком­ пактнее, чем предыдущая, но эксплуатационная надежность кон­ тактных элементов невелика, так как контакты изнашиваются, обгорают, прилипают.

В системах с шаговыми распределителями (искатели и двига­ тели) время передачи команд при контакторном управлении не должно превышать 0,5 с. Для передачи команд необходимо пять дополнительных жил для одновременного питания от одной пульс-пары нескольких проводов шаговых искателей, а для уп­ равления четырьмя механизмами крана должно быть до 25 клю­ чей. Поэтому распределительная система с шаговыми распреде­ лителями имеет ограниченное применение. Более надежными являются системы управления с бесконтактными элементами (магнитные элементы, кристаллические диоды, триоды).

Распределительный принцип управления осуществляется так­ же частотными системами (рис. 128). В этой системе в качестве командных импульсов используются токи высокой частоты —■от 400 до 3000 Гц, причем каждое реле включается сигналом одной частоты, а выключается — сигналом другой частоты. В передаю­ щей части устанавливаются генераторы высокой частоты 1, за­ щитные фильтры 2, усилители 3, а в пункте приема — избиратель­ ные фильтры 4, детекторы 5, исполнительные реле 6 и контакторы 7. Эта система телемеханики называется частотно-резонанс­ ной, так как при построении фильтров использованы явления ре­

170

зонанса тока или напряжений. Для увеличения количества команд иногда применяют тональные частоты, на которых можно разме­ стить до 20 команд. Если система многопроводная, то одним и тем же генератором частоты можно подавать одни и те же сиг­ налы, но по разным проводам. Сигналы можно также передавать

При большом количестве команд передача одиночных импуль­ сов на определенной частоте или группы импульсов оказывается

ряд генераторов /, создаю­ щих частоты в диапазоне от 1000 до 2300 Гц; шифратор 2, пред­

ставляющий собой в простейшем виде набор многоконтактных ключей; усилитель 3. На приемной стороне находятся: фильтры 4, разделяющие сигналы; приемные детекторы 5; реле 6\ дешифра­ тор 7; исполнительные реле 8; контакторы. Избирание цепей управления производится посредством многоимпульсного двоич­ ного кода. Если код формируется тремя ключами, то при двухимпульсных признаках в коде будет 23 = 8 команд. В этой системе в качестве канала связи может использоваться проводная линия связи или радиолиния.

В полярно-амплитудной системе каждая команда включает пять импульсов различной полярности и амплитуды. В этой си­ стеме благодаря формированию кода за счет различных качест­ венных характеристик импульсов резко увеличивается коли­ чество комбинаций, а следовательно, и команд, которые можно пе­ редать.

Полярно-амплитудная система телеуправления может быть ис­ пользована для управления большим количеством объектов, на­ пример для управления кранами одного причала.

Всесоюзный научно-исследовательский институт подъемно­ транспортного машиностроения (ВНИИПТМАШ) разработал и создал аппаратуру для дистанционного управления кранами по однопроводной линии связи и радиоканалу. Эти системы управ­ ления обладают достаточной помехоустойчивостью, хорошим бы­ стродействием и обеспечивают необходимое количество команд для управления различными кранами. Аппаратура выполнена по блочному принципу, что облегчает ремонт и обслуживание. Эти

171

ния. Если необходимо, управление краном может быть дублиро­ ванным.

Перевод кранов на дистанционное управление не только улуч­ шает в некоторых случаях условия труда, но и в большинстве случаев экономически эффективен в связи с повышением произ­ водительности крана и сокращением количества крановщиков при управлении несколькими кранами. Однако следует отметить, что в портах, хотя и делаются попытки применить дистанционное управление, оно широкого распространения пока не получило.

§ 23. ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ КРАНАМИ

Программное управление предусматривает управление крана­ ми по заранее заданной программе, которая может быть записа­ на на перфорированной ленте, магнитной ленте и киноленте. Про­ грамма может также задаваться датчиками.

Программирование работы крана затруднено, так как на его работу могут влиять различные факторы: гибкая подвеска крюка или грейфера, расположение и размеры люков, складов, путей, изменяющиеся размеры и масса груза, влияние ветра и др.

В системе автоматического программного управления пор­ тальным краном, разработанной Институтом автоматики и теле­ механики АН СССР совместно с Одесским институтом инжене­ ров морского флота, на шестидорожечную магнитную ленту ши­ риной 12,7 м методом фазовой модуляции предусматривалась запись программы заранее отработанных образцовых циклов по­ грузки или разгрузки судна определенного типа с определенным грузом. Скорость движения ленты 190,5 мм/с.

Командные импульсы создаются рассогласованием фазного уг­ ла между сигналом, который считывается с магнитной ленты, и сигналом обратной связи. Сигнал, подаваемый сельсином-датчи- ком положения, характеризует фактическое положение механиз­ ма в каждый данный момент. Зависимость от угла рассогласова­ ния положена в основу программного управления механизмами поворота и изменения вылета, а автоматическое управление ме­ ханизмом подъема осуществляется программой в функции време­ ни. При этом одна часть команд записывается на магнитную ленту, а другая часть команд выполняется канатными и диффе­ ренциальными автоматами.

Крановщик включает программирующее устройство. После опускания грейфера на груз срабатывает канатный автомат. Происходит включение двигателя замыкающей лебедки. Когда грейфер закроется, дифференциальный механизм включает дви­ гатель поддерживающей лебедки. Осуществляется подъем запол­ ненного грейфера на высоту, которая предусматривается програм­ мой. На этой высоте, заданной блоком запоминания, включается

172

лентопротяжный механизм и производится включение механиз­ мов поворота и изменения вылета стрелы. Эти механизмы рабо­ тают до тех пор, пока на высоте раскрытия грейфера блок запо­ минания не остановит лентопротяжный механизм. Двигатель замы­ кающей лебедки останавливается, грейфер раскрывается и, бу­ дучи раскрытым, поднимается уже поддерживающей и замы­ кающей лебедками, которые управляются канатным автоматом.

На определенной предусмотренной программой высоте подъем­ ное устройство снова включается блоком запоминания и осущест­ вляется спуск грейфера, поворот и изменение вылета стрелы, не­ обходимые для возвращения грузозахватного органа в исходное положение. При опускании грейфера на кучу груза двигатель поддерживающей лебедки останавливается при размыкании соот­ ветствующих контактов канатного автомата. Далее цикл повто­ ряется в той же последовательности.

В Одесском порту в краново-конвейерной установке для раз­ грузки сахара-сырца из судна для грейферного кранового пере­ гружателя применена система программного управления. Кран устанавливается против люка судна и совершает зачерпывание насыпного груза грейфером, закрывает и поднимает грейфер, затем уменьшает вылет стрелы и опорожняет грейфер над бунке­ ром, который закреплен на портале и стойкой опирается на под­ крановый путь. Далее цикл повторяется. Из бункера груз посту­ пает на ленточный питатель, расположенный на нижней площад­ ке портала, а с него через вертикальную спускную воронку в загрузочную тележку магистрального конвейера.

При такой технологической схеме разгрузки программируют­ ся только процессы зачерпывания и закрытия грейфера, подъема

иопускания его, изменения вылета стрелы. Передвижение крана

иповорот в случае необходимости осуществляются крановщиком. Программированные операции могут осуществляться также кра­ новщиком, но частота вращения механизмов подъема и измене­

ния вылета стрелы при этом уменьшается вдвое, следовательно, и производительность кранового перегружателя при ручном уп­ равлении снижается вдвое. Кран может работать также в крюко­ вом режиме.

Программирование работы крана осуществляется крановщи­ ком вручную при выполнении первого цикла. В соответствии с конкретными условиями он задает перемещением датчиков изме­ нение вылета стрелы и перемещение грейфера. В дальнейшем при автоматической работе крана по заданной программе крановщик только контролирует работу датчиков и корректирует траекторию движения грейфера по мере разгрузки судна. В систему автома­ тики программного управления краном входит три основных уз­ ла: система датчиков в кабине управления, дифференциальный механизм в машинном отделении и датчик слабины натяжения канатов.

Система датчиков в кабине управления состоит из полуавто­ мата подъема и полуавтомата вылета, устройство и принцип рд-

173

боты которых одинаковы. Корпус полуавтомата представляет со­ бой трубу с вертикальной прорезью и направляющими. Внутри трубы размещен набор пружин и стаканов. В направляющих ходят бесконтактные индуктивные датчики со стопорными устрой­ ствами.. К стакану прикреплена стрелка с алюминиевыми лепест­ ками. Стакан перемещается по трубе, а прикрепленная к нему стрелка вместе с лепестками — в прорези. Перемещение стакана осуществляется с помощью каната, один конец которого прикреп­

лебедки механизма подъема, а канат полуавтомата механизма изменения вылета стрелы закреплен на стреле. Таким образом, при вращении барабана поддерживающей лебедки или при ка­ чании стрелы стакан перемещается и вместе с ним стрелка. В стрелке имеется прямоугольное окно, через которое просматрива­ ются деления шкалы, закрепленной на корпусе полуавтомата.

Для задания программы механизму подъема или механизму изменения вылета стрелы крановщик отжимает стопор датчика таким образом, чтобы его зуб вышел из зацепления с зубчатой рейкой направляющих. Затем перемещает датчик и устанавлива­ ет его, ориентируясь по делениям шкалы, в определенных поло­ жениях.

Например, датчики можно установить по шкале таким обра­ зом, чтобы они соответствовали максимальному и минималь­ ному положениям стрелы, если это необходимо для осуществле­ ния перегрузочного процесса.

При движении механизмов, а следовательно, и стаканов в трубе со стрелкой алюминиевые лепестки (экраны) проходят сквозь пазы датчиков, и последние срабатывают. Сигнал от дат­ чика поступает на полупроводниковый промежуточный усилитель, который подает его на промежуточные реле автоматического ре­ жима работы. Промежуточные реле непосредственно воздейству­ ют на схему управления магнитного контроллера соответствую­ щего кранового механизма. Питание датчиков и полупроводни­ кового промежуточного усилителя осуществляется постоянным током напряжением 24 В. Постоянный ток создается выпрями­ тельным устройством, состоящим из селенового выпрямителя и трансформатора, так как силовая цепь крана имеет напряжение 380 В переменного, а цепь управления — 220 В постоянного тока. Катушки реле магнитных контроллеров рассчитаны на ПО В, поэтому они включены последовательно с добавочными сопротив­ лениями.

каком вылете находится в данный момент грейфер. В дальнейшем перемещением вручную датчиков вдоль направляющих он может корректировать траекторию движения грейфера.

174

Дифференциальный механизм предназначен для автоматиза­ ции процесса зачерпывания груза и разгрузки грейфера и являет­ ся частью системы автоматического управления перегружателем.

рис. 86, имеет две обоймы и три конечных выключателя. При за­ черпывании груза грейфером поддерживающий барабан ПБ лебед­ ки неподвижен, а замыкающий барабан ЗБ вращается по ча­ совой стрелке. Через цилиндрическую зубчатую пару 1 вращение

Рис, 130. Схема дифференциального механизма кранового грейферно-конвейер­ ного перегружателя

передается конической шестерне, которая приводит во вращение колесо 2, находящееся с ней в зацеплении. Колесо 2 сидит на шпиндельном валу 3 на шлицах. Вал вращается, и, так как его конец имеет трапецеидальную резьбу, он вывертывается из ко­ нического колеса 10, перемещаясь по шлицам колеса 2 влево. Обоймы 6 и 8 скреплены с валом зажимами 7 и потому, враща­ ясь вместе с валом, они перемещаются по направляющим 11 влево. В конце процесса зачерпывания груза линейка обоймы 6 нажимает на ролик крайнего левого выключателя 4, который срабатывает и дает сигнал на подъем груженого грейфера.

Подъем грейфера осуществляется двумя лебедками. При од- новременной-работе их вал приводится во вращение коническими колесами 2 и 10. При разгрузке барабан поддерживающей ле­ бедки неподвижен, а барабан замыкающей вращается в противо­ положном направлении. В этом случае вал ввертывается в кони­ ческое колесо 10 и перемещается вправо. В конце процесса раз­ грузки линейка правой обоймы 8 нажимает на ролик конечного выключателя 9. Он срабатывает и подает сигнал на включение двигателя механизма изменения вылета стрелы.

175

Дополнительный выключатель 5 предназначен для снижения частоты вращения двигателя замыкающей лебедки к концу про­ цесса зачерпывания, чтобы уравнять с частотой вращения двига­ теля поддерживающей лебедки, так как он не успевает сразу набрать номинальную частоту вращения. Благодаря этому подъ­ ем грейфера двумя лебедками осуществляется плавно, без дина­ мических нагрузок.

Рис. 131. Схема формирования траектории кранового грейферно-конвейерного перегружателя

Датчик слабины каната, который одновременно является огра­ ничителем грузоподъемности, служит для подачи команды на за ­ черпывание при посадке порожнего грейфера на груз. При этом натяжение канатов ослабевает, рычаг под действием собственной массы, опускается в нижнее положение и своим концом нажимает на ролик нижнего конечного выключателя. Замыкаются контакты в цепи управления электродвигателем барабана замыкающей лебедки, и он включается, начинается зачерпывание.

Проследим работу грейферного перегружателя с программным управлением по схеме, приведенной на рис. 131.

Крановщик включает кран на определенный режим работы сдвоенным автоматическим переключателем, который имеет четы­

176

матах. Затем включает положение А. Порожний раскрытый грей­ фер из положения разгрузки над серединой бункера (точка 1) начинает движение в сторону борта судна. До определенного момента это движение (траектория 1—2) несовмещенное, а затем по сигналу датчика вылета Д4 происходит включение двигателей лебедок механизма подъема на спуск, и движение увеличения вылета совмещается с опусканием грейфера. Совмещение рабо­ чих движений осуществляется по траектории 2—4.

При подходе грейфера к точке 3 траектории срабатывает дат­ чик Д5 и происходит плавное затормаживание двигателя меха­ низма изменения вылета таким образом, что в точке 4 двигатель

датчик слабины каната, и по этому сигналу начинается процесс

чатель дифференциала и подает сигнал на подъем заполненного грейфера.

Подъем осуществляется по траектории 6—7. В точке 7 сраба­ тывает датчик Д9, включается двигатель механизма изменения вылета стрелы и происходит совмещение операций подъема грей­ фера и уменьшения вылета по траектории 7—8. В точке 8 сраба­ тывает датчик Д10, и после этого осуществляется горизонтальное перемещение грейфера к бункеру. В точках 10, а затем 11 проис­ ходит плавное затормаживание его движения, и в точке 1 по сигналу датчика Д11 грейфер останавливается. При этом начи­ нается раскрытие и опорожнение грейфера. После полного рас­ крытия срабатывает конечный выключатель дифференциала и сно­ ва начинается горизонтальное перемещение раскрытого грейфера по траектории 1—2 в сторону трюма судна.

Чтобы предотвратить столкновение грейфера с бункером на малых вылетах стрелы, предусмотрен выключатель ДЗ, не допус­ кающий раньше достижения точки 9 совмещения движений подъ­ ема — опускания и изменения вылета стрелы. Положение датчиков Д10, Д11, Д22, Д12 при работе в автоматическом режиме оста­ ется постоянным, а положение датчиков Д4, Д5, Д6, Д7, Д9, раз­ мещенных в кабине управления, изменяется и корректируется крановщиком вручную в процессе разгрузки судна.

Крановый грейферно-конвейерный перегружатель входит в комплексную' установку для переработки сахара-сырца, которая подробно рассмотрена в § 34.

§ 24. А В Т О М А Т И Ч Е С К И Й УЧЕТ Р А Б О Т Ы К Р А Н О В

Учет работы кранов может осуществляться различными способами, напри­ мер можно учитывать количество перегруженных тонн груза. Такой способ учета необходим для заполнения нарядов и грузовой документации. Кроме то­ го, количество перегруженных краном тонн груза является количественным показателем наработки для существующего ремонтного цикла портальных кра­ нов в системе Министерства морского флота (ММФ). Такой же количествен­

наработки являются и количество перегруженных тонн груза, и машино-часы. Как показатель наработки количество перегруженных тонн груза не отве­ чает требованиям пропорциональности изнашивания крановых механизмов и облегчения планирования предупредительных мероприятий. Так, если два кра­ на работают на одном и том же варианте перегрузки, но один из них в силу технологических обстоятельств разворачивает стрелу, например, на 90°, а вто­ рой— на 180°, то первый кран перегрузит большее количество тонн, а изна­ шивание его механизма поворота будет меньше, чем второго. Очевидно, что первый кран, отработав меньшее количество часов, перегрузит большее количе­ ство тонн груза. При выражении межпрофилактических и межремонтных пе­

Автоматизация учета работы кранов в настоящее время осу­ ществляется в нескольких направлениях, т. е. автоматизация учета перегруженных тонн груза, автоматизация учета машиночасов, автоматизация учета подъемов и др.

Автоматический учет количества перегруженных тонн груза производится крановыми весами. Однако крановые весы не полу­ чили широкого распространения, так как возникающие при рабо­ те крана силы инерции искажают их показания. Чтобы обеспе­ чить достаточно большую точность, подъем с грузом необходимо останавливать и успокаивать, что уменьшает производительность крана. Крановые весы устанавливались на кранах «Блейхерт», «Абус» и показывали массу поднимаемого груза, т. е. разовый отсчет, суммарную массу, и учитывали число взвешиваний. При­ вод весов осуществляется благодаря натяжению грузовых кана­ тов крана под действием массы поднимаемого груза.

стабилизатора напряжения, датчика импульсов, накопителя им­ пульсов со шкалой. Всего шесть шкал (общая и механизмов пе­ редвижения, вылета стрелы, поворота, замыкающей лебедки и поддерживающей лебедки), на каждой из которых четыре цифры в часах и последняя цифра в десятых долях часа.

Трансформатор прибора получает питание от цепи управле­ ния. Пониженное напряжение поступает на выпрямитель ДЗ, со­ бранный на диодах Д7Б по мостовой схеме. Выпрямленное на­ пряжение, колебания которого на входе достигают 20%, стабили­ зируется электронным стабилизатором напряжения, собранным

178

на транзисторах ГУ и 72 и двух стабилитронах Д1 и Д2. Стаби­ лизированное напряжение подается на мультивибратор на тран­ зисторах ТЗ, Т4 и 75. Мультивибратор генерирует несимметричной формы прямоугольные импульсы. Транзисторы ТЗ и Т4 работают в режиме переключения. Пока конденсатор С2 разряжается через резистор R6, транзистор Т4 остается закрытым, а транзистор ТЗ открыт. На вход транзистора 75 поступает пульсирующий

ток, возникающий в эммитерной цепи транзистора Т4. Пока тран­ зистор Т4 открыт, транзистор 75 насыщается и закрывается, ко­ гда транзистор Т4 закрыт.

ни. Эти промежутки времени являются основой отсчета времени, когда реле Р срабатывает и замыкает замыкающие контакты Р в цепи реле накопителей времени работы крана в целом и каж­ дого из механизмов. Питание катушек реле-накопителей осуще­ ствляется через выпрямитель Д4, собранный на диодах Д7Б, и

ВНИИСтройдормашем был разработан прибор РК-ЗС (рис. 133). При перегрузке однородных грузов одинаковой массы учет числа подъемов позволяет суммировать наработку кранов в ты­