Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Устройство и техническая эксплуатация грузоподъемных кранов. Учебное пособие
.pdf
Рис. 2.1 – Эпюры напряжений в схеме формирования звукового сигнала
41
тура включения подогрева при минус 40 °С и температура отключения
при минус 30 °С. Через резистор R2 подается положительное смещение при проверке работоспособности схемы термостатирования при
нормальных условиях (при температуре около 20 °С).
При включении питания схемой сброса формируется сигнал, запускающий программу с начала. Начало программы состоит в опросе
состояния ОЗУ (проверка контрольной суммы). При несоответствии
контрольной суммы происходит запись данных из ПЗУ микропроцессора. Эти данные хранятся в ОЗУ DD5 неопределенно долго.
В процессе работы микропроцессор постоянно обращается к данным ОЗУ, этим достигается ускорение процесса сравнения принятым
антенным блоком сигнала с установленными порогами срабатывания.
Если необходимо переустановить данные в ОЗУ, то подключается внешний электронный ключ КР, разрешающий запись EEPROM
микросхема с заранее запрограммированным адресом программы
микропроцессора, по которому разрешается перезапись данных. Перезапись заключается в запоминании установленного на входе антенного
блока напряжения сигнала (в цифровом эквиваленте). Управление
записью осуществляется с помощью кнопок SB1...SB3.
Если необходимо блокировать защитные функции УЗК1-2A,
то устанавливается электронный ключ КБ блокировки с защитным
адресом программы, по которому запрещается отключение исполнительного реле кі.
Микропроцессор DD4 вырабатывает постоянные уровни напряжений для управления включением звукового сигнала на микросхеме
DD2.2 и для управления ключом на транзисторе VT2. Запись состояний в регистр DD6 производится сочетанием импульсных воздействий
на входах С и D1...D8.
В рабочем режиме цифровое значение уровня сигнала с антенного
блока сравнивается со значением, записанным в ОЗУ. Если уровни
напряжения сигнала выше установленного порога, то вырабатывается
сигнал предупреждения или запрета. Переход с одного значения порога на другой (на другой диапазон напряжений) производится вручную.
В зависимости от установленного порога микропроцессор вырабатывает сигналы управления ключом антенного блока, меняя тем самым
коэффициент усиления регулируемого усилителя в антенном блоке.
42
Рис. 2.2 – Эпюры напряжений в схеме приемопередатчика
Проверяемая плата является одной из составных и основных
частей антенного блока, поэтому в данном разделе описывается подробно работа всего антенного блока.
Принцип действия антенного блока основан на приёме сигналов
от линий ЛЭП частотой 50 Гц и напряжением от 0,22 до 500 кВ в
виде электромагнитного излучения, усиления их до величины, не-
43
обходимой для обработки микроконтроллером, преобразования в
цифровую форму и передаче по линии связи в блок сигнализации для
дальнейшей обработки.
Структурная схема антенного блока приведена на рисунке 10.3.
Антенна представляет собой прочный пластмассовый колпак с
напылением на внутренней поверхности металлического покрытия.
Покрытие имеет гальванический контакт со входом буферного
каскада с помощью гибкого провода.
Буферный каскад выполнен на операционном усилителе DA2.1,
охваченным 100% отрицательной обратной связью.
Рабочая точка усилителя определена выбором делителя R5, R6,
напряжение с которого через высокоомный резистор R8 подаётся на
ней инвертирующий вход усилителя. На этот же вход через элемент
R1, С1 поступает сигнал с антенны.
Рис. 2.3 – Структурная схема антенного блока
Управляемый усилитель состоит из операционного усилителя
DA2.2 и электронных ключей на транзисторах V12, VT3. Коэффициент
усиления определён соотношением номиналов резисторов R14, R15 и
R19. Конденсаторы C9, C10, C13 и C15 осуществляют связь по переменному напряжению с буферным каскадом и электронными ключами.
Напряжение смещения для операционного усилителя DA2.2 задаётся
от источника опорного напряжения Vref микроконтроллера DD2.
44
Микроконтроллер DD2 содержит большой набор функциональных возможностей. Измеряемый сигнал поступает на вход ADCO
аналого-цифрового преобразователя. Выводы 0, 1 и 2 порта P2 использованы для управления ключами DD1.1, VT2 и VT3. Асинхронный
последовательный порт RxD и TxD осуществляет последовательный
режим программирования и режим обмена информацией с блоком
сигнализации. Режим программирования задаётся по входу РЅЕN.
Для данного микроконтроллера необходимо реализовать внешнюю схему для управления входом RESET.
Эта схема должна удерживать высокий уровень на входе RESET,
даже при уменьшении напряжения питания на AVDD и на DVDD
ниже 2,5 B. Для этого использован супервизор DA3 (схема внешней
генерации сигнала сброса).
Частота задающего генератора определяется кварцевым генератором в Q1, включённым по стандартной схеме.
В микроконтроллере имеются раздельные выводы для подключения аналогового и цифрового питания. Цифровое питание подаётся
непосредственно с выхода микросхемы DA1 (цепь питания +5 B), а
аналоговое питание через фильтр R13, R17, R18, C8, C12, C14, C19,
С21 (цепь питания +UA, AG).
На входе источника питания установлен самовосстанавливающийся предохранитель F1 и быстродействующий защитный диод VD1.
Диод VD2 служит для защиты от переполюсовки при подключении к
внешнему источнику питания.
Обмен информацией антенного блока с блоком сигнализации
УЗК1-2A осуществляется с помощью схемы приёмопередатчика,
состоящего из микросхемы DD1 и транзистора VT1. Линия связи
защищена самовосстанавливающимся предохранителем F2 и быстродействующим диодом VD5.
При климатическом исполнении ХЛ схема антенного блока А1
дополняется схемой термостатирования А2 с использованием программируемого температурного контроллера DA2 и эмиттерного
повторителя на составном транзисторе VT1. Резисторами R2 и R3
задаётся температура включения подогрева при минус 40 °С, а температура отключения минус 30°C (схема электрическая принципиальная
соответствует ИВАМ.484462.003).
45
Работа схемы антенного блока заключается в преобразовании
сигнала, принятого антенной в цифровую форму посредством вычисления площади части синусоидального напряжения за период
времени больший, чем период полуволны. Необходимый уровень
сигнала на входе аналого-цифрового преобразователя, входящий
в состав микроконтроллера DD2 задаётся с помощью ключей VT2
(коэффициент усиления равен 10) отключением базы транзисторов от
«ЗЕМЛИ». При подключении баз обоих транзисторов на «ЗЕМЛЮ»,
коэффициент усиления управляемого усилителя равен 1.
Приём сигналов с блока сигнализации осуществляется инверторами DD1.1 и DD1.2 при подаче на вход 2 инвертора DD1.1 сигнала
«Блокировка» с выхода P2.2 микроконтроллера DD2.
Передача сигналов на блок сигнализации осуществляется с помощью транзистора VT1, управляемого инверторами DD1.3.
В блоке сигнализации вырабатывается управляющий сигнал,
определяющий режим работы микроконтроллера DD2. По этому
управляющему сигналу формируются режимы включения транзисторов VT2 и VT3 и режим передачи данных в виде цифрового значения
измеренного сигнала.
С помощью разъёма XP2 можно осуществить режим программирование микроконтроллера DD2 и произвести тестирование
составляющих узлов антенного блока. Через разъём XP4 подаётся
испытательный сигнал с внешнего генератора, имитирующий сигнал
с антенны WA1.
Разъём XP1 на плате А2 термостата служит для контроля работоспособности схемы: при повышении потенциала на выходах 2
и 3 термоконтроллера DA2 происходит включение подогрева при
комнатной температуре.
2.2 Оценка адекватности снижения риска
Устройство защиты крана УЗК1-2A устанавливается на стреловые
самоходные краны для выполнения требований «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов» и служит
для автоматического приводов механизмов крана при приближении
стрелы на опасное расстояние к проводам действующих воздушных
линий электропередач (ЛЭП) переменного тока частотой 50 Гц и напряжением от 0,22 до 750 кВ.
46
Устройство выпускается по лицензии 35 ИР № 003266 от
20.07.2000 г., выданное Западно-Сибирским округом Госгортехнадзора России.
Устройство имеет разрешение на выпуск PPC35 № 00003 от
28.07.2000 г., выданное Западно-Сибирским округом Госгортехнадзора России.
Разработка конструкторской документации произведена на
основании лицензии ООПР № 016265 от 07.08.2001 г., выданной
Госгортехнадзором России.
Перечень организаций, аттестованных на право монтажа устройства УЗК1-2A на автокраны, приведен в Приложении А.
Вид климатического исполнения:
– для устройства, эксплуатируемого в умеренной климатической
зоне У по ГОСТ 15150 с диапазоном рабочих температур от
минус 40 до плюс 55 °С;
– для устройства, эксплуатируемого в холодной климатической-
зоне – ХЛ по ГОСТ 15150 с диапазоном рабочих температур
от минус 60 до плюс 55 °С;
– Степень защиты:
– для блока антенного (АБ) – IP 55 по ГОСТ 14254;
– для блока сигнализации (БС) – IP 53 по ГОСТ 14254.
Расстояние от проводов ЛЭП до антенного блока устройства в
момент его срабатывания приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Расстояние от проводов ЛЭП до антенного блока
устройства
Наименьшее расстоя-
Напряжение
ЛЭП, Кв
0,22-1,0 1,5 3,2-4,5 / 1,7-2,5
6-20 2,0 7-9 / 4-6
35-150 4,0 11-18 / 8-11
220-330 5,0 13-24 / 10-14
500-750 9,0 24-30 / 15-20
ние от провода ЛЭП до
металлоконструкции
крана
Расстояние от провода ЛЭП до
антенного блока устройства в
моменты подачи предупреди-
тельного сигнала / срабатывания
устройства, м
47
Электропитание устройства осуществляется от бортовой сети
крановой установки напряжением постоянного тока 24В с колебаниями номинального значения от 80 до 125%.
Ток потребления не превышает:
– 0,3 А – для устройства УЗК1-2А;
– 1,5 А – для устройства УЗК1-2А-ХЛ.
Величина тока нагрузки, подключаемой к устройству не должна
превышать 10 А. Среднее время наработки на отказ – не менее 1000
ч. Установленный срок службы до списания – не менее 10 лет.
Устройство состоит из антенного блока и блока сигнализации,
соединённых между собой линиями связи.
Комплект поставки устройства приведён в таблице 2.2.
Принцип работы устройства основан на выделении антенным
блоком электрической составляющей электромагнитного поля ЛЭП
и передаче ее по линиям связи в блок сигнализации, который при
определенной величине этой составляющей вырабатывает сигнал на
отключение приводов крана.
Таблица 2.2 – Комплектность
Наименование Обозначение
Блок сигнализации 1,8 216х196х75 1
Блок антенный 0,7 122х122х90 1
Ключ электронный КБ У3.805.06.00.000 0,02 47,5х22 1
Комплект монтажных
частей
Паспорт
Руководство по эксплуатации
У3.805.05.00.000 - - 1
У3.805.00.00.000
ПС
У3.805.00.00.000
РЭ
Масса,
Габаритные
кг
размеры,
мм
- - 1
- - 1
Кол-
во
Блок антенный представляет собой корпус 1 с закрепленным
колпаком 5, имеющим металлическое покрытие. Внутри корпуса
установлены печатные платы 2. Подключение линий связи к блоку
антенному осуществляется через разъем 3.
Блок сигнализации представляет собой герметично закрытый и
опломбированный металлический корпус 8, внутри которого закрепле-
48
ны печатная плата, исполнительное реле и звуковой излучатель. Подвод питания и подключение УЗК к цепям исполнительного механизма
крана осуществляется через разъем ПИТАНИЕ блока сигнализации.
Подключение антенного блока к блоку сигнализации происходит через
разъем АНТЕННА посредством кабельного жгута. На лицевой панели
блока установлены светодиод красного цвета ЗАПРЕТ и светодиод
зеленого цвета РАБОТА, пять указателей диапазонов напряжений в
кВ, выполненные в виде светодиодов красного цвета «0,22-1»; «6-20»;
«35-150»; «220-330»; и «500-750», два светодиода 2 и 3 контроля исправности антенн и блока сигнализации. Для управления блоком сигнализации и контроля его исправности предусмотрены кнопки 1 и 10.
Одновременно с подачей питания на вход блока сигнализации 7
загорается верхний светодиод первого диапазона напряжений «0,221,0 кВ» и светодиод зеленого цвета РАБОТА. В случае приближения
стрелы крана с закрепленной на ней антенной к проводу ЛЭП на
расстояние от 3,2 до 4,5 м, замигает светодиод ЗАПРЕТ, и появится
прерывистый звуковой сигнал предупреждения об опасной зоне. При
дальнейшем приближении стрелы крана к проводу ЛЭП на расстояние
от 1,7 до 2,5 м изменится характер звукового сигнала на непрерывный
и свечение светодиода ЗАПРЕТ на постоянное, погаснет светодиод
PAБОТА, и произойдет размыкание исполнительного реле K1, что
приведет к блокировке всех приводов крана. В результате чего выполнение каких-либо движений крана становится невозможным без
нажатия на кнопку блокировки ПУСК В РАБОТУ и удержания ее в
таком положении до отвода стрелы крана от проводов ЛЭП на расстояние, при котором отключится светодиод красного цвета ЗАПРЕТ,
и загорится светодиод
Если требуется выполнить работы вблизи ЛЭП с напряжением,
превышающим 1 кВ, то, при условии запрещения работы на предыдущем диапазоне, последовательным нажатием переключателя ДИАПАЗОНЫ на лицевой панели блока сигнализации необходимо включить
другой диапазон, указанный в наряде-допуске на производство работ.
При этом загорится светодиод 5, соответствующий выбранному диапазону напряжений, что означает готовность устройства к работе вблизи
ЛЭП с этим напряжением. В дальнейшем работа устройств аналогична
описанному выше. При работе стреловых кранов на подстанциях и
49
станциях системы РАО «ЕЭС России» допускается блокировка работы
УЗК1-2A специальным ключом, установив последний в разъем КЛЮЧ
блока сигнализации. Ключ выдается крановщику вместе с нарядомдопуском на производство работ на станциях.
В устройстве реализован автоматический контроль работоспособности устройства и исправности линии связи блока сигнализации с
антенным блоком на отсутствие обрыва или короткого замыкания. Результаты контроля высвечиваются на светодиодах ОТКАЗ АНТЕННЫ,
БЛОКА. В случае обрыва в линиях связи или короткого замыкания в
составных частях устройства включаются светодиоды красного цвета
ЗАПРЕТ и ОТКАЗ АНТЕННЫ и становится невозможным включение
приводов механизмов крана. Нажатием кнопки КОНТРОЛЬ РЕЛЕ
осуществляется проверка работоспособности исполнительного реле
– гаснет светодиод РАБОТА.
Проверка работоспособности устройства после монтажа на кран
осуществляется на специальном стенде или макете трехфазной четырехпроводной воздушной ЛЭП напряжением 0,22 кВ (допускается и
двухпроводная).
Расстояние от макета до соседних с ним ЛЭП должно исключать
их взаимное влияние.
На площадке должны быть установлены две опоры на расстоянии не менее 25 м друг от друга. К ним на высоте не менее 6 м от
поверхности площадки должны быть подвешены на изоляторах изолированные провода ЛЭП.
Для подключения макета ЛЭП к сети 220 В на одной из опор должен быть установлен рубильник, а для контроля наличия напряжения
в макете используется сигнальная лампа. Напряжение к макету должно
подаваться подземным кабелем. На расстоянии 1,5 м от ближайшего
провода, параллельно проводам ЛЭП протягивается изолированный
провод для ограничения приближения к проводам ЛЭП.
Подготовка к работе и работа крана вблизи ЛЭП должна выполняться в строгом соответствии с требованиями «Правил устройства
и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».
Перед началом работы необходимо убедиться в исправности блока сигнализации и линий связи нажатием соответствующей кнопки.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]