8.1.2. Автоматическая защита строительных кранов

Системы автоматической защиты строительных кранов позволяют избежать их перегрузки и опрокидывания, осуществить допустимые траекторные перемещения стрелы в стесненных условиях, контроль и учет производимой работы, обобщенную оценку ее эффективности и остаточного технического ресурса крана, контроль предаварийного состояния и т. п.

Средства защиты, обеспечивающие безопасность ведения работ, рассматриваются к тому же и как устройства с повышенными информационными свойствами, позволяющие крановщику ориентироваться в окружающей обстановке, избежать аварии, повреждения груза и конструкций, расположенных вблизи объекта. Текущее нагружение стрелы крана определяется зависимостью между ее вылетом и нагрузкой.

Все системы защиты построены на принципе определения степени приближения значения текущего нагружения стрелы крана к некоему предельному значению, приводящему к его опрокидыванию, т. е. работа системы заключается в сравнении фактической нагрузки, представленной сигналом датчика давления или усилия, с данными о допустимой нагрузке, которые заложены в память запоминающего устройства.

Достаточно универсальная структурная схема ограничителей нагрузки крана приведена на рис. 8.2.

Ограничитель содержит датчик фактической нагрузки, действующей на кран, измеряемой по давлению в гидроцилиндре подъема стрелы. Интегральный характер измерений позволяет фиксировать не только составляющую от полезной нагрузки, но и переменные составляющие массы стрелы, ветровой нагрузки и угла крена платформы крана. Датчики угла наклона стрелы, длины стрелы и в некоторых типах ограничителей – датчики контроля нагрузки и вылета повышенной точности – выдают текущую информацию о состоянии крана и позволяют индицировать режимы работы и срабатывания ограничителя.

Существует защитная поверхность, построенная в координатах допустимой нагрузки Р, длины L и угла наклона стрелы (рис. 8.3), при попадании на которую должно происходить аварийное отключение приводных механизмов крана.

Рис. 8.2. Структурная схема автоматической системы защиты крана от перегрузок и опрокидывания: L – длина стрелы; – угол наклона стрелы; К– угол крена платформы крана; – давление в поршневой полости; – давление в штоковой полости

Вся защитная поверхность может быть разбита с определенным шагом дискретизации по длине и углу наклона стрелы на зоны с узловыми точками в местах пересечения квантующих кривых. Узловые точки, перенесенные на плоскость, дают характеристики предельной допустимой нагрузки.

Рис. 8.3. Защитная поверхность

Сигналы датчиков с данными о заградительных характеристиках отключения конкретных кранов, находящихся в запоминающем устройстве, поступают в блок обработки данных, а результат обработки выводится на блок индикации и блок средств отключения механизмов крана при превышении допустимой нагрузки.

Автоматическая защита крана осуществляется на всем поле заградительных характеристик с автоматическим их переключением при изменении длины стрелы. Характеристики отключения выбираются в соответствии с видом установленного кранового оборудования и режимами работы крана. В ограничителях присутствуют устройства, обеспечивающие согласование характеристик отключения с грузовыми характеристиками конкретных экземпляров кранов.

Системы автоматической защиты кранов и преобразователей защитных характеристик можно разделить:

• по принципу действия задатчиков на механические, электрические, электронные, микропроцессорные;

• по типу преобразователей, используемых в аппаратуре систем защиты, на контактные и бесконтактные,

• по типу обрабатываемых сигналов – на аналоговые и цифровые.

Подобные классификации указывают на отдельные, но не всегда определяющие свойства систем защиты.

Следует учитывать те особенности структуры функциональных элементов этих систем, которые при своем развитии в сторону расширения и совершенствования функциональных возможностей приводили бы к принципиально новым решениям.