Общие условия защиты электрооборудования на кранах от аварийных ситуаций
По своему назначению, специфике работы и конструктивным особенностям грузоподъемные краны относятся к категории оборудования, имеющего повышенную опасность, что объясняется самим процессом работы этих механизмов на площадках и в помещениях, где одновременно находятся люди и ценное оборудование.
Общие требования по безопасности работы кранов и кранового электрооборудования сформулированы в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» и «Правилами устройства электроустановок».
Все электрооборудование, располагаемое в кабинах управления кранами, снабжается заземленными металлическими кожухами или должно быть полностью закрыто от возможности прикосновения к токоведущим частям. В кабине управления также должен находиться аппарат, обеспечивающий непосредственное или дистанционное отключение всех питающих кабельных трасс, проведенных по крану, за исключением вводных устройств.
Выход на площадки крана, где расположены не защищенное кожухами электрооборудование, тележки, может осуществляться только через двери и люки, имеющие блокировку, отключающую питание всех источников электроэнергии крана.
Участок главных троллеев, главные токоприемники и токовводы, остающиеся под напряжением при отключений всей внутрикрановой разводки,. должны иметь надежное ограждение от случайного прикосновения к ним. Это ограждение должно иметь замок с индивидуальным ключом.
Ремонт и осмотр токовводов может осуществляться только при отключении питания главных троллеев или общего вводного устройства, расположенного вне крана. Цепи несколько кранов питаются от общецеховых троллеев, то предусматривается ремонтный участок, где может быть осуществлено отключение троллеев без перерыва питания остальных кранов.
Краны являются движущимися установками и подвержены вибрациям и ударам в процессе движения, поэтому возможность повреждения кабелей и проводов на кранах относительно выше, чем при их стационарной прокладке. Кроме того, на ряде кранов токопереход на движущиеся части осуществляется с помощью гибких шланговых кабелей, повреждение которых полностью исключить невозможно. С учетом этого первой задачей защиты является защита электрооборудования на кранах от токов к. з.
Токи к. з. в отдельных цепях в пределах крана будут тем меньше, чем меньше сечения монтажных проводов этих цепей и меньше размеры различных токопереходов и токоразъемов. Максимальные токи к. з. в цепях управления при сечении проводов 2,5 мм2 составляют 1200-2500 А. При этом для защиты цепей возможно применение предохранителей серии ПР на токи 6-20 А или любых видов автоматических выключателей АП 50, АК 63 и т. п. Токи к. з., А, в цепях электродвигателей ориентировочно, можно определить, по формуле
где I кзюф - ток короткого замыкания в фазе питающей, линии через 0,04 с; s п - сечение провода в рассматриваемой цепи, мм2.
Так как ток к. э. не должен до его отключения разрушать коммутационный аппарат, находящийся в данной цепи, то необходимо при выборе аппаратов и сечений проводов соблюдать определенные соотношения, обеспечивающие термическую стойкость аппарата. Полагая, что термическая стойкость большинства аппаратов, применяемых в крановом электроприводе, составляет 10I н в течение 1 с, то соотношение между максимальным допустимым сечением провода, мм2, и номинальным током аппарата должно быть следующим:
где I н - номинальный ток аппарата, А.
Последнее соотношение показывает, что при возможных токах к. з. на фидере более 8000 А аппараты на 25 А устанавливать недопустимо по термической стойкости. Аппараты на токи 63 А могут использоваться только при сечениях кабеля не более 6 мм2, а аппараты на ток 100 А - при сечениях кабеля не более 16 мм2.
При возможных токах к. з. 12 000 А (предельных для кранов) аппараты на токи 63 А могут использоваться только при сечениях кабеля не более 4 мм2, т. е. при номинальных токах до 30 А. Аппараты на ток 100 А могут использоваться при сечениях кабеля не более 10 мм2, т. е. при номинальных токах до 60 А. Таким образом, для кранов, получающих питание от фидеров особо большой мощности, необходимо либо устанавливать аппараты на токи не ниже 100-160 А, либо ограничивать сечения проводов к этим аппаратам с целью снижения возможных токов к. з.
Защита кабельной сети крана от токов к. з. осуществляется с помощью реле максимального тока мгновенного действия, а при необходимости может осуществляться установочными автоматами.
Защита проводов от токов к. з. осложняется большим интервалом мощностей электродвигателей механизмов в пределах одного крана. В соответствии с правилами устройства электроустановок защитные аппараты должны быть рассчитаны на ток срабатывания не выше 450% продолжительного тока защищаемой цепи. Этими же правилами для проводов и кабелей, работающих с повторно-кратковременной нагрузкой, допустимый по нагреву ток определяется выражением
Где I пв и I н - номинальные токи кабеля в повторно-кратковременном и продолжительном режимах работы.
При ПВ=40% I пв = 1,4 х I н. Таким образом, кратность уставки защиты к допустимому току провода (кабеля) должна быть не выше 450/1,4=320% тока в режиме 40% ПВ. Допускаемые нагрузки на провода и кабели в пределах крана при температуре окружающей среды 45° С приведены в справочных таблицах.
Крановые электроприводы имеют следующие основные типы защитных устройств:
Максимальную защиту для отключения электропривода от сети при возникновении в защищаемой цепи недопустимых токов;
Нулевую защиту для отключения электропривода при прекращении или перерыве подачи питания от источника электроэнергии. Разновидностью нулевой защиты является нулевая блокировка, исключающая самозапуск электродвигателя при восстановлении питания на подводящей линии, если орган управления находится в рабочем положении
Конечную защиту для предотвращения перемещения движущихся конструкций сверх определенных допустимых границ.
Важной задачей системы защиты является предотвращение у всех типов электроприводов крановых механизмов недопустимых перегрузок, связанных с неисправностью схем управления, заклиниванием механизмов, обрывом цепи тормоза и т. п. В этом отличие требований к защите от перегрузок крановых электроприводов от защиты от перегрузок для электроприводов продолжительных режимов.
В связи с неопределенностью нагрузки крановых механизмов, меняющимися темпами нагрева двигателей, их работой в условиях частых пусков и торможений не представляется возможным даже ставить задачу защиты электроприводов от тепловых перегрузок. Единственным условием предотвращения тепловых перегрузок кранового электрооборудования является его правильный выбор с учетом заранее рассчитанных любых возможных в эксплуатации режимов работы.
Таким образом, защита от перегрузок сводится к контролю пускового тока при ступенчатом пуске и защите от заклинивания короткозамкнутых двигателей или электроприводов с токовой отсечкой. При правильно организованном пуске электропривода со ступенчатым разгоном пусковой ток не должен превышать 220- 240% тока, соответствующего расчетному значению.
С учетом необходимого запаса на разброс как пускового тока, так и уставки максимального реле последняя должна рыть рассчитана на срабатывание при токе около 250% расчетного который может быть равен или меньше тока электродвигателя в режиме ПВ=40%.
Согласно изложенному, на реле максимального тока в системе крановых электроприводов возлагается две функции:
1. защита от токов к. з. проводов (кабелей) в каждом полюсе на постоянном токе и в каждой фазе на переменном токе,
2. защита от перегрузок, для обеспечения которой достаточно включить реле в один из полюсов или одну из фаз.
В соответствии с правилами электроприводы кранов должны иметь , т. е. при перерыве питания электропривод должен отключаться, а его повторное включение возможно только после возвращения органа управления в нулевое положение. Это требование не распространяется на системы кнопочного управления с пола, имеющие кнопки с самовозвратом.
Наличие, нулевой блокировки исключает самозапуск электроприводов кранов, а также исключает повторное включение при срабатывании различных защит.
Защита от обрыва фазы на кранах не применяется. Анализ возможных последствий обрыва фазы вне крана и приемлемой системы защиты от обрыва фазы показал, что, с одной стороны, в настоящее время нет удовлетворительного технического решения по применению надежного, дешевого и простого аппарата контроля напряжения на фазах, а с другой стороны, обрыв фазы в пределах крана и вне его маловероятен в связи с тем, что применение плавких предохранителей в главной цепи в настоящее время не практикуется.
Новые системы динамического торможения, применяемые взамен торможения методом противовключения, сводят к минимуму опасность падения груза при обрыве фазы.
Реле защиты от перегрузок в крановом электроприводе
Для защиты цепей кранового электрооборудования от перегрузок применяется электромагнитное реле мгновенного действия типа РЭО 401. Эти реле могут использоваться как в цепях переменного, так и постоянного тока. Реле имеет два конструктивных исполнения. На рис. 1 показан общий вид реле РЭО 401.
Реле состоит из двух основных узлов: электромагнита 2 и размыкающего вспомогательного контакта 1. Катушка электромагнита 3 расположена на трубке 4, в которой свободно перемещается якорь 5. Положение якоря в трубке регулируется по высоте и определяет значение тока срабатывания реле. При возрастании тока в катушке выше тока срабатывания якорь поднимается вверх и через толкатель контактного узла размыкает контакты.
Во втором исполнении электромагниты реле в количестве от двух до четырех штук крепятся на общем основании, имеющем также общую скобу, передающую усилия любого отдельного якоря электромагнита - к вспомогательному контакту, установленному на основании. Таким образом, в этом исполнении несколько электромагнитов воздействуют на один вспомогательный контакт.
После отключения тока возврат якоря происходит под действием собственного веса. Реле имеет один размыкающий вспомогательный контакт. Вспомогательный контакт рассчитан на коммутацию переменного тока до 10 А при напряжении 380 В и или на коммутацию постоянного тока 1 А при 220 В и L/R = 0 ,05
Рис. 1. Общий вид реле РЭО 401
Катушки реле на токи свыше 40 А выполнены из неизолированной меди. Выводы этих катушек расположены на специальной изоляционной панели. Катушки на токи до 40 А - изолированные. При выборе реле для установки в. комплектных устройствах следует руководствоваться допустимой нагрузкой катушки в режиме ПВ = 40% и диапазоном срабатывания с учетом необходимых уставок отключения.
Реле РЭО 401 могут выполнять свои функции при условии, что пусковой ток электропривода меньше, чем ток заторможенного электродвигателя при включении его на номинальное напряжение, т. е. защита коротко-замкнутых электродвигателей и электроприводов с отсечкой тока с помощью реле РЭО 401 невозможна. Защита таких электродвигателей должна выполняться с помощью тепловых серии ТРТ.
Реле ТРТ имеют пять габаритов в интервале токов от 1,75 до 550 А. Реле всех типов заключены в пластмассовый кожух и различаются формой реагирующего теплового элемента, наличием дополнительного нагревателя и размерами выводов. Реле пятого габарита смонтировано на трансформаторе тока. В качестве реагирующего теплового элемента реле используется биметалл инварсталь, обтекаемый током и дополнительно подогреваемый нагревателем. Реле имеет один размыкающий контакт, рассчитанный на коммутацию переменного тока 10 А, 380 В при Cos φ = 0, 4 и постоянного тока 0,5 А, 220 В при L/R = 0 ,05.
Технические данные реле ТРТ приводятся в справочниках. Временные характеристики реле серии ТРТ показаны на рис. 2. Реле не срабатывает при токе 110% номинального в продолжительном режиме. При токе 135% номинального реле срабатывает за время 5-20 мин. При токе 600% номинального реле срабатывает за время от 3 до 15 с. Имеющийся на реле регулятор позволяет регулировать номинальный ток уставки в пределах ±15%. Возврат контактов реле во включенное состояние происходит через 1-3 мин после отключения тока.
При выборе реле следует руководствоваться условиями:
1) среднеквадратичный ток защищаемой цепи должен быть не выше номинального тока нагревателя;
2) при трех пусках подряд реле не должно срабатывать;
3) время срабатывания при пусковом токе не должно быть выше допустимого времени стоянки электродвигателя под током в этом режиме.
При пользовании временной характеристикой срабатывания реле ТРТ следует учитывать, что возможные фактические отклонения тока срабатывания около ±20% тока уставки.
Защитные панели
В соответствии с требованиями каждый кран должен оборудоваться устройством, предназначенным для подачи питания к электроприводам механизмов и его отключения, причем включение, т. е. подача питания, может осуществляться после отпирания включающего устройства с помощью индивидуального ключа-марки.
Рис. 2. Временные характеристики реле серии ТРТ.
В свою очередь ключ не может быть вынут без выполнения операции отключения. Такая блокировка позволяет гарантировать приведение крана в пригодное к действию состояние только лицом, имеющим право на управление краном.
На всех типах кранов с электроприводом, кроме строительных башенных кранов, индивидуальный ключ-марка применяется в . У строительных башенных кранов указанный ключ используется для блокирования главного рубильника (или автомата) в шкафу питания башенного крана, к которому подключен гибкий кабель питания.
Рис. 3. Схема цепей управления защитных панелей: а - при управлении кулачковыми контроллерами; б - при управлении магнитными контроллерами; 1П-ЗП - предохранители; KB - кнопка «возврат»; КЛ - контакт люка; АВ - аварийный выключатель; Л - линейный контактор: МР1, МР2 - контакты максимальных реле; КВВ, КВН - конечные выключатели; ПП - переключатель проверки; K12 - нулевые контакты контроллеров.
В зависимости от типа крана и рода привода(электрический, механический), кран снабжается ряжом приборов и устройств, обеспечивающих его безопасную эксплуатацию:
Концевые выключатели - для автоматической остановки механизмов кранов с электрическим приводом. На кранах с механическим приводом концевые выключатели не применяются.
Блокировочные контакты - для электрической блокировки двери в кабину крана с посадочной площадки, крышки люка, входа на настил моста. Все дверцы крана и ограждения блокируются его спусковым устройством. Если какой-либо контакт будет нарушен- кран включать нельзя.
Ограничители грузоподъемности - для предотвращения аварий кранов, связанных с подъемом грузов массой, превышающей их грузоподъемность. Установка прибора обязательна на стреловых, башенных, портальных кранах.
Ограничители перекоса - для предупреждения опасного перекоса металлоконструкций козловых кранов.
Указатель грузоподъемности - устанавливаются на кранах стрелового типа, у которых грузоподъемность меняется с изменением вылета стрелы. Прибор автоматически показывает какова грузоподъемность крана при установленном вылете стрелы. Это помогает предотвратить перегрузки крана.
Указатель угла наклона - для правильной установки стреловых кранов, кроме тех, которые работают на рельсовых путях
Анемометр - им должны оборудоваться башенные, портальные краны. Он показывает скорость ветра. Работа кранов должна прекращаться, если скорость ветра выше 15м/с, а при монтаже элементов с большой парусностью при скорости ветра выше 10 м/с.
Противоугонное устройство - на кранах, работающих на наземных рельсовых путях, для предупреждения угона их ветром.
Автоматический сигнализатор опасного напряжения - срабатывает при приближении стрелы крана к находящимся под напряжением проводам и ЛЭП. Им оборудуются стреловые краны(кроме железнодорожных).
Опорные детали - ими оборудуются краны мостового типа, башенные, портальные краны для снижения динамических нагрузок на металлические конструкции в случае поломки осей ходовых колес.
Упоры - устанавливаются на концах рельсового пути для предупреждения схода с них грузоподъемной машины, а также на стреловых кранах, с измененяющимся вылетом стрелы для предупреждения ее опрокидывания.
Звуковой сигнальный прибор - устанавливается на кранах, управляемых из кабины или дистанционно. На кранах, управляемых с пола они нее устанавливаются.
Требования к габаритам, предъявляемы при установке кранов, передвигающихся по надземным рельсовым путям
Расстояние по горизонтали между выступающими частями крана, передвигающегося по надземным путям, и строениями, штабелями грузов и другими предметами, расположенными на высоте до 2м от земли, должны быть не менее 700м, а на высоте больше 2м- не менее 400мм. Эти расстояния должны быть выдержаны на всем протяжении рельсового пути и при любом положении поворотной части крана. Расстояние по вертикали от консоли противовеса до площадок, на которых могут находиться люди, должно быть не менее 2м.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 10
Выбор и расчет башенного крана
На выбор крана (рис. 10) влияют:
1. Характер и объем сооружения.
2. Вес монтируемых элементов.
3. Сроки монтажа сооружения.
4. Методы и способы организации работ.
5. Технические характеристики крана.
Рис. 10. Схема башенного крана
Q = G гр + G осн G осн = 10 % · G гр
H к = h 1 + h 2 + h 3 + h 4
h 1 – высота монтажной зоны, м,
h 2 – минимально допустимое расстояние 0,5, м,
h 3 – высота груза, м,
h 4 – высота стропов, м.
Для расчета вылета башенного крана берем наиболее удаленную точку.
L = b + 0,7 + R , где R – радиус поворота хвостовой части, R ≈ 4 м.
Q = 5 т.
Высота монтажной зоны равна 12 м.
Q = 5 + 10 % · b = 5,5 т.
Н кр = h l + h 2 + h 3 + h 4 = 12 + 0,5 + 0,4 + 3,5 = 16,4 м.
L = b + 0,7 + R = l8 + 0,7 + 4 = 22,7 м.
Подбираем кран.
Варианты заданий
| № п/п | Масса груза Q , т | Высота монтажной зоны h 1 , м | Высота груза h 3 , м | Ширина объекта b , м | № п/п | Масса груза Q , т | Высота монтажной зоны h 1 , м | Высота груза h 3 , м | Ширина объекта b , м |
| 0,4 | 11,5 | 1,3 | |||||||
| 0,2 | 8,5 | 1,4 | |||||||
| 7,5 | 0,5 | 12,5 | 1,6 | ||||||
| 9,5 | 1,7 | ||||||||
| 4,5 | 8,5 | 1,5 | 13,5 | 1,8 | |||||
| 5,5 | 1,1 | 13,5 | 3,6 | 1,9 | |||||
| 3,5 | 9,5 | 0,7 | 6,3 | 14,5 | |||||
| 6,5 | 1,2 | 6,8 | 2,5 | ||||||
| 10,5 | 0,8 | 2,5 | 15,5 | 2,7 | |||||
| 7,5 | 0,9 | 2,2 |
Расчет самоходных кранов
Схема самоходного крана представлена на рис. 11.
Рис. 11. Схема самоходного крана
h ш ≈ l,5 м,
а ≈ 1,5 м,
h ≈ l,5 м,
ΔADE ∞ ΔАВС,
| , | DE = AE · = (H c – h ш)(b /2 + 1 м)/ h 4 + h 5, |
L = DE + DF.
Пример
Масса груза Q = 8 т.
Высота монтажной зоны h 1 = 10 м.
Высота груза h 3 = 0,2 м.
Высота строп h 4 = 3,5 м.
Ширина объекта b = 20 м.
Постоянные величины:
Шасси h ш = 1,5 м.
Расстояние до оси крана а = 1,5 м.
Высота полиспаста h 5 = 1,5 м.
Запас, h 2 = 0,5 м.
Высота стрелы: Hс = h 1 + h 2 +h 3 + h 4 + h 5 = 8 + 0,5 + 0,2 + 3,5 +1,5 = 13,7 м.
DE = (H c – h ш)(b /2 + 1 м)/(h 4 + h 5) = (13,7–1,5)(14/2 + 1)/(3,5 + 1,5) = 19,52 м.
L = 19,52 +1,5 = 21,02 м.
Подбираем кран КС-5473.
Варианты заданий
| № п/п | Масса груза Q , т | Высота монтажной зоны h 1, м | Высота груза h 3, м | Ширина объекта b , м | № п/п | Масса груза Q , т | Высота монтажной зоны h 1, м | Высота груза h 3, м | Ширина объекта b , м |
| 0,2 | 8,5 | 1,3 | |||||||
| 0,4 | 9,5 | ||||||||
| 0,5 | 3,5 | 1,5 | |||||||
| 0,6 | 0,8 | ||||||||
| 0,8 | 10,5 | 0,7 | |||||||
| 0,7 | 4,5 | 0,9 | |||||||
| 0,9 | 5,5 | 0,6 | |||||||
| 9,5 | 6,5 | 0,5 | |||||||
| 6,5 | 1,1 | 5,5 | 0,4 | ||||||
| 17,5 | 1,2 | 3,5 | 0,3 |
Расчет кранов с гуськом
Общая схема крана с гуськом представлена на рис. 12.
Рис. 12. Общая схема крана с гуськом
DE = AE · BC /AB = (H c – h ш)1 м/h 4 + h 5;
L = DF + DE + b /2;
Q = G гр + G осн; G осн = 10 %G гр;
H к = h l + h 2 + h 3 + h 4.
Выбор стрелового оборудования кранов с гуськом (без гуська) проводим в зависимости от габаритов объекта:
1. При монтаже одноэтажных промышленных зданий берем кран с одной основной стрелой и работаем на минимальной высоте равной примерно 5 м.
2. Расчет вылета стрелы не проводим.
Определим тип крана с гуськом, расчетная схема которого показана на рис. 14.
Рис. 14. Схема крана с гуськом
Исходные данные:
Q г = 1,5 т; масса оснастки: Q оснастки = 0,1Q = 0,15 м.
Q = Q г + Q оснастки = 1,5 + 0,15 = 1,65 т.
Высота монтажной зоны h 1 = 7,2 м.
Высота груза h 3 = 0,3 м.
Высота строп h 4 = 3,5 м.
Ширина объекта b = 9 м.
Постоянные величины:
Шасси h ш = 1,5 м.
Расстояние до оси крана а = 1,5 м.
Высота полиспаста h 5 = 1,5 м.
Запас h 2 = 0,5 м.
DF = 1,5 м.
H к = 7,2 + 0,5 + 0,3 + 3,5 = 11,5 м.
H c = H к + h 5 = 11,5 + 1,5 = 13 м.
м.
L = DF + DE + b /2 = 1,5 + 2,3 + 9/2 = 8,3 м.
Выбираем кран МКГ-25.01.
Варианты заданий
| № п/п | Масса груза Q , т | Высота монтажной зоны h 1 , м | Высота груза h 3 , м | Ширина объекта b , м | № п/п | Масса груза Q , т | Высота монтажной зоны h 1 , м | Высота груза h 3 , м | Ширина объекта b , м |
| 0,5 | 6,5 | 2,5 | |||||||
| 2,5 | 0,2 | 4,5 | |||||||
| 0,7 | 7,5 | ||||||||
| 3,5 | 0,5 | ||||||||
| 1,2 | 0,2 | ||||||||
| 4,5 | 1,4 | ||||||||
| 1,5 | 5,5 | 1,2 | |||||||
| 5,5 | 1,8 | 1,4 | |||||||
| 6,5 | 1,5 | ||||||||
| 1,8 |
Расчет крана без гуська
Берем кран без гуська (рис. 13).
Рис. 13. Схема крана без гуська
Исходные данные:
Q = 4 т, включая массу оснастки:
Q оснастки = 0,1∙Q , т;
h 1 = 5; h 2 = 0,5; h 3 = 0,3; h 4 = 3,5 м; h 5 = 1,5 м; h ш = 1,5 м; b = 5 м;
H к = h l + h 2 + h 3 + h 4 = 9,3 м;
H c = H к + h 5 = 9,3 + 1,5 = 10,8 м;
.
;
Подбираем кран марки МКГ-16М.
Варианты заданий
| № п/п | Масса груза Q , т | Высота монтажной зоны h 1 , м | Высота груза h 3 , м | Ширина объекта b , м | № п/п | Масса груза Q , т | Высота монтажной зоны h 1 , м | Высота груза h 3 , м | Ширина объекта b , м |
| 4,5 | 5,5 | 0,2 | 4,5 | 5,5 | 0,2 | ||||
| 0,4 | 0,4 | ||||||||
| 5,5 | 6,5 | 0,5 | 5,5 | 6,5 | 0,5 | ||||
| 0,6 | 0,6 | ||||||||
| 7,5 | 0,7 | 4,5 | 7,5 | 0,7 | |||||
| 4,5 | 0,8 | 0,8 | |||||||
| 9,5 | 0,9 | 5,5 | 9,5 | 0,9 | |||||
| 5,5 | 8,5 | 8,5 | |||||||
| 1,2 | 4,5 | 1,2 | |||||||
| 1,4 | 9,5 | 1,4 |
Приложение 1
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Практическая работа № _______
Приложение № 2
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)
Факультет «Управление качеством»
Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»
Курсовая работа по дисциплине
«Безопасность технологических процессов и оборудования»
Тема ___________________________________________
Прибор безопасности - техническое устройство электронного типа, устанавливаемое на кране и предназначенное для отключения механизмов в аварийных ситуациях или их предупреждения.
Устройство безопасности - техническое устройство механического, электрического, гидравлического или иного (неэлектронного) типа, устанавливаемое на кране и предназначенное для отключения механизмов в аварийных ситуациях или для предупреждения крановщика (машиниста) об аварийной ситуации.
В зависимости от типа крана (мостовой, башенный, стреловой самоходный и т. п.) и рода привода (электрический, механический) кран снабжается рядом приборов и устройств, обеспечивающих его безопасную эксплуатацию. К таким приборам относятся:
а) концевые выключатели, предназначенные для автоматической остановки механизмов кранов с электрическим приводом. На кранах с механическим приводом механизмов концевые выключатели не применяются. Требования по оборудованию грузоподъемных машин концевыми выключателями изложены в Правилах по кранам;
б) блокировочные контакты, применяемые для электрической блокировки двери входа в кабину крана с посадочной площадки, крышки люка входа на настил моста и других местах;
В) ограничители грузоподъемности, предназначенные для предотвращения аварий кранов, связанных с подъемом груза массой, превышающей их (с учетом вылета крюка) грузоподъемность. Установка прибора обязательна на стреловых, башенных и портальных кранах. Краны мостового типа должны оборудоваться ограничителем грузоподъемности в том случае, когда не исключается их перегрузка по технологии производства. Требования к установке прибора содержатся в Правилах по кранам;
г) ограничители перекоса, предназначенные для предупреждения опасного перекоса металлоконструкций козловых кранов и мостовых перегружателей вследствие опережения одной из опор другой при передвижении крана. Необходимость установки прибора определяется при проектировании расчетом;
д) указатель грузоподъемности, устанавливаемый на кранах стрелового типа, у которых грузоподъемность изменяется с изменением вылета стрелы. Прибор автоматически показывает, какова грузоподъемность крана при установленном вылете, что помогает предотвратить перегрузки крана;
е) указатель угла наклона (креномер) - для правильной установки стреловых кранов, кроме работающих на рельсовых путях;
ж) анемометр. Таким прибором должны оборудоваться башенные, портальные и кабельные краны для автоматической подачи звукового сигнала при опасной для работы скорости ветра;
з) противоугонные устройства, применяемые на кранах, работающих на наземных рельсовых путях, для предупреждения угона их ветром. Требования к этим устройствам изложены в Правилах по кранам;
и) автоматический сигнализатор опасного напряжения (АСОН), сигнализирующий об опасном приближении стрелы крана к находящимся под напряжением проводам линии электропередачи. Прибором оборудуются стреловые самоходные краны (за исключением железнодорожных);
к) реле обрыва фаз - прибор предназначен для защиты от падения груза и стрелы у кранов с электроприводом при обрыве любой из трех фаз питающей электрической сети, путем блокирования работы соответствующих механизмов грузоподъемной машины,
л)опорные детали, которыми снабжаются краны мостового типа, передвижные консольные, башенные, портальные, кабельные, а также грузовые тележки (кроме электроталей) для уменьшения динамических нагрузок на металлоконструкцию в случае поломки осей ходовых колес;
м) упоры, устанавливаемые на концах рельсового пути для предупреждения схода с них грузоподъемных машин, а также на стреловых кранах с изменяющимся вылетом стрелы для предотвращения ее опрокидывания;
н) звуковой сигнальный прибор, применяемый на кранах, управляемых из кабины или с пульта (при дистанционном управлении). На кранах, управляемых с пола, сигнальный прибор не устанавливается.
Приборы и устройства, обеспечивающие безопасную работу башенного крана
Рис. 3.7. Приборы и устройства, обеспечивающие безопасную работу башенного крана.
1 – анемометр; 2 - датчик – усилий ограничителя грузоподъёмности; 3 – груз ограничителя подъёма крюка; 4 – выключатель ограничителя высоты подъёма крюка; 5 – датчик угла подъёма стрелы; 6 – звуковой сигнал; 7 – концевой выключатель ограничителя поворота башни; 8 – панель сигнализации ограничителя; 9 – релейный блок ограничителя грузоподъёмности; 10 – концевой выключатель ограничителя передвижения крана; 11 – инвентарная путевая линейка; 12 – тупиковый упор.
В процессе работы грузоподъёмное оборудование осуществляет много действий одновременно. При этом важна синхронность. Это является важнейшим фактором слаженного функционирования машины. Контролировать рабочий процесс и обеспечить безопасность оператора и присутствующих на площадке сотрудников, сохранность остальных механизмов и имущества помогают специальные устройства: датчики, упоры и т. п.
Основным назначением приборов безопасности грузоподъёмного оборудования является сбор, обработка и регистрация информации о положении устройства, загрузке, предотвращение неуправляемого передвижения, удара. Согласно требованиям, каждый из видов механизмов должен иметь соответствующие приборы в зависимости от конструктивных особенностей и расположения. Назначением датчиков является фиксация малейших сбоев в работе, отправка тревожного сигнала, который становится причиной полной остановки для проведения диагностики и устранения поломки.
Виды приборов безопасности кранов
Работа промышленного и любого другого грузоподъёмного оборудования может представлять угрозу для сотрудников, выполняющих свои обязанности на том же участке. По этой причине все устройства оснащаются приборами безопасности кранов. Список следующий:
- ограничитель - автоматически отключает привод устройства, если допущено превышение максимальной грузоподъёмности оборудования;
- концевой выключатель - предохранитель, который позволит отключить в автоматическом режиме привод при осуществлении перехода подвижных частей за пределы рабочей зоны;
- ограничитель вылета стрелы - устанавливается на стреловых кранах для отключения механизма при достижении минимального или максимального показателя;
- тормозная система (устанавливаются на исполнительных механизмах) - основным предназначением является снижение частоты вращения устройств, полная остановка с целью фиксации груза в определённом положении;
- ограничитель поворота - предотвращает вращение поворотной части с целью недопущения обрыва электрических проводов;
- указатель грузоподъёмности - позволяет не допустить перегрузку кранового оборудования;
- анемометр - определяет скорость ветра, при которой эксплуатация устройства может представлять опасность;
- противоугонное устройство - не позволяет кранам башенного и козлового типов сойти с рельсов под воздействием сильного ветра;
- дополнительные опоры - обеспечивают устойчивость оборудования;
- тупиковые упоры - устанавливаются по краям рельсов, балок с целью предотвращения схода крана;
- буферные устройства - смягчают возможный удар упоров друг о друга (чаще всего используются подушки из резины, деревянные бруски, механизмы гидравлического типа).
Это далеко не полный список приборов и датчиков, разработанных с целью обеспечения безопасной эксплуатации грузоподъёмного оборудования.
Кроме того, все легкодоступные части крана должны быть обязательно ограждены. Для этого используются облегчённые металлические конструкции, которые можно убрать для проведения технического обслуживания, проверки работоспособности, настройки, диагностики и других мероприятий, предусмотренных правилами безопасности.
Освещение и сигнализация
Все виды грузоподъемного оборудования должны быть оснащены осветительными приборами для работы в тёмное и ночное время суток. Причиной для этого является и эксплуатация при плохой видимости (например, в тумане). Установка башенного крана подразумевает монтаж светильников, которые полностью освещают рабочую зону устройства. При этом включение должно осуществляться независимым электротехническим прибором, который нужно разместить на портале. Рабочая и аппаратная кабина, машинное помещение тоже должны быть освещены. Это касается всех типов кранов (башенных, мостовых, козловых, консольных) и других видов грузоподъёмного оборудования. Светильники, установленные на самих механизмах даже после завершения рабочего дня должны оставаться включёнными. Кроме того, грузоподъёмное оборудование в обязательном порядке оснащается сигнализацией. Звуки прибора должны иметь хорошую слышимость в местах передвижения, опускания и подъёма груза даже при сильном ветре, дожде и в других неблагоприятных погодных условиях.
Особенности технического обслуживания
Когда нужно осуществлять техническое обслуживание крана? Чаще всего его проводят во время мероприятий по проверке и диагностике самого грузоподъёмного устройства. Наладчик настраивает системы с учётом актуальных правил и положений. При прохождении технического обслуживания осуществляются:
- внешний осмотр приборов с целью проверки качества установки;
- определение состояния и правильности подключения электрических проводов;
- очистка от загрязнений;
- регулировка систем и механизмов;
- определение целостности металлических конструкций, электрического механизма и других систем;
- проверка целостности установленных пломб, исправности, работоспособности.
После завершения ТО наладчик делает соответствующую запись в журнале.
Ремонт и диагностика
В случае выхода из строя грузоподъёмного оборудования необходимо провести тщательный осмотр для выявления причин поломки. Чаще всего замены требуют некоторые детали и компоненты, например, микросхемы, датчики и платы. Ремонт является довольно сложным технологическим процессом, выполнять который имеет право наладчик-профессионал, имеющий соответствующее разрешение и квалификацию. При обнаружении неисправностей эксплуатация грузоподъёмного оборудования должна быть приостановлена до устранения поломки. После ремонта наладчик выполняет настройку нужных параметров. Периодичность проверки зависит от вида оборудования, его грузоподъёмности, условий эксплуатации и других немаловажных факторов.
Приборы и устройства, обеспечивающие безопасную работу башенного крана КБ-504
1 - анемометр; 2 - датчик - усилий ограничителя грузоподъёмности; 3 - груз ограничителя подъёма крюка; 4 - выключатель ограничителя высоты подъёма крюка; 5 - датчик угла подъёма стрелы; 6 - звуковой сигнал; 7 - концевой выключатель ограничителя поворота башни; 8 - панель сигнализации ограничителя; 9 - релейный блок ограничителя грузоподъёмности; 10 - концевой выключатель ограничителя передвижения крана; 11 - инвентарная путевая линейка; 12 - тупиковый упор.
Приборы и устройства безопасности предназначены для автоматического отключения агрегатов и механизмов крана при отклонении какого-либо параметра, характеризующего режим работы оборудования, за пределы допустимых значений.
К основным приборам и устройствам безопасности, устанавливаемым на грузоподъемных кранах, относятся 10 .
Ограничитель передвижения башенного крана предназначен для автоматического отключения привода механизма крана при подходе его к движущимися частями установленных ограничений и происходит отключение двигателя.
Они должны быть установлены таким образом, чтобы отключение двигателя механизма передвижения происходило на расстоянии не мене тормозного пути до тупикового упора.
Для гашения остаточной скорости крана и предотвращения его схода с концевых участков кранового пути в аварийных ситуациях при отказе ограничителя передвижения или тормозов механизма передвижения крана на концах рельсового пути (на расстоянии не менее 0,5м) должны быть установлены тупиковые упоры 12, которые должны быть установлены таким образом, чтобы наезд крана на упоры был одновременным.
Ограничители вылета стрелы служат для автоматического отключения механизма обеспечивающего изменение вылета стрелы 5 при достижении стрелой максимального или минимального рабочего вылета.
Ограничитель высоты подъёма крюка 3, 4 служит для автоматического отключения механизма подъёма крюка при подходе его к верхнему крайнему положению. Этот ограничитель состоит из выключателя 4 и груза 3 с двумя направляющими скобами, в которые заведены ветви грузового каната. Когда грузовая подвеска упирается в груз 3 и поднимает его, освобожденный от груза рычаг выключателя 4, размыкает контакты электрического питания механизма подъёма крюка.
Ограничитель поворота 7 вращающейся части крана служит для того, чтобы не допустить вращение поворотной части крана в одну сторону более двух раз, в целях предотвращения обрыва токоведущих проводов, когда одни концы этих проводов закрепляются на ходовой раме, а другие - на поворотной части крана.
Анемометр 1 (Рис.14) состоит из датчика скорости ветра, блока контроля, кабеля (соединительного, питания и нагрузки). Он предназначен для определения скорости воздушного потока (ветра) в промышленных условиях выделения опасных ветровых порывов и включения при этом сигнальных устройств. При достижении скорости ветра более 90 % от Vпр включается предварительная световая и звуковая сигнализация “ВНИМАНИЕ”. При дальнейшем увеличении скорости ветра и достижении порывами предельного значения включается световая и звуковая сигнализация «ПРЕДЕЛЬНАЯ СКОРОСТЬ». При длительности порыва ветра, превышающего время задержки включается сигнализация “ОПАСНО” и срабатывает реле внешней нагрузки.
Рисунок 14
Плужер служит для очистки рельс от снега или мусора, устанавливается на расстоянии 10 мм от головки рельса.
Опорная деталь стоящая между колесами ходовой тележки на расстоянии 20мм от головки рельса на случай поломки колеса.
Буфер. Данное изобретение относится к буферам, предназначенным для смягчения возможного удара крана или тележки об упоры, а также кранов друг о друга. Для смягчения удара (демпфирования) в грузоподъемных кранах используют резиновые и каучуковые материалы.
Крановые буфера (литые буфера с монолитным резиновым элементом или в виде цилиндра из полимерного материала) применяются на мостовых, козловых и даже башенных кранах.
Приборы и устройств безопасности козлового крана
Ограничитель грузоподъемности крана (Рис.15) (техническое название - ограничитель грузового момента) должен "уметь" отключать автоматические механизмы изменения вылета стрелы в ситуациях подъема груза и/или механизмы подъема груза, для многих которого зафиксировано превышение грузоподъемности крана - на 10% (башенные и стреловые краны), на 15% (портальные краны), на 25% (мостовые краны). Отключение прочих механизмов крана, например, устройства поворота и/или передвижения, не является обязательным.
Более того, ограничитель грузоподъемности крана должен быть задействован, если при опускании нагруженной стрелы, ее вылет буде увеличен до положения, при котором удельная масса груза превышает установленную для данного типа крана.
Обязательным является исполнение условия: после того, как установленный ограничитель грузоподъемности крана включится, опускание груза и/или включение иных механизмов должно быть доступным немедленно, без блокировки узлов.
Рисунок 15
Ограничитель грузоподъемности крана конструктивно состоит из датчика усилий и отключающего устройства, более того, есть особое корректирующее изобретение, автоматически (программируется) устанавливающее момент срабатывания ограничителя в зависимости от нагрузки и вылета стрелы. По виду и устройству датчиков ограничители делятся на пружинные, грузовые ограничители, торсионные и иные. Датчик связан с разными частями крана. Как правило датчик встраивают в систему стрелового полиспаста, а у иных кранов (мостового типа) встроен в систему грузового полиспаста.
Ограничитель пути движения грузовой тележки крана (Рис.16)
Рисунок 16 (а -- с выключающей линейкой, б -- с отключающим упором)
Рычажный конечный выключатель (Рис.17)
Рисунок 17 (а -- принципиальная схема, б--применение выключателя КУ-703 в качестве ограничителя верхнего положения крюковой подвески крана)
В механизме подъема груза кранов применяют конечные выключатели КУ-703 (Рис.17б), установленные на раме грузовой тележки под уравнительными блоками (рис. 93, б). На валу выключателя закреплен двуплечий рычаг с противовесом, к свободному концу которого на тонком канате (цепи) подвешен вспомогательный груз. При подходе крюковой подвески к крайнему верхнему положению она приподнимает вспомогательный груз. Противовес поворачивает освободившийся двуплечий рычаг и конечный выключатель размыкает необходимые контакты. Для предотвращения раскачивания вспомогательного груза, последний связан скобой с одной из ветвей грузового каната.
Кроме верхнего положения крюковой подвески на практике часто приходится ограничивать ее нижнее положение, лимитируемое длиной грузового каната (необходимо помнить, что на барабане лебедки всегда должны оставаться дополнительные витки, например, при опускании груза в колодцы, приямки и пр.)
Ограничитель перекоса, срабатывающий от деформаций кручения жесткой опоры (Рис.18)
Рисунок 18
На опоре 1 установлена угловая штанга 2, которая при возникновении перекоса получает вращение вместе с опорой. При повороте штанга горизонтальной частью воздействует на концевой выключатель 3, включенный в цепь двигателя механизма передвижения «выбежавшей» опоры. При выбеге опоры двигатель механизма передвижения выключается, при выравнивании опор включается вновь.
В последние годы на кранах и перегружателях находят всё большее применение ограничители перекоса с датчиками сельсинного типа. Конструктивно это выполнено так. К каждой из опор присоединяют неприводную тележку, от ходовых колёс которой через мультипликатор вращаются сельсины. Величина сигнала, вырабатываемая сельсинами, зависит от пути, проходимого тележками при передвижении крана или перегружателя. Сельсины подключены в мостовую схему и при равномерном движении обеих опор диагонали измерительного моста сбалансированы. При выбеге одной из опор нарушается балансировка моста и вырабатываемый сигнал, который подаётся в электрическую схему управления двигателем передвижения опоры, производи т его отключение.