Способ оценки и мониторинга ресурса работоспособности портального крана

Изобретение относится к области управления грузоподъемными кранами. Для оценки и мониторинга ресурса работоспособности портального крана, оборудованного электронной системой управления, с установленным на нем ограничителем грузоподъемности, в ограничитель грузоподъемности вводят возможность точного подсчета количества циклов и изменения весовых параметров нагружения канатов портального крана, измеряя каждое нагружение в течение времени, и передачи всех этих параметров из ограничителя грузоподъемности в программное устройство, реализующее подсчет числа рабочих циклов в реальном времени, пересчитанных к предельным циклам нагружения по действующим Нормам, адаптируясь при этом к непрерывным изменениям эксплуатации, а также ведущее оперативный подсчет остаточного ресурса работоспособности портального крана на основании собираемой от ограничителя грузоподъемности статистики и заявленного производителем портального крана расчетного числа предельных циклов. Внешнее регистрирующее устройство может быть выполнено в виде персонального компьютера, ноутбука, планшета, сотового телефона или модема, а также на внешнее регистрирующее устройство может быть передан остаточный срок службы данного портального крана на том или ином грузе. Достигается эффективное получение полной и объективной информации о текущем состоянии портального крана за счет получения всесторонней информации в реальном времени, а также в оперативность получения данных об остаточном ресурсе работы крана. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области управления грузоподъемными кранами, а именно: к системе управления работой подъемных кранов, оборудованных электронной системой управления, и, в частности, к способам оценки и мониторинга остаточного ресурса портального крана.

Известен способ управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их характеристик и устройство для его осуществления (см., например, патент РФ №2116240), основанный на измерении сигналов, пропорциональных этим характеристикам, первичной обработке указанных сигналов, преобразованных в цифровую форму, в соответствии с предварительно запомненными сигналами, определяющими порядок обработки, координации этой обработки, сформированной импульсной последовательностью в реальном масштабе времени, их индикации и в случае превышения ими допустимых значений формировании управляющих сигналов и подаче последних на исполнительное устройство, при котором задают временной интервал, и о действительно имеющем место превышении сигналами, пропорциональными характеристикам подъемных механизмов допустимых значений, судят в случае появления прошедших первичную обработку сигналов, превысивших установленный пороговый уровень в указанном временном интервале, при этом записывают в долговременную энергонезависимую память для хранения в неизменном виде прошедшие первичную обработку сигналы, пропорциональные указанным характеристикам, для учета ресурса работы крана под нагрузкой, время появления указанных сигналов, превысивших установленный пороговый уровень, и сформированные управляющие сигналы с возможностью считывания в случае необходимости. Указанный способ управления грузоподъемным краном включает измерения нагрузок крана, перемещений крана с грузом и времени работы механизмов, регистрацию полученных данных о работе крана и их сравнение с нормативными показателями работы крана. Однако недостатком известного технического решения является то, что оно не отвечает отечественным и международным требованиям классификации нагружения грузоподъемных кранов по режимам работы, так как не позволяет достоверно определять число циклов работы крана и массу поднимаемых грузов, в результате чего искажаются данные о наработках крана.

Известен также способ, включающий измерения нагрузок крана, его перемещений с грузом и времени работы механизмов, регистрацию полученных данных о работе крана и их сравнение с нормативными показателями работы крана (см., например, патент РФ №2245837).

Известно применение ограничителя нагрузки (см., например, патент РФ №2448037), содержащий датчики нагрузки, датчик угла азимута, подключенные к управляющему устройству, где датчики нагрузки выполнены с возможностью измерения механических напряжений или деформаций в двух направлениях или измерения двух составляющих вектора нагрузки.

Однако указанный способ и применение ограничителя нагрузки не позволяют даже после сравнения с нормативными показателями работы крана сделать вывод об остаточном ресурсе крана и как следствие этого предположения о дальнейшем сроке службы крана.

Целью заявляемого изобретения является повышение точности, объективности и оперативности оценки остаточного ресурса конструкции портального крана.

Технический результат настоящего изобретения состоит в более эффективном получении полной и объективной информации о текущем состоянии портального крана за счет получения всесторонней информации в реальном времени, а также в оперативности получения данных об остаточном ресурсе работы портального крана.

Указанный технический результат достигают тем, что при заявляемом способе оценки и мониторинга ресурса работоспособности портального крана, оборудованного электронной системой управления, с установленным на нем ограничителем грузоподъемности, в ограничитель грузоподъемности вводят возможность точного подсчета количества циклов и изменения весовых параметров нагружения канатов портального крана, измеряя каждое нагружение в течение времени, и передачи всех этих параметров из ограничителя грузоподъемности в программное устройство, реализующее подсчет числа рабочих циклов в реальном времени, пересчитанных к предельным циклам нагружения по действующим Нормам, адаптируясь при этом к непрерывным изменениям эксплуатации, а также ведущее оперативный подсчет остаточного ресурса работоспособности портального крана на основании собираемой от ограничителя грузоподъемности статистики и заявленного производителем портального крана расчетного числа предельных циклов по формуле:

где С_ост - остаточный ресурс портального крана на текущий момент;

С - полный ресурс портального крана, заявленный производителем;

$$C_k{К}_p^k$$ - расход ресурса портального крана при выполнении C_k рабочих циклов с коэффициентом распределения нагрузки $${К}_p^k$$ , после чего остаточный ресурс крана и его характеристические параметры передают из программного устройства на внешнее регистрирующее устройство. При этом внешнее регистрирующее устройство может быть выполнено в виде персонального компьютера, ноутбука, планшета, сотового телефона или модема, а также на внешнее регистрирующее устройство может быть передан остаточный срок службы данного портального крана на том или ином грузе.

Благодаря наличию приведенных признаков, появляется возможность получения всесторонней информации, а именно: циклов нагружения крана, оценки режимов нагружения в циклах, полной и объективной информации с учетом нормативного учета ресурса, остаточного ресурса работоспособности портального крана, остаточного срока службы данного крана на том или ином грузе, оценку технико-экономического состояния портального крана, используемую для планового технического обслуживания, формирования рекомендаций по его капитальному ремонту, замене и выводу из эксплуатации, а также определения объективной рыночной стоимости.

Заявляемый способ заключается в следующем: с модифицированного ограничителя грузоподъемности, устанавливаемого на каждом портальном кране, оборудованным электронной системой управления, в программное устройство поступает информация о циклах работы портального крана. При этом циклом работы крана считается операция, идентифицируемая изменением нагружения на канатах от значения, близкого к нулю, до некоторого измеряемого среднего значения P_i, и продолжающаяся до следующего изменения к нагружению, близкому к нулю. Нагружение определенного таким образом цикла составляет осредненную величину P_k. В программное устройство заранее введен параметр максимально допустимого веса P для данного портального крана, установленный согласно Нормам (см., например, Правила устройства и безопасная эксплуатация грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00. Госгортехнадзор России, М., ПИО ОБТ, 2000 и ГОСТ 25546-82 «Краны грузоподъемные. Режимы работы»). Отношение P_k к известному для данного портального крана максимальному допустимому весу P определяет вес данного цикла $${К}_p^k={(P_k/P)}^3$$ , с которым он будет включен в регистрируемый расход ресурса работоспособности портального крана, или $$\sum {К}_p^k$$ . Коэффициент распределения нагрузки $${К}_p^k$$ для того или иного режима _k работы портального крана рассчитывается на основании анализа весовых характеристик груза и временных компонент цикла работы с ним. Полный прочностной ресурс портального крана может расходоваться в различных режимах его эксплуатации, характеризующихся различными значениями коэффициентами распределения нагрузок, т.е. $$\sum C_k{К}_p^k$$ , где C - полный ресурс портального крана, заявленный производителем крана и введенный в программное устройство. Каждое слагаемое $$C_k{К}_p^k$$ представляет собой расход общего ресурса крана при выполнении C_k рабочих циклов с коэффициентом распределения нагрузки $${К}_p^k$$ . Величина C_k непосредственно подсчитывается с помощью технических средств, установленных на портальном кране. Подсчитанный суммарный использованный ресурс портального крана $$\sum C_k{К}_p^k$$ на текущий момент позволяет оценить остаточный его ресурс $$C_{ост}=С-\sum {С}_k{К}_p^k$$ .

В свою очередь, это позволяет оценить остаточный срок службы данного крана на том или ином грузе, характеризуемом коэффициентом распределения нагрузки $${К}_p^k$$ . Конкретно, этот остаточный срок службы портального крана определяется выражением N_k=С_ост/(q_k h_k D_k), где q_k - средняя часовая производительность работы, h_k - среднее количество часов работы в сутки, D_k - среднее число рабочих дней в году.

На фиг. 1 представлена блок-схема, реализующая заявляемый способ, где 1 - программный блок модифицированного ограничителя грузоподъемности, в котором происходит подготовка параметров, описывающих каждый цикл нагружения и передача их в расчетный блок 2 программного устройства 3, которое содержит блок констант изготовителя 4 и таблицу 5 нормативной классификации кранов по МС ИСО 4301/1 и ГОСТ 25546-82. Передача результатов расчетов из расчетного блока 2 производится на внешнее регистрирующее устройство 6, которое может быть выполнено в виде персонального компьютера, ноутбука, планшета, сотового телефона или модема.

1. Способ оценки и мониторинга ресурса работоспособности портального крана, оборудованного электронной системой управления, с установленным ограничителем грузоподъемности, отличающийся тем, что в ограничитель грузоподъемности вводят возможность точного подсчета количества циклов и изменения весовых параметров нагружения канатов портального крана, измеряя каждое нагружение в течение времени, и передачи всех этих параметров из ограничителя грузоподъемности в программное устройство, реализующее подсчет числа рабочих циклов в реальном времени, пересчитанных к предельным циклам нагружения по действующим Нормам, адаптируясь при этом к непрерывным изменениям эксплуатации, а также ведущее оперативный подсчет остаточного ресурса работоспособности портального крана на основании собираемой от ограничителя грузоподъемности статистики и заявленного производителем портального крана расчетного числа предельных циклов по формуле:

где С_ост - остаточный ресурс портального крана на текущий момент;
С - полный ресурс портального крана, заявленный производителем;
- расход ресурса портального крана при выполнении C_k рабочих циклов с коэффициентом распределения нагрузки ,
после чего остаточный ресурс крана и его характеристические параметры передают из программного устройства на внешнее регистрирующее устройство.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что внешнее регистрирующее устройство выполнено в виде персонального компьютера, ноутбука, планшета, сотового телефона или модема.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на внешнее регистрирующее устройство передают остаточный срок службы данного портального крана на том или ином грузе.