BG4243U1 - Система за безконтактно определяне на пространственото положение на ролковия блок на мостов кран с кръгово действие - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася до товароподемно оборудване, а именно специални мостови кранове с кръгово действие, работещи в реакторните отделения на атомните електроцентрали. Системата за безконтактно определяне на пространственото положение на ролковия блок на крана с кръгово действие с използване на светлинни далекомери осигурява безконтактно определяне на пространственото положение на ролковия блок на крана с кръгово действие чрез измерване с монтирани в зоната на работа на крана и свързани с разчетно-управляващия контролер лазерни далекомери (4, 5, 9) на трите компонента на пространствената координата на ролковия блок - ъгъла на завъртане на крановия мост (2), положението на крановата количка (3), положението на центъра (6) на вилката (7). Техническият резултат от предложената система е бързото и точно определяне на пространственото положение на ролковия блок; блокиране на крана в случай на определяне на пространственото положение на ролковия блок, което застрашава навлизането му в забранената зона.

Description

(54) СИСТЕМА ЗА БЕЗКОНТАКТНО ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ПРОСТРАНСТВЕНОТО ПОЛОЖЕНИЕ НА РОЛКОВИЯ БЛОК НА МОСТОВ КРАН С КРЪГОВО ДЕЙСТВИЕ

Област на техниката

Полезният модел се отнася до товароподемно оборудване, а именно мостови кранове с кръгово действие, работещи в реакторните отделения на атомните електроцентрали (АЕЦ) с реактори тип ВВЕР 1000.

Предшестващо състояние на техниката

Мостовите кранове с кръгово действие (полярни кранове, ролкови кранове) включват кръгова монорелса, на която с възможност за завъртане около оста си е монтиран кранов мост, върху който е монтиран ролков блок, който включва мостова количка, вилка и средство за повдигане на вилката. Тези кранове се използват за монтаж и демонтаж на оборудване на активната зона на реактора и неговата обстройка, транспортиране на контейнери с отработено ядрено гориво по време на планово предупредителни ремонти (ППР) в атомните електроцентрали.

Полярните кранове работят вътре в хермозоната, която има формата на цилиндър, и се движат по кръгова монорелса с диаметър на окръжността 43 m. Полярните кранове са позиционирани като системи, важни за безопасността на АЕЦ. В допълнение към функциите за защита и блокировка, регламентирани в „Правилата за устройство и безопасна експлоатация на товароподемни кранове“, за полярните кранове (с оглед на спецификата на тяхното използване) от международната организация МААЕ са въведени редица допълнителни изисквания за транспортиране на товари в границите на херметичната зона. По -специално, са с цел осигуряване на невъзможност за навлизане на ролковия блок на полярния кран в забранените зони (например зоната на реактора, зоната на басейна за отлежаване), които имат определени координати в хермозоната.

Според резултатите от проверките на системите за управление на полярните кранове, извършени от заявителя, е установено, че съществуващите системи за управление на полярните кранове не са оборудвани с надеждни и точни средства за определяне на пространствените координати на ролковия блок в границите на хермозоната, което не позволява да се реализира функцията за блокиране на преместването на ролковия блок с товар в забранената зона. Съществуващите системи за определяне на координатите на ролковия блок имат следните недостатъци:

- механично свързване на средствата за измерване с обекта на измерване (износването на механичните части или недостатъчната точност на тяхното регулиране оказват негативно влияние върху точността на измервателната система);

- остаряла елементна база на средствата за измерване (селсин датчици, аналогова електроника за обработка на данни от измервания, липса на протоколиране на данни от измервания);

- не се отчита изменението на геометрията на хермозоната (монорелсата).

Най-близкият аналог по своята техническа същност и постигнат резултат е патент UA 49198 „Метод за определяне на планови координати на куката на крановата количка в централната зала на атомната електроцентрала (АЕЦ)“. Този метод се основава на измерване на разстояния с помощта на светлинни далекомери. Методът е предназначен за определяне на разстоянието от светлинните далекомери до крановата количка и последващо изчисляване с помощта на стандартните формули на нейните планови координати. Недостатъкът на този метод е, че е предназначен за обичайните мостови кранове, използвани в остарели реактори тип РБМК. Методът, изложен в патент UA 49198, позволява да се определят само плановите, т.е. в хоризонталната равнина, координати на ролковия блок, без да се определя вертикалната му координата (методът не предвижда получаване на информация за височината на подем и спускане на ролковия блок).

Техническа същност на полезния модел

Задачата на полезния модел е да се създаде система за безконтактно определяне на пространственото положение на ролковия блок на мостов кран с кръгово действие, т.е. безконтактно определяне на координатите му в тримерното пространство. Безконтактното измерване и определяне на именно пространствени, а не планови, както при най-близкия аналог на координатите на полярния кран, ще позволи да се избегнат присъщите на най-близкия аналог недостатъци, да се определя бързо и точно не само положението на ролковия блок, но и да блокира в автоматичен режим чрез използване на съвременни измервателни датчици и средства за обработка на данни навлизането на ролковия блок в забранените зони, като зоната на реактора или зоната на басейна за отлежаване.

За решаване на поставената задача е необходимо в процеса на работа на крана разчетно управляващият контролер (компютърно промишлено разчетно-управляващо устройство на крановата система) да получава информация за положението на всяко от подвижните кранови устройства, които определят пространственото положение на ролковия блок, а именно положението на крановия мост върху кръговата монорелса, положението на крановата количка върху крановия мост и положението на центъра на вилката спрямо нулевата й отметка.

Съответно, съгласно полезния модел, се създава система за безконтактно определяне на пространственото положение на ролков блок на мостов кран с кръгово действие чрез светлинни далекомери. Ролковият кран има кръгова монорелса, на която с възможност за завъртане около оста си е монтиран кранов мост, върху който е монтиран ролковият блок, който включва кранова количка, вилка и средство за повдигане на вилката. Светлинните далекомери представляват лазерни далекомери. Системата включва и разчетно-управляващ контролер за определяне на положението на ролковия блок на мостовия кран с кръгово действие, свързан с лазерните далекомери 4, 5, 9 за получаване на данни, който разчетноуправляващ контролер е приспособен за измерване и въвеждане на три компонента на пространствената координата на ролковия блок. Тези три компонента са ъгъл на завъртане β на крановия мост около вертикалната му ос, измерван с помощта на лазерни далекомери, монтирани по периферията на кръговата монорелса; разстояние от проекцията на центъра на вилката върху равнината на въртене на крановия мост до центъра на въртене на крановия мост, измервана с помощта на лазерен далекомер, монтиран на ръба на крановия мост по посока на хода на крановата количка; височина на подем на центъра на вилката спрямо нулевата й отметка, измервана с помощта на лазерен далекомер, монтиран на ролковия блок по хода на вилката във вертикална посока.

За предпочитане по периферията на кръговата монорелса са монтирани шестте лазерни далекомери.

За предпочитане шестте броя лазерни далекомери са монтирани по периферията на кръговата монорелса с интервал от 60°.

На разчетно-управляващия контролер е инсталирана програма за недопускане на навлизане на ролковия блок в забранена зона, като например в зона на реактор или зона на басейн за отлежаване.

Разчетно-управляващият контролер е допълнително приспособен за подаване на допълнително управляващи сигнали към системата за управление на електрозадвижванията на крана за отстраняване на несъответствие при наличие на измерено отклонение в положението на страните на крановия мост в план.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 представлява схематично изображение на положението на крановия мост върху кръговата монорелса.

Фигура 2 представлява схематично изображение на местоположението на лазерните далекомери за определяне на положението на крановия мост и крановата количка.

Фигура 3 представлява схематично изображение на положението на вилката и лазерния далекомер за определяне на центъра на нейното положение.

Фигура 4 представлява схематично изображение на разликата на отклоненията в планово положение на страните на крановия мост: dL = |Li - L2I.

Означения на фигурите

- кръгова монорелса;

- кранов мост;

- кранова количка;

- лазерен далекомер за определяне на положението на крановия мост;

- лазерен далекомер за определяне на положението на крановата количка;

- център на вилката;

- вилка;

- нулева отметка на центъра на вилката;

- лазерен далекомер за определяне на положението на центъра на вилката;

β - ъгъл на завъртане на крановия мост;

L1 - отклонение на плановото положение на страна 1 от очакваното;

L2 - отклонение на плановото положение на страна 2 от очакваното.

Примерно изпълнение на полезния модел

Положението на всяко от крановите устройства се определя с помощта на лазерни далекомери, монтирани в крановата система.

За да се определи положението на крановия мост 2, е достатъчно да се измери ъгълът на завъртане β на крановия мост 2 около неговата вертикална ос на въртене. На фиг. 1 е даден крановият мост 2 върху кръговата монорелса 1 с разположената върху него кранова количка 3. Например след завъртане на крановия мост 2 около оста си, крановият мост 2 ще заеме ново положение, показано с пунктирана линия на фиг. 1.

Отклонението от плановото положение на страните на крановия мост 2, показано на фиг. 3 се измерва с формулата dL = |Li - L2|, и води до подаване на управляващо въздействие в системата за управление на електрозадвижванията с цел изравняване на плановото положение на крановия мост 2. Новото положение на крановия мост 2 с отклонение от плановото положение е показано на фиг. 4 с червени пунктирани линии.

Ъгълът на завъртане β на крановия мост 2 във всяка позиция върху кръговата монорелса 1 се определя с помощта на лазерни далекомери 4, монтирани по периферията на кръговата монорелса 1 (фиг. 2). За точно измерване на ъгъла на завъртане β на крановия мост 2 във всяка позиция върху кръговата монорелса 1 са напълно достатъчни шест броя лазерни далекомери, монтирани с интервал от 60°.

За определяне на положението на крановата количка 3 върху крановия мост 2 е достатъчно да се измери разстоянието от ръба на крановия мост 2 до крановата количка 3. Положението на крановата количка 3 се определя с помощта на лазерен далекомер 5, монтиран на ръба на крановата количка 3 (фиг. 2).

Определянето на положението на центъра 6 на вилката 7 (фиг. 3) спрямо нулевата й отметка 8 се извършва с помощта на лазерен далекомер 9.

Определените разчетни данни за положението на крановия мост 2, крановата количка 3 и центъра 6 на вилката 7 се подават автоматично в разчетно -управляващия контролер, който заедно с лазерните далекомери 4, 5, 9 е съставна част от апаратната платформа на крановата система. Наличието в разчетно управляващия контролер на информация за положението на подвижните кранови устройства дава възможност да се определи пространственото положение на ролковия блок.

За да се предотврати навлизането на ролковия блок на крана в забранена зона, като например зоната на реактора или зоната на басейна за отлежаване, разчетно -управляващият контролер е снабден с програма, която блокира работата на крана в случай на определяне на пространственото положение на ролковия блок, което застрашава навлизането му в забранената зона.

Проведените в реални условия изпитания на предложената система за безконтактно определяне на пространственото положение на ролковия блок на мостов кран 2 с кръгово действие показват безспорното му предимство пред известните методи и най-близкия аналог.

Референтните номера на техническите признаци са включени в претенциите единствено с цел да се увеличи разбираемостта на претенциите и, следователно, тези референтни номера нямат никакъв ограничаващ ефект по отношение на интерпретацията на елементите, означени с тези референтни номера.

Claims (1)

1. Система за безконтактно определяне на пространственото положение на ролков блок на мостов кран с кръгово действие чрез светлинни далекомери, при което ролковият кран има кръгова монорелса, на която с възможност за завъртане около оста си е монтиран кранов мост, върху който е монтиран ролковият блок, който включва кранова количка, вилка и средство за повдигане на вилката, характеризираща се с това, че светлинните далекомери представляват лазерни далекомери (4, 5, 9), при което системата включва и разчетно-управляващ контролер за определяне на положението на ролковия блок на мостовия кран с кръгово действие, свързан с лазерните далекомери (4, 5, 9) за получаване на данни, който разчетно-управляващ контролер е приспособен за измерване и въвеждане на три компонента на пространствената координата на ролковия блок, а именно: - ъгъл на завъртане бета на крановия мост (2) около вертикалната му ос, измерван с помощта на лазерни далекомери (4), монтирани по периферията на кръговата монорелса (1); - разстояние от проекция на центъра (6) на вилката (7) върху равнината на въртене на крановия мост (2) до центъра на въртене на крановия мост (2), измервана с помощта на лазерен далекомер (5), монтиран на ръба на крановия мост (2) в посока на хода на крановата количка (3); - височина на подем на центъра (6) на вилката (7) спрямо нулева отметка (8), измервана с помощта на лазерен далекомер (9), монтиран на ролковия блок по хода на вилката (7) във вертикална посока