RU2271985C2 - Способ защиты грузоподъемного крана - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к средствам управления и защиты от перегрузок и повреждения грузоподъемных кранов. Предварительно определяют и запоминают величины нагрузок, допустимых для различных пространственных положений стрелы или грузозахватного органа. В процессе работы крана измеряют рабочие параметры, характеризующие текущую нагрузку и текущее положение стрелы или грузозахватного органа и сравнивают текущую нагрузку с запомненной допустимой для текущего положения. Формируют предупреждающий сигнал или сигнал управления для механизмов крана, если текущая нагрузка превышает допустимую. В одном из вариантов способа дополнительно определяют и запоминают параметр, характеризующий особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции. В процессе подготовки к выполнению грузоподъемной операции определяют фактическое значение этого параметра. Осуществляют сопоставление запомненного и фактического значений. В зависимости от результатов сопоставления дополнительно формируют предупреждающий сигнал или сигнал управления механизмами крана. В другом варианте способа перед началом работы дополнительно выявляют характер поднимаемого груза или технологические особенности подъема. В зависимости от характера или особенностей выявляют дополнительный рабочий параметр крана, влияющий на безопасность работы. Предварительно определяют и запоминают его предельно допустимое значение. В процессе работы измеряют текущее значение параметра и осуществляют сравнение текущего и предельно допустимого значений. В зависимости от результатов сравнения дополнительно осуществляют формирование предупреждающего сигнала или сигнала управления механизмами крана. Группа изобретений повышает эффективность защиты и безопасность работы крана. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах управления и защиты от перегрузок и повреждения грузоподъемных кранов.

Известен способ защиты грузоподъемного крана путем установки допустимых значений (пороговых уровней) нагрузки для различных угловых положений (для различных значений угла наклона и угла азимута) его стрелы, контроля в процессе работы грузоподъемного крана текущих значений этих параметров, сравнения текущего значения нагрузки с пороговым уровнем для текущего положения стрелы и формирования предупреждающих сигналов и сигналов управления исполнительными устройствами грузоподъемного крана в зависимости от результатов этого сравнения [1].

Реализация этого способа обеспечивает защиту грузоподъемного крана от перегрузки по грузовому моменту с учетом различий продольной и поперечной допустимой нагрузки на кран. Однако это техническое решение применимо только для кранов с фиксированной длиной стрелы и не обеспечивает защиту крана от столкновений его стрелы с препятствиями (координатную защиту).

Кроме того, в этом способе не контролируется выполнение крановщиком необходимых действий перед выполнением грузоподъемной операции и не учитываются технологические особенности выполняемых грузоподъемных работ, что также приводит к снижению безопасности работы крана.

Более совершенным и наиболее близким к предложенному является способ защиты грузоподъемного крана, включающий предварительное, например расчетным путем при проектировании крана, определение величин нагрузок, допустимых для различных пространственных положений его стрелы, задание параметров зоны допустимых положений стрелы, их запоминание, измерение в процессе работы крана параметров текущего пространственного положения стрелы и текущей нагрузки крана, их последующее сравнение с допустимыми значениями и последующее отключение механизмов крана или формирование информационного сигнала, если текущее значение по меньшей мере одного параметра превышает допустимое [2, 3, 4].

В этом способе обеспечивается как защита крана от перегрузки, так и координатная защита. Причем это техническое решение применимо для любого типа грузоподъемного крана (для кранов как с фиксированной длиной стрелы, так и с телескопической стрелой).

Однако при этом не контролируется выполнение крановщиком необходимых действий перед выполнением грузоподъемной операции и, соответственно, не обеспечивается защита крана от неправильных действий крановщика непосредственно перед подъемом груза. Кроме того, в данном способе не учитываются технологические особенности выполняемых грузоподъемных работ и соответствующие дополнительные требования к безопасности их выполнения, в том числе дополнительные ограничения на работу механизмов крана в соответствии с технологической картой или другим технологическим регламентом, что также приводит к снижению безопасности работы крана.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предложенное техническое решение, является повышение эффективности защиты грузоподъемного крана и, соответственно, повышение безопасности его работы за счет расширения функциональных возможностей системы защиты, включая реализацию дополнительных функций защиты крана в процессе его подготовки к выполнению грузоподъемной операции и в начале грузоподъемной операции, а также ряда дополнительных функций защиты, зависящих от характера груза (длинномерный груз, жидкий металл, опасный груз и т.д.) и от особенностей выполняемых работ в соответствии с технологической картой или другим технологическим регламентом.

В предложенном способе защиты грузоподъемного крана путем предварительного, например расчетным путем при проектировании крана, определения величин нагрузок, допустимых для различных пространственных положений его стрелы или грузозахватного органа, их запоминания, измерения в процессе работы крана прямым или косвенным методом рабочих параметров, характеризующих текущую нагрузку и текущее пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, сравнения текущей нагрузки с запомненной допустимой нагрузкой для текущего пространственного положения его стрелы или грузозахватного органа и последующего формирования предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления, в частности сигнала отключения, по меньшей мере одного механизма крана, если текущая нагрузка превышает допустимую, решение поставленной технической задачи достигается тем, что дополнительно, например расчетным путем при проектировании крана или путем предварительных измерений, определяют параметр, характеризующий особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной (или соответствующей установленным правилам безопасного выполнения работ) подготовки к выполнению грузоподъемной операции, в частности особенности изменения текущей нагрузки и текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа крана, запоминают их, в процессе подготовки крана к выполнению грузоподъемной операции путем обработки рабочих параметров крана определяют фактическое значение параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров, после чего осуществляют сопоставление запомненного и фактического значений параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его подготовки к выполнению грузоподъемной операции и, в зависимости от результатов этого сопоставления, дополнительно осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления по меньшей мере одним механизмом крана.

При этом одновременно с определением и запоминанием параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции, могут дополнительно определяться и запоминаться соответствующие действия (управляющие воздействия) крановщика и далее дополнительно сопоставляться его фактические действия с запомненными.

При решении поставленной технической задачи в качестве параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции, могут быть приняты:

- отсутствие перемещения оголовка стрелы непосредственно перед подъемом груза (для этого в момент появления нагрузки на кран выявляют отсутствие перемещения оголовка стрелы или отсутствие управляющих воздействий крановщика на механизмы перемещения (подъема, телескопирования и поворота) стрелы крана и при наличии этого перемещения или по меньшей мере одного из указанных управляющих воздействий крановщика осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана);

- кратковременное отсутствие изменений положения груза после появления нагрузки на кран (для этого после выявления наличия нагрузки на кран (после первой стадии подъема груза) выявляют наличие интервала времени, в течение которого отсутствуют перемещения грузозахватного органа крана или управляющие воздействия крановщика на механизмы перемещения стрелы и подъема груза, и при отсутствии этого интервала времени осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана). При этом выявление наличия указанного интервала времени может осуществляться при любой нагрузке или только при нагрузке, близкой к предельно допустимой нагрузке крана;

- наличие изменений всех координат пространственного положения грузозахватного органа (изменений любой величины или изменений, превышающих предварительно установленные и запомненные величины) или управляющих воздействий крановщика на все механизмы перемещения стрелы и подъема груза при отсутствии нагрузки на кран (для этого выявляют наличие этих изменений или управляющих воздействий крановщика и, при их отсутствии осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана);

- пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана в заранее определенной зоне (в транспортном положении) при поступательном перемещении крана (для этого дополнительно выявляют наличие поступательного перемещения крана, при наличии этого перемещения осуществляют сравнение текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа крана с заранее определенной и запомненной зоной транспортного положения стрелы или грузозахватного органа и в зависимости от результатов этого сравнения, при положении стрелы или грузозахватного органа крана вне зоны транспортного положения осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о недопустимости поступательного перемещения крана или для автоматической остановки (блокировки) этого перемещения);

- продольный или поперечный наклон крана при поступательном перемещении крана без нагрузки (для этого дополнительно измеряют текущее значение угла продольного или поперечного наклона крана, выявляют наличие поступательного перемещения крана и при отсутствии нагрузки крана и наличии его поступательного перемещения осуществляют сравнение текущего значения угла продольного или поперечного наклона крана с заранее определенным и запомненным максимально допустимым значением этого угла и в зависимости от результатов этого сравнения, при превышении текущего значения угла наклона максимально-допустимого значения, осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана). При этом максимально-допустимые значения продольного или поперечного угла наклона крана могут заранее определяться, например расчетным путем при проектировании крана, и запоминаться в виде функции пространственного положения стрелы и (или) положения противовеса с переменным вылетом;

- наличие гидравлической или электрической энергии для работы исполнительных механизмов крана (для этого дополнительно выявляют наличие давления в его гидравлической системе или электрического напряжения питания и при их отсутствии осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления по меньшей мере одним механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о неготовности крана к работе или для блокировки включения его механизмов опускания груза и (или) стрелы);

- отклонение по меньшей мере одного рабочего параметра крана, характеризующего нагрузку или пространственное положение стрелы или грузозахватного органа, от заранее запомненного значения, соответствующего безопасному нерабочему состоянию грузоподъемного крана (для этого выявляют момент включения системы управления или системы безопасности крана, например путем выявления появления электрического напряжения питания или давления в его гидравлической системе, после чего осуществляют сравнение текущего значения по меньшей мере одного указанного рабочего параметра с запомненным значением и в случае их несовпадения осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала).

Кроме того, в способе защиты грузоподъемного крана путем предварительного, например расчетным путем при проектировании крана, определения величин нагрузок, допустимых для различных пространственных положений его стрелы или грузозахватного органа, их запоминания, измерения в процессе работы крана прямым или косвенным методом рабочих параметров, характеризующих текущую нагрузку и текущее пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, сравнения текущей нагрузки с запомненной допустимой нагрузкой для текущего пространственного положения его стрелы или грузозахватного органа и последующего формирования предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления, в частности сигнала отключения, по меньшей мере одного механизма крана, если текущая нагрузка превышает допустимую, решение поставленной технической задачи (при реализации дополнительных ограничений (защит) движений крана в зависимости от характера груза или технологических особенностей выполняемых работ) может также достигаться благодаря тому, что перед началом работы крана дополнительно выявляют характер поднимаемого груза или технологические особенности его подъема, в зависимости от этого характера или от этих особенностей выявляют дополнительный рабочий параметр грузоподъемного крана, влияющий на безопасность его работы, предварительно, например расчетным путем при проектировании крана, определяют предельно-допустимое значение этого дополнительного параметра, запоминают его, измеряют его текущее значение в процессе работы крана прямым или косвенным методом, дополнительно осуществляют сравнение текущего и предельно-допустимого значений дополнительного параметра, после чего в зависимости от результатов этого сравнения дополнительно осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления по меньшей мере одним механизмом крана.

При этом в качестве указанного дополнительного параметра могут быть приняты:

- скорость или ускорение подъема/опускания или перемещения груза. (Для этого после измерения параметров, характеризующих текущее пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, дополнительно, например с использованием математической модели крана, вычисляют текущее значение скорости или ускорения подъема/опускания или перемещения груза, осуществляют сравнение текущего значения с заранее определенным и запомненным максимально допустимым значением и, в зависимости от результатов этого сравнения, при превышении текущего значения скорости или ускорения максимально-допустимого значения, осуществляют формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о недопустимо большой скорости перемещения или ускорении груза или для автоматического ограничения этой скорости или ускорения);

- скорость перемещения крана (и крана-трубоукладчика) с грузом. (Для этого дополнительно выявляют наличие поступательного перемещения крана, измеряют скорость этого перемещения, выявляют наличие нагрузки на грузозахватном органе крана и, при наличии этой нагрузки, осуществляют сравнение текущего значение скорости перемещения крана с заранее заданным и запомненным максимальным значением и, в зависимости от результатов этого сравнения, при превышении текущего значения скорости максимального значения, осуществляют формирование информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о необходимости снижения скорости или для ее автоматического ограничения, например путем воздействия на механизм управления трансмиссией или подачей топлива в двигатель крана). При этом наличие поступательного перемещения крана может выявляться, в частности, путем контроля включения передачи в его трансмиссии, а указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана может осуществляться при несовпадении включенной передачи с передачей, соответствующей наименьшей скорости перемещения крана;

- допустимость одновременной работы по меньшей мере двух механизмов крана (или допустимость совмещения грузоподъемных операций), например механизмов подъема груза и поворота стрелы. (Для этого предварительно определяют и запоминают сигнал разрешения одновременной работы механизмов крана или выявляют этот сигнал путем анализа соответствующего управляющего воздействия крановщика, выявляют наличие сигналов управления по меньшей мере двумя механизмами крана и, при наличии этих сигналов и отсутствии сигнала разрешения одновременной работы механизмов, осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, причем этим сигналом управления воздействуют на механизм отключения по меньшей мере одного механизма крана в соответствии с заранее определенными и запомненными, например при проектировании крана, сигналами, определяющими подлежащие отключению механизмы крана при отсутствии разрешения их одновременной работы);

- высота электромагнитного или вакуумного грузозахватного органа (захвата) над поверхностью складирования (рабочей площадкой, землей или полом). (Для этого дополнительно, например при помощи дальномера, измеряют указанную высоту, осуществляют сравнение текущего значения этой высоты с заранее заданным и запомненным максимальным значением и, в зависимости от результатов этого сравнения, при превышении текущего значения высоты максимального значения, осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, причем указанным сигналом управления воздействуют на механизм блокировки отключения грузозахватного органа (захвата)).

- угол между ветвями строп или разность усилий в ветвях строп. Для этого дополнительно, например при помощи двух датчиков угла наклона (инклинометров) или двух датчиков усилия, измеряют текущее значение угла между ветвями строп или разность усилий в ветвях строп путем вычисления разности выходных сигналов двух датчиков, осуществляют сравнение текущего значения угла между ветвями строп или разности усилий в ветвях строп с заранее заданным и запомненным максимальным значением и, в зависимости от результатов этого сравнения, при превышении максимального значения, осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, причем указанным сигналом управления воздействуют на механизм отключения подъема груза);

- угол закручивания канатов грузового полиспаста. (Для этого дополнительно, например при помощи датчика угла поворота грузозахватного органа или путем интегрирования выходного сигнала установленного на грузозахватном органе гироскопического датчика, измеряют текущее значение угла закручивания канатов грузового полиспаста, осуществляют сравнение текущего значения этого угла с заранее заданным и запомненным максимальным значением и, в зависимости от результатов этого сравнения, при превышении текущего значения угла максимального значения, осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана);

- значение вылета при движении крана с грузом. (Для этого после указанного измерения рабочих параметров, характеризующих текущую нагрузку и текущее пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, определяют текущее значение вылета, выявляют наличие поступательного перемещения крана и, при его наличии, осуществляют сравнение текущего значения вылета с заранее заданным и запомненным максимальным значением, в зависимости от результатов этого сравнения, при превышении текущего значения вылета максимального значения, осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о недопустимости поступательного перемещения крана или для автоматической остановки (блокировки) этого перемещения);

- значение веса поднимаемого груза. (Для этого предварительно определяют и запоминают или задают перед началом или в процессе работы крана максимальное значение веса поднимаемого груза, которое имеет величину, меньшую максимальной грузоподъемности крана, после указанного измерения текущей нагрузки осуществляют ее сравнение с максимальным значением поднимаемого груза и, в зависимости от результатов этого сравнения, при превышении текущей нагрузки максимального значения веса поднимаемого груза, осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о недопустимости подъема груза или для автоматической остановки (блокировки) этого подъема).

Для получения необходимого технического результата величина нагрузки, допустимой для текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа крана, может изменяться в зависимости от текущего значения дополнительного параметра, в частности, допустимая нагрузка может уменьшаться при увеличении значения дополнительного параметра по зависимости, предварительно определенной, например, расчетным путем при проектировании крана и запомненной в устройстве или в системе безопасности грузоподъемного крана.

Кроме того, для получения необходимого технического результата, значения по меньшей мере одного дополнительного рабочего параметра грузоподъемного крана или параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции, дополнительно записывают в энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости.

Указанные отличительные признаки в системах защиты и управления грузоподъемных кранов ранее не использовались.

Их реализация позволяет:

- осуществить запрет подъема груза непосредственно с места его установки (с земли, площадки, штабеля и т.п.) стреловой лебедкой, а также механизмами подъема и телескопирования стрелы;

- обеспечить контроль того, что крановщик перед подъемом груза на нужную высоту осуществил предварительный подъем груза на небольшую высоту и его фиксацию (чтобы убедиться в правильности строповки груза, отсутствии стропальщика в опасной зоне, обеспечении устойчивости машины и исправности тормозов лебедки);

- перед подъемом груза проверить на холостом ходу работу всех механизмов, включая тормоза, фрикционы и гидравлическую систему;

- осуществить контроль того, что при движении крана по площадке без груза стрела крана установлена в транспортное положение вдоль продольной оси пути, а грузозахватный орган (крюк) поднят в предельно-верхнее положение;

- осуществить блокировку передвижения крана по площадке, если ее максимальный продольный или поперечный уклон превышает допустимое значение;

- исключить опускание груза или стрелы при неработающем двигателе;

- проконтролировать правильность предыдущего окончания работы крана. (Проверить, что при предыдущем окончании работы или в перерыве груз не остался в подвешенном состоянии (опущен на землю), а стрела и крюк установлены в положение, определяемое инструкцией по эксплуатации крана);

- ограничить скорость перемещения или ускорение (ограничить толчки, удары, тряску) опасных грузов, например жидкого металла;

- ограничить скорость перемещения крана (крана-трубоукладчика) с грузом;

- реализовать разрешение или запрет совмещения операций в зависимости от характера груза;

- исключить отключение электромагнитного или вакуумного захвата на высоте, превышающее заданное значение, например 0,5 м;

- не допустить работу крана при угле между ветвями строп, превышающем максимально-допустимую величину, например более 90°, а также при неравномерности натяжения строп и при недопустимо большом закручивании канатов грузового полиспаста;

- ограничить вылет (положение стрелы) и нагрузку на кран при перемещении крана с грузом (обеспечить перемещение крана или крана-трубоукладчика с грузом только при минимальном вылете);

- ограничить грузоподъемность крана при подъеме малого груза (предотвратить перегрузку строп при подъеме большегрузным краном малого груза, засыпанного землей или примерзшего к земле, заложенного другими грузами, укрепленного болтами или залитого бетоном, а также металла и шлака, застывшего в печи или приварившегося после слива и т.п.);

- осуществить регистрацию дополнительных параметров защиты крана.

Из опыта эксплуатации грузоподъемных кранов и установленных правил их эксплуатации, в частности приведенных в ПБ10-382-00, очевидно, что реализация указанных функций защиты обеспечивает существенное повышение безопасности работы крана. Поэтому решение поставленной технической задачи находится в прямой причинно-следственной связи с указанными отличительными признаками заявленного технического решения.

На фиг.1 в качестве примера приведена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ защиты грузоподъемного крана. На фиг.2 приведены грузовые характеристики крана, поясняющие принцип дополнительного ограничения его грузоподъемности при подъеме малого груза.

Устройство (или система) безопасности (защиты) грузоподъемного крана (фиг.1) содержит электронный блок 1, исполнительный блок 2 и датчики рабочих параметров 3, соединенные с электронным блоком 1 при помощи мультиплексной линии связи (CAN, LIN и т.п.) или отдельных проводов.

Электронный блок 1 включает в себя микропроцессорный вычислитель (цифровую вычислительную машину) 4, а также органы управления 5, световые, графические, символьные, световые и (или) звуковые индикаторы 6, запоминающее устройство 7 и устройство ввода/вывода информации 8, подключенные к микропроцессорному вычислителю 4.

Датчики рабочих параметров 3 в общем случае включают в себя датчик нагрузки или веса поднимаемого груза (датчик силы или датчики давления) 9, датчик длины стрелы 10, датчик угла азимута (угла поворота крана) 11, датчик угла наклона стрелы 12, датчик предельного подъема грузозахватного органа (крюка) 13 и другие дополнительные датчики 14, необходимость установки которых определяется конструкцией конкретного грузоподъемного крана, на который устанавливается устройство (система) безопасности, и вариантом реализации предложенного технического решения.

В качестве дополнительных датчиков 14 могут быть установлены, в частности, датчик приближения к линии электропередачи, датчики продольного и поперечного наклона крана, датчики высоты подъема и углового положения грузозахватного органа, датчики углов наклона отдельных ветвей строп или усилий в этих стропах, датчик скорости поступательного перемещения (спидометр) крана (например, индукционный датчик угловой скорости ведущего колеса крана), датчики (концевые выключатели) передач трансмиссии, датчик положения противовеса крана-трубоукладчика, датчики (концевые выключатели) положений органов управления краном (датчики управляющих воздействий крановщика) и т.д.

Микропроцессорный вычислитель (электронный блок) 4 может быть выполнен на микроконтроллере, органы управления 5 - в виде клавиатуры (набора кнопок-клавиш). Устройство ввода/вывода информации 3, обеспечивающее согласование логических уровней входных и выходных сигналов микропроцессорного вычислителя 4 с исполнительным блоком 2 и с датчиками рабочих параметров 3, может быть выполнено на базе интерфейсных микросхем, например типа МСР2510, ULN2003, L9637 и т.д.

Исполнительный блок 2 может содержать набор силовых электромагнитных реле или защищенных силовых электронных ключей, подключенных к электрогидравлической системе управления грузоподъемного крана.

Индикаторы 6 могут быть выполнены в виде набора светодиодов, символьных жидкокристаллических индикаторов и звукового, например пьезоэлектрического, излучателя. Запоминающее устройство 7 может быть реализовано на базе микросхем EEPROM, например серии AT45D.

Поясним суть предложенного способа на примере работы реализующего его устройства.

Перед началом работы грузоподъемного крана в память микропроцессорного вычислителя 4 или в запоминающее устройство 7 предварительно (до начала работы крана) записываются величины нагрузок, допустимых для различных пространственных положений стрелы или грузозахватного органа крана. Эти величины определяются, как правило, расчетным путем при проектировании крана и представлены в виде его грузовых характеристик.

Кроме того, перед началом работы грузоподъемного крана крановщик при помощи органов управления 5 осуществляет установку параметров грузоподъемного крана, характеризующих его геометрию, условия или режим работы, включая максимально допустимые значения отдельных рабочих параметров. Количество и вид этих параметров определяются конструкцией конкретного грузоподъемного крана и требованиями к его безопасной эксплуатации. К ним относятся ограничения по координатной защите (максимально допустимые значения отдельных координат пространственного положения стрелы), вид используемого стрелового оборудования (наличие, длина и угол наклона гуська), характеристики опорного контура и т.д.

Дополнительно, в зависимости от характера поднимаемого груза или технологических особенностей выполняемых работ, крановщиком при помощи органов управления 5 в микропроцессорный вычислитель 4 вводятся параметры, задающие дополнительные ограничения (защиты) каких-либо рабочих параметров крана, включая дополнительные рабочие параметры (их максимально допустимые значения). Все вводимые крановщиком параметры сохраняются в памяти микропроцессорного вычислителя 4 или в запоминающем устройстве 7. К этим параметрам, в частности, относятся:

- параметр-признак разрешения совмещения операций при подъеме груза (разрешение перемещения груза одновременно в двух и более координатах);

- максимальные значения продольного и поперечного наклона крана при движении с грузом, а также при различных положениях противовеса (для крана-трубоукладчика);

- максимальные значения ускорения или скорости перемещения груза краном;

- максимальное значение скорости поступательного перемещения крана или крана-трубоукладчика с грузом или номера передач трансмиссии, на которых разрешается перемещение крана с грузом;

- максимальные значения угла между ветвями строп, разности усилий натяжения строп и угла закручивания канатов грузового полиспаста;

- максимальное значение вылета при перемещении крана с грузом;

- максимальное значение веса поднимаемого груза (для задания ограничения на максимальный вес поднимаемого груза на уровне, меньшем максимальной грузоподъемности крана).

Значения этих параметров определяются и задаются крановщиком на основании его рабочей инструкции по безопасному производству работ, руководства по эксплуатации крана, технологической карты, плана производства грузоподъемных работ или другого технологического регламента.

Эти параметры могут также не вводиться крановщиком, а определяться заранее аналогичным образом или расчетным путем при проектировании крана и записываться в память микропроцессорного вычислителя 4 или в запоминающее устройство 7. Эта запись может осуществляться при изготовлении электронного блока 1, а также при эксплуатации крана инженерно-техническим работником, ответственным за безопасное выполнение грузоподъемных работ, или наладчиком прибора (системы) безопасности.

В последнем случае запись осуществляется или при помощи органов управления 5 или через мультиплексную линию связи - через устройство ввода/вывода информации 8, если электронный блок 1 выполнен с возможностью изменения содержимого памяти микроконтроллера 4 или запоминающего устройства 7 указанным способом.

В память микропроцессорного вычислителя 4 или в запоминающее устройство 7 предварительно (до начала работы крана) записываются также параметры, характеризующие особенности изменения рабочих параметров крана (в первую очередь особенности изменения текущей нагрузки и текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа крана) в процессе его нормальной (или соответствующей установленным правилам безопасного выполнения работ) подготовки к выполнению грузоподъемной операции, а также соответствующие действия (или управляющие воздействия) крановщика. К этим параметрам и действиям крановщика, в частности, относятся:

- отсутствие перемещения оголовка стрелы непосредственно перед подъемом груза (параметр-признак нулевой скорости перемещения оголовка стрелы во всех направлениях (координатах) в момент увеличения нагрузки на кран - в момент наличия управляющего воздействия крановщика на механизм грузовой лебедки) или параметр-признак отсутствия управляющих воздействий крановщика на механизмы перемещения (подъема, телескопирования и поворота) стрелы крана при подъеме груза грузовой лебедкой. (Этот параметр используется для запрета подъема груза любыми механизмами крана кроме грузовой лебедки);

- параметр-признак наличия интервала времени, в течение которого отсутствуют перемещения грузозахватного органа (или отсутствуют управляющие воздействия крановщика на механизмы перемещения стрелы и подъема груза) крана с нагрузкой, в частности с нагрузкой, близкой к предельно допустимой нагрузке крана. (Этот параметр используется для контроля того, что крановщик перед подъемом груза на нужную высоту осуществил предварительный подъем груза на небольшую высоту, например на высоту 20-30 см, и фиксацию груза, чтобы убедиться в правильности строповки груза, отсутствии стропальщика в опасной зоне, обеспечении устойчивости крана и исправности тормозов лебедки);

- параметр, характеризующий наличие изменений (в любой или в наперед заданной последовательности) всех координат пространственного положения грузозахватного органа (изменений любой величины или изменений, превышающих минимальные значения, предварительно установленные расчетным или экспериментальным путем исходя из конструкции крана) или управляющих воздействий крановщика на все механизмы перемещения стрелы и подъема груза при отсутствии нагрузки на кран. (С целью проверки (опробования) на холостом ходу работы всех механизмов, включая тормоза, фрикционы и гидравлическую систему);

- параметр-признак соответствия пространственного положения стрелы или грузозахватного органа крана транспортному положению, например в виде набора координат, задающих границы зоны транспортного положения стрелы и грузозахватного органа. (Используется для контроля установки стрелы и крюка крана в транспортное положение при движении крана без груза);

- максимальные значения продольного и поперечного наклона крана при движении без груза при различном пространственном положении стрелы, а для крана-трубоукладчика - дополнительно при различных положениях противовеса. (Для предотвращения передвижения крана без груза по площадке с недопустимо большим уклоном);

- наличие давления в гидравлической системе или электрического напряжения питания исполнительных механизмов крана. (Для блокировки опускания груза или стрелы при неработающем двигателе);

- параметр-признак отклонения, в момент включения системы управления или системы безопасности крана, по меньшей мере одного рабочего параметра крана, характеризующего нагрузку или пространственное положение стрелы или грузозахватного органа, от заранее запомненного значения, соответствующего безопасному нерабочему состоянию грузоподъемного крана, например в виде набора значений максимальных отклонений рабочих параметров от значений или границ зоны нерабочего состояния крана. (Для контроля того, что перед предыдущим окончанием работы груз не оставлен в подвешенном состоянии (был опущен на землю), а стрела и крюк были установлены в положение, определяемое, например, руководством по эксплуатации крана).

Указанные параметры могут быть определены, в частности, расчетным методом при проектировании крана путем анализа характера изменения рабочих параметров крана и управляющих воздействий крановщика при подготовке крана к выполнению грузоподъемной операции с соблюдением установленных правил безопасного производства работ либо измерением (регистрацией) этих рабочих параметров крана и управляющих воздействий крановщика непосредственно на кране, т.е. экспериментальным путем. При этом рассматриваются различные исходные и различные конечные (соответствующие началу подъема груза) состояния крана. В конечном виде эти параметры представлены в виде последовательности изменения рабочих параметров крана (с установленными пределами изменения их величин) и (или) управляющих воздействий крановщика, т.е. в виде функций или функционалов. Их запись в память микропроцессорного вычислителя 4 или в запоминающее устройство 7 осуществляется перед началом работы крана, например при изготовлении устройства (системы безопасности крана) в виде определенных значений или подпрограмм работы микропроцессорного вычислителя 4.

Микропроцессорный вычислитель 4 работает по программе, записанной в его встроенной памяти программ или в запоминающем устройстве 7, и через устройство ввода/вывода информации 8 осуществляет обмен с основными 9-13 и дополнительными 14 датчиками рабочих параметров крана по общей мультиплексной линии связи или по отдельным проводам. После получения информации от датчиков рабочих параметров 3 (9-14) микропроцессорный вычислитель 4 определяет текущие (действительные) значения рабочих параметров крана - текущую нагрузку крана, фактическое положение его грузоподъемного (стрелового) оборудования и, при необходимости, дополнительные рабочие параметры - продольный и поперечный наклон крана, угол между стропами, усилия и разность усилий в стропах, высоту подъема грузозахватного органа, угол закручивания грузового полиспаста (угол поворота грузозахватного органа относительно оси стрелы), скорость поступательного перемещения крана, номер включенной передачи, положение противовеса, давление в гидравлической системе крана и т.д. При необходимости для определения текущих значений этих параметров осуществляются необходимые вычисления преобразования выходных сигналов датчиков рабочих параметров 3, в том числе с использованием математической модели крана. Это имеет место в случае измерения рабочих параметров крана косвенными методами, например, при определении нагрузки стрелового гидравлического крана по давлениям в штоковой и поршневой полостях гидроцилиндра подъема стрелы или при определении скорости перемещения груза по скорости угла поворота крана (производной угла азимута), скорости телескопирования стрелы, скорости подъема/опускания стрелы и т.д. Алгоритмы этих преобразований общеизвестны и реализуются программно микропроцессорным вычислителем 4.

Одновременно микропроцессорный вычислитель контролирует управляющие воздействия крановщика, например, при помощи концевых выключателей, установленных на рычагах управления исполнительными механизмами крана (на гидравлических распределителях) и подключенных к входам устройства ввода/вывода информации 8 (на фиг.1 условно не показано).

Микропроцессорный вычислитель 4 осуществляет сравнение текущего положения стрелы или грузозахватного органа с пороговыми уровнями, заданными крановщиком при введении параметров координатной защиты, а также сравнение текущей нагрузки крана с запомненной допустимой нагрузкой для текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа. Далее в зависимости от результатов этого сравнения, т.е. при приближении стрелы крана к границам разрешенной зоны работы по координатной защите или в случае превышения максимально допустимой нагрузки крана, микропроцессорный вычислитель 4 формирует предупреждающие сигналы, поступающие на индикаторы 6, или сигналы управления исполнительными устройствами, которые через устройство ввода/вывода информации 3 поступают на исполнительный блок 2, осуществляя отключение механизмов перемещения стрелы и подъема груза. Благодаря этому осуществляется координатная защита и защита крана от перегрузки.

Аналогично защите крана от перегрузки микропроцессорный вычислитель 4 программным образом осуществляет защиту крана по дополнительным рабочим параметрам, влияющим на безопасность его работы, т.е. реализует ограничения углов продольного и поперечного наклона крана, скорости перемещения или ускорения груза, скорости поступательного перемещения крана, угла между стропами, разности усилий в стропах, высоты подъема грузозахватного органа (высоты падения груза при отключении электромагнитного или вакуумного захвата), угла закручивания грузового полиспаста (угла поворота грузозахватного органа относительно оси стрелы) и т.д. Работа устройства (системы безопасности крана) при этом отличается от защиты по нагрузке только видом рабочего параметра и исполнительным механизмом, на который передается управляющее воздействие с исполнительного блока 2. Причем выбирается, очевидно, тот исполнительный механизм, управление которым приводит к изменению того параметра, по которому осуществляется защита крана.

В случае отсутствия на кране исполнительных механизмов, для ограничения основных и дополнительных рабочих параметров, при выходе этих параметров за предельно допустимые значения, микропроцессорный вычислитель 4 с помощью индикаторов 6 формирует световые и (или) звуковые сигналы, предупреждающие крановщика о возникновении опасных режимов работы крана. Далее крановщик, ориентируясь на эти сигналы, воздействует на органы управления краном, приводя значения контролируемых параметров в допустимые пределы.

Дополнительно микропроцессорный вычислитель 4 при помощи индикаторов 6 обеспечивает отображение основных параметров работы крана - степени загрузки по грузовому моменту, величины вылета, массы поднимаемого груза, высоты оголовка стрелы и т.д.

В качестве примера ограничения дополнительного рабочего параметра рассмотрим подъем груза, вес которого существенно меньше максимальной грузоподъемности крана.

Предположим, что краном с максимальной грузоподъемностью Qmax (см. фиг.2, кривая "а" - грузовая характеристика крана) необходимо поднять малый груз, имеющий вес Q1 (см. фиг.2). Причем Qmax≫Q1. Для подъема этого груза используются стропы или грузозахватные приспособления, рассчитанные на максимальную нагрузку Q2. (Qmax>Q2>Q1).

При больших значениях вылета (R>R1) ограничение нагрузки крана происходит по опрокидывающему моменту и опасности повреждения строп или грузозахватных приспособлений не возникает. Однако при малых значениях вылета, особенно при R<R2, по кривой "а" максимально допустимый вес поднимаемого краном груза превышает максимально допустимую нагрузку строп.

Если при этом малый груз является защемленным (засыпан землей, примерз к земле, заложен другими грузами, укреплен болтами, залит бетоном и т.п.), то усилие подъема такого груза в момент его отрыва может значительно превышать максимально-допустимую нагрузку строп и грузозахватных приспособлений Q2. Поэтому для предотвращения перегрузки строп и грузозахватных приспособлений в предложенном техническом решении реализуется дополнительное ограничение веса поднимаемого краном груза (фиг.2, кривая "б"). При этом максимальная величина веса поднимаемого груза Qo предварительно задается перед началом работы крана, например крановщиком при помощи органов управления 2, таким образом, что Q2>Qo>Q1. Благодаря этому обеспечивается защита от повреждений строп и грузозахватных приспособлений крана.

Аналогичным образом происходит ограничение других дополнительных рабочих параметров крана, также приводящих к снижению грузоподъемности крана, т.е. к смещению приведенной на фиг.2 грузовой характеристики (кривой "а"), в зависимости от вида дополнительного параметра, в область меньших нагрузок или меньших значений вылета.

Формирование предупреждающих информационных сигналов или соответствующих им сигналов управления механизмами крана при контроле особенностей изменений рабочих параметров крана, в первую очередь изменений текущих значений нагрузки и пространственного положения стрелы или грузозахватного органа крана, а также действий (или управляющих воздействий) крановщика, в процессе нормальной подготовки крана к выполнению грузоподъемной операции, осуществляется микроконтроллером 4, работающим по программе, записанной в его памяти программ или в запоминающем устройстве 7.

При этом информация о текущих значениях рабочих параметрах крана и управляющих воздействиях крановщика передается от датчиков 3 в микроконтроллер 4 аналогичным образом, а алгоритм работы микроконтроллера 4 (алгоритм формирования информационных сигналов и сигналов управления механизмами крана), отличается от алгоритма формирования этих сигналов при реализации защиты крана по дополнительным рабочим параметрам только тем, что формирование указанных сигналов осуществляется в зависимости не от одного рабочего параметра, а, в общем случае, от логически взаимосвязанной группы текущих и запомненных значений рабочих параметров и управляющих воздействий крановщика.

Эта логическая взаимосвязь, заранее определенная расчетным или экспериментальным путем и записанная в памяти микроконтроллера микропроцессорного вычислителя 4 или в запоминающем устройстве 7, в каждый момент времени определяет тот рабочий параметр крана или управляющее воздействие крановщика, текущее значение которого сравнивается с предварительно запомненным значением при формировании предупреждающих информационных сигналов или соответствующих им сигналов управления механизмами крана.

Например, при проверке наличия опробования на холостом ходу работы всех механизмов крана перед подъемом груза указанная логическая взаимосвязь определяет последовательность контроля изменения рабочих параметров крана или наличия соответствующих управляющих воздействий крановщика при последовательном включении всех механизмов крана, т.е. микроконтроллер микропроцессорного вычислителя 4 по заранее записанной программе последовательно осуществляет контроль наличия изменений (приращений или уменьшений) рабочих параметров крана или наличие соответствующих управляющих воздействий крановщика и осуществляет формирование предупреждающих информационных сигналов или соответствующих им сигналов управления механизмами крана при отсутствии изменения какого-либо рабочего параметра или управляющего воздействия крановщика.

Подобным образом, с очевидностью вытекающим из вышеизложенного, определяются логические взаимосвязи текущих и запомненных значений рабочих параметров крана и управляющих воздействий крановщика при контроле других особенностей изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной (соответствующей правилам безопасного выполнения работ) подготовки к выполнению грузоподъемной операции.

Известно, что применение контроля за соблюдением крановщиком правил безопасного производства работ обеспечивает снижение аварийности работы крана. Поэтому в предложенном техническом решении осуществляется регистрация рабочих параметров крана, в том числе дополнительных рабочих параметров, влияющих на безопасность работы крана, а также параметров, характеризующих особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции. Для этого микропроцессорный вычислитель 4, в соответствии с требованиями РД10-399, осуществляет запись этих параметров, а также время их появления, в энергонезависимую память запоминающего устройства 7. Считывание записанной информации в случае необходимости, в частности для анализа и для расследования причин аварий, может осуществляться либо через мультиплексную линию связи, либо через дополнительные (специальные) входы/выходы устройства ввода/вывода информации 8 электронного блока 1.

Реализация отличительных признаков предложенного технического решения обеспечивает повышение безопасности работы крана за счет расширения функциональных возможностей системы защиты, в том числе путем ограничения скорости перемещения крана с грузом, ограничения скоростей и ускорений и запрета совмещения операций при подъеме и транспортировке опасного груза (например, жидкого металла), блокировки отключения электромагнитного или вакуумного захвата на повышенной высоте, блокировки подъема груза при большом угле между ветвями строп, при неравномерности натяжения строп и при закручивании канатов грузового полиспаста, ограничение вылета (положения стрелы) и нагрузки на кран при перемещении крана с грузом, ограничение грузоподъемности при подъеме малого груза (для предотвращения перегрузки строп) при подъеме защемленного груза, запрета подъема груза непосредственно с места его установки (с земли, площадки, штабеля и т.п.) стреловой лебедкой, а также механизмами подъема и телескопирования стрелы, контроля проведения проверки на холостом ходу работы всех механизмов крана перед подъемом груза, контроля того, что при движении крана по площадке без груза стрела крана и крюк переведены в транспортное положение, предотвращения передвижения крана по площадке с недопустимо большим продольным или поперечным уклоном, блокировки опускания груза или стрелы при неработающем двигателе и т.д.

Источники информации

1. А.с. SU 1654256 A1, МПК5 В 66 С 23/90, 07.06.1991.

2. Свидетельство на полезную модель RU 7097 U1, МПК6 В 66 С 23/90, 16.07.1998.

3. Патент RU 2151732 C1, МПК7 В 66 С 15/00, 23/88, 27.06.2000.

4. Патент US 5730305 A, МПК6 В 66 С 13/16, 13/18, 24.03.1998.

Claims (25)

1. Способ защиты грузоподъемного крана путем предварительного, например расчетным путем при проектировании крана, определения величин нагрузок, допустимых для различных пространственных положений его стрелы или грузозахватного органа, их запоминания, измерения в процессе работы крана прямым или косвенным методом рабочих параметров, характеризующих текущую нагрузку и текущее пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, сравнения текущей нагрузки с запомненной допустимой нагрузкой для текущего пространственного положения его стрелы или грузозахватного органа и последующего формирования предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления, в частности сигнала отключения, по меньшей мере одного механизма крана, если текущая нагрузка превышает допустимую, отличающийся тем, что дополнительно, например расчетным путем при проектировании крана или путем предварительных измерений, определяют по меньшей мере один параметр, характеризующий особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной (или соответствующей установленным правилам безопасного выполнения работ) подготовки к выполнению грузоподъемной операции, в частности особенности изменения текущей нагрузки и текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа крана, запоминают его, в процессе подготовки крана к выполнению грузоподъемной операции путем обработки рабочих параметров крана определяют фактическое значение по меньшей мере одного параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров, после чего осуществляют сопоставление запомненного и фактического значений параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его подготовки к выполнению грузоподъемной операции, и в зависимости от результатов этого сопоставления дополнительно осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления по меньшей мере одним механизмом крана.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с предварительным определением и запоминанием параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной (соответствующей установленным правилам) подготовки к выполнению грузоподъемной операции, дополнительно определяют и запоминают соответствующие действия (или управляющие воздействия) крановщика, в процессе подготовки крана к выполнению грузоподъемной операции дополнительно выявляют фактические действия (управляющие воздействия) крановщика, а при сопоставлении запомненного и фактического значений параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров в процессе подготовки крана к выполнению грузоподъемной операции, дополнительно сопоставляют запомненные и фактические действия (управляющие воздействия) крановщика, после чего и осуществляют указанное дополнительное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления по меньшей мере одним механизмом крана.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции, принимают отсутствие перемещения оголовка стрелы непосредственно перед подъемом груза, для чего в момент появления нагрузки на кран выявляют отсутствие перемещения оголовка стрелы или управляющих воздействий крановщика на механизмы перемещения (подъема, телескопирования и поворота) стрелы крана и при наличии этого перемещения или по меньшей мере одного из указанных управляющих воздействий крановщика осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции, принимают кратковременное отсутствие изменений положения груза после появления нагрузки на кран, для чего после выявления наличия нагрузки на кран (после первой стадии подъема груза) выявляют наличие интервала времени, в течение которого отсутствуют перемещения грузозахватного органа крана или управляющие воздействия крановщика на механизмы перемещения стрелы и подъема груза, и при отсутствии этого интервала времени осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют сравнение величины появившейся нагрузки на кран с предварительно запомненным значением предельно допустимой нагрузки на кран, а выявление наличия указанного интервала времени и соответствующее формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана осуществляют только в том случае, когда в результате этого сравнения установлено, что появившаяся нагрузка имеет значение, близкое к предельно допустимой нагрузке крана.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции, принимают наличие изменений всех координат пространственного положения грузозахватного органа или управляющих воздействий крановщика на все механизмы перемещения стрелы и подъема груза при отсутствии нагрузки на кран, выявляют их и при отсутствии этих изменений или управляющих воздействий крановщика осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в процессе выявления наличия изменений координат пространственного положения грузозахватного органа дополнительно осуществляют измерение величины изменения по меньшей мере одной координаты, например опускания, грузозахватного органа, осуществляют сравнение измеренной величины с предварительно запомненной и за указанное наличие изменений принимают превышение фактического изменения этой координаты запомненной величины.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции, принимают пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана в заранее определенной зоне (в транспортном положении) при поступательном перемещении крана, для чего дополнительно выявляют наличие поступательного перемещения крана, при наличии этого перемещения осуществляют сравнение текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа крана с заранее определенной и запомненной зоной транспортного положения стрелы или грузозахватного органа и при положении стрелы или грузозахватного органа крана вне зоны транспортного положения осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о недопустимости поступательного перемещения крана или для автоматической остановки (блокировки) этого перемещения.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции, принимают продольный или поперечный наклон крана при поступательном перемещении крана без нагрузки, для чего дополнительно измеряют текущее значение угла продольного или поперечного наклона крана, выявляют наличие поступательного перемещения крана, при отсутствии нагрузки крана и наличии его поступательного перемещения осуществляют сравнение текущего значения угла продольного или поперечного наклона крана с заранее определенным и запомненным максимально допустимым значением этого угла и при превышении текущего значения угла наклона максимально допустимого значения осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что максимально допустимые значения продольного или поперечного угла наклона крана заранее определяют, например, расчетным путем при проектировании крана и запоминают в виде функции пространственного положения стрелы и/или положения противовеса с переменным вылетом, а указанное сравнение текущего значения угла продольного или поперечного наклона с максимально допустимым осуществляют для текущего положения стрелы и/или противовеса.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции, принимают наличие гидравлической или электрической энергии для работы исполнительных механизмов крана, для чего дополнительно выявляют наличие давления в его гидравлической системе или электрического напряжения питания и при их отсутствии осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления по меньшей мере одним механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о неготовности крана к работе или для блокировки включения его механизмов.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции, принимают отклонение по меньшей мере одного рабочего параметра крана, характеризующего нагрузку или пространственное положение стрелы или грузозахватного органа, от заранее запомненного значения, соответствующего безопасному нерабочему состоянию грузоподъемного крана, для чего выявляют момент включения системы управления или системы безопасности крана, например, путем выявления появления электрического напряжения питания или давления в его гидравлической системе, после чего осуществляют сравнение текущего значения этого рабочего параметра с запомненным значением и в случае их несовпадения осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала.

13. Способ по одному из пп.1, 2, 5, 7-12, отличающийся тем, что значения по меньшей мере одного параметра, характеризующего особенности изменения рабочих параметров крана в процессе его нормальной подготовки к выполнению грузоподъемной операции или соответствующего действия (управляющего воздействия) крановщика дополнительно записывают в энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости.

14. Способ защиты грузоподъемного крана путем предварительного, например расчетным путем при проектировании крана, определения величин нагрузок, допустимых для различных пространственных положений его стрелы или грузозахватного органа, их запоминания, измерения в процессе работы крана прямым или косвенным методом рабочих параметров, характеризующих текущую нагрузку и текущее пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, сравнения текущей нагрузки с запомненной допустимой нагрузкой для текущего пространственного положения его стрелы или грузозахватного органа и последующего формирования предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления, в частности сигнала отключения, по меньшей мере одного механизма крана, если текущая нагрузка превышает допустимую, отличающийся тем, что перед началом работы крана дополнительно выявляют характер поднимаемого груза или технологические особенности его подъема, в зависимости от этого характера или от этих особенностей выявляют дополнительный рабочий параметр грузоподъемного крана, влияющий на безопасность его работы, предварительно, например расчетным путем при проектировании крана, определяют предельно допустимое значение этого дополнительного параметра, запоминают его, измеряют его текущее значение в процессе работы крана прямым или косвенным методом, дополнительно осуществляют сравнение текущего и предельно допустимого значений дополнительного параметра, после чего в зависимости от результатов этого сравнения дополнительно осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления по меньшей мере одним механизмом крана.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве указанного дополнительного параметра принимают скорость или ускорение подъема/опускания или перемещения груза, для чего после указанного измерения параметров, характеризующих текущее пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, дополнительно, например с использованием математической модели крана, вычисляют текущее значение скорости или ускорения подъема/опускания или перемещения груза, осуществляют сравнение текущего значения с заранее определенным и запомненным максимально допустимым значением и при превышении текущего значения скорости или ускорения максимально-допустимого значения осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о недопустимо большой скорости перемещения или ускорении груза или для автоматического ограничения этой скорости или ускорения.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве указанного дополнительного параметра принимают скорость перемещения крана (крана-трубоукладчика) с грузом, для чего дополнительно выявляют наличие поступательного перемещения крана, измеряют скорость этого перемещения, выявляют наличие нагрузки на грузозахватном органе крана и при наличии этой нагрузки осуществляют сравнение текущего значения скорости перемещения крана с заранее заданным и запомненным максимальным значением и при превышении текущего значения скорости максимального значения осуществляют указанное формирование информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о необходимости снижения скорости или для ее автоматического ограничения, например путем воздействия на механизм управления трансмиссией или подачей топлива в двигатель крана.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что наличие указанного поступательного перемещения крана выявляют путем выявления включенной передачи в трансмиссии крана (крана-трубоукладчика), а указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана осуществляют в случае несовпадения включенной передачи с передачей, соответствующей наименьшей скорости перемещения крана, причем указанным сигналом управления воздействуют на механизм управления трансмиссией или на механизм отключения рабочей передачи крана.

18. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве указанного дополнительного параметра принимают допустимость одновременной работы по меньшей мере двух механизмов крана (или допустимость совмещения грузоподъемных операций), например механизмов подъема груза и поворота стрелы, для чего предварительно определяют и запоминают сигнал разрешения одновременной работы механизмов крана или выявляют этот сигнал путем анализа соответствующего управляющего воздействия крановщика, выявляют наличие сигналов управления по меньшей мере двумя механизмами крана и при наличии этих сигналов и отсутствии сигнала разрешения одновременной работы механизмов осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, причем этим сигналом управления воздействуют на механизм отключения по меньшей мере одного механизма крана в соответствии с заранее определенными и запомненными, например при проектировании крана, сигналами, определяющими подлежащие отключению механизмы крана при отсутствии разрешения их одновременной работы.

19. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве указанного дополнительного параметра принимают высоту электромагнитного или вакуумного грузозахватного органа (захвата) над поверхностью складирования (рабочей площадкой, землей или полом), для чего дополнительно, например при помощи дальномера, измеряют указанную высоту, осуществляют сравнение текущего значения этой высоты с заранее заданным и запомненным максимальным значением и при превышении текущего значения высоты максимального значения осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, причем указанным сигналом управления воздействуют на механизм блокировки отключения грузозахватного органа (захвата).

20. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве указанного дополнительного параметра принимают угол между ветвями строп или разность усилий в ветвях строп, для чего дополнительно, например при помощи двух датчиков угла наклона (инклинометров) или двух датчиков усилия, измеряют текущее значение угла между ветвями строп или разность усилий в ветвях строп путем вычисления разности выходных сигналов двух датчиков, осуществляют сравнение текущего значения угла между ветвями строп или разности усилий в ветвях строп с заранее заданным и запомненным максимальным значением и при превышении максимального значения осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, причем указанным сигналом управления воздействуют на механизм отключения подъема груза.

21. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве указанного дополнительного параметра принимают угол закручивания канатов грузового полиспаста, для чего дополнительно, например при помощи датчика угла поворота грузозахватного органа или путем интегрирования выходного сигнала установленного на грузозахватном органе гироскопического датчика, измеряют текущее значение угла закручивания канатов грузового полиспаста, осуществляют сравнение текущего значения этого угла с заранее заданным и запомненным максимальным значением и при превышении текущим значением угла максимального значения осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана.

22. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве указанного дополнительного параметра принимают значение вылета при движении крана с грузом, для чего после указанного измерения рабочих параметров, характеризующих текущую нагрузку и текущее пространственное положение стрелы или грузозахватного органа крана, определяют текущее значение вылета, выявляют наличие поступательного перемещения крана, при его наличии осуществляют сравнение текущего значения вылета с заранее заданным и запомненным максимальным значением и при превышении текущего значения вылета максимального значения осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о недопустимости поступательного перемещения крана или для автоматической остановки (блокировки) этого перемещения.

23. Способ по п.14, отличающийся тем, что в качестве указанного дополнительного параметра принимают значение веса поднимаемого груза, для чего предварительно определяют и запоминают или задают перед началом или в процессе работы крана максимальное значение веса поднимаемого груза, которое имеет величину, меньшую максимальной грузоподъемности крана, после указанного измерения текущей нагрузки осуществляют ее сравнение с максимальным значением поднимаемого груза и при превышении текущей нагрузки максимального значения веса поднимаемого груза осуществляют указанное формирование предупреждающего информационного сигнала или сигнала управления механизмом крана, который используют для предупреждения крановщика (машиниста крана) о недопустимости подъема груза или для автоматической остановки (блокировки) этого подъема.

24. Способ по одному из пп.14-18, 20-23, отличающийся тем, что в зависимости от текущего значения дополнительного параметра осуществляют изменение величины нагрузки, допустимой для текущего пространственного положения стрелы или грузозахватного органа крана, в частности уменьшают допустимую нагрузку при увеличении значения этого параметра по зависимости, предварительно определенной, например, расчетным путем при проектировании крана и запомненной в устройстве или в системе безопасности грузоподъемного крана.

25. Способ по одному из пп.14-23, отличающийся тем, что значения по меньшей мере одного указанного дополнительного рабочего параметра грузоподъемного крана дополнительно записывают в энергонезависимую память с возможностью считывания в случае необходимости.

Images