способ обеспечения устойчивости башенных кранов и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ обеспечения устойчивости башенных кранов, осуществляемый путем учета параметров внешних факторов, отличающийся тем, что перед началом эксплуатации башенного крана в память программируемого логического контроллера закладывают значения собственных частот колебаний башенного крана, полученные предварительно из модального анализа, затем в процессе работы башенного крана с помощью анализатора спектра реального времени производят оценку частотного состава ветрового и сейсмического воздействий на металлоконструкцию, далее на базе алгоритма программируемого логического контроллера сравнивают частоты колебаний ветровой и сейсмической нагрузок с частотами собственных колебаний металлоконструкции башенного крана и при приближении одной из частот собственных колебаний к одной из частот ветрового и/или сейсмического нагружений из полосы резонанса, программируемый логический контроллер формирует команду управления для приведения в действие противоугонных захватов (для передвижных башенных кранов) и команду управления, поступающую на привод изменения вылета крюковой обоймы, для изменения жесткости металлоконструкции, при этом происходит изменение собственных частот колебаний металлоконструкции башенного крана.

2. Устройство для обеспечения устойчивости башенных кранов, содержащее программируемый логический контроллер, первый вход которого соединен с выходом панели оператора, датчик скорости ветра, исполнительные устройства, вход которых соединен с выходом программируемого логического контроллера, привод изменения вылета стрелы, вход которого соединен с выходом исполнительных устройств, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит сейсмодатчик, выход которого соединен с первым входом системы сбора данных, второй вход которой соединен с выходом датчика скорости ветра, анализатор спектра реального времени, вход которого соединен с выходом системы сбора данных, а выход - со вторым входом программируемого логического контроллера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения и может быть использовано для обеспечения устойчивости и исключения разрушения башенных кранов при действии ветровой и сейсмической нагрузок.

Техническим результатом заявленного способа является повышение безопасности эксплуатации башенных кранов в условиях действия пульсирующей ветровой и сейсмической нагрузок.

Технический результат достигается за счет спектрального анализа ветрового и сейсмического воздействий и модального анализа металлоконструкции башенных кранов.

Известен способ безопасного управления башенным краном (RU 2319657 С2, МПК В66С 13/18, В66С 23/88, В66С 23/90), который включает операции периодического непрерывного опроса крана, во время которого получают, регистрируют, запоминают сигналы, соответствующие значениям грузовой характеристики крана, характеристики геометрии крана и характеристики режима работы крана, сравнивают полученные сигналы со значениями характеристик, введенными в систему управления краном перед началом его эксплуатации, причем после сравнения полученных при опросе сигналов с допустимыми значениями характеристик и при превышении их прекращают выполнение команды машиниста крана. В систему управления краном вводят дополнительно параметры условий работы крана, скорость ветра, температуру окружающей среды и параметры технического состояния крана, нагруженность, вибрацию, температуру смазки механизмов приводов крана, напряжений в элементах электрооборудования. Вводят в систему управления предельные значения указанных параметров и ограничения на работу приводов крана, при которых должна прекращаться работа крана или может выполняться при введении определенных ограничений в работу приводов крана, по скорости, ускорениям, совмещению и последовательности движений приводов, сравнивают полученные сигналы о работе и состоянии крана с допустимыми значениями, определяют возможность и условия для выполнения команды машиниста и оставляют команду без изменения, или накладывают ограничения на работу крана, вводя соответствующую корректировку в команду машиниста, или запрещают выполнение команды по заданной программе.

Недостатком известного способа является невозможность оценки спектрального состава ветрового и сейсмического воздействий на башенные краны.

Наиболее близким является способ управления башенным краном в аварийной ситуации и устройство для реализации способа (RU 2245838 С2, МПК В66С 13/18, В66С 15/00, В66С 23/88). Они и взяты за прототип. Способ включает выполнение из кабины операций подачи электропитания к приводам механизмов и средствам безопасности, включение привода по крайней мере одного механизма крана, его выключение и торможение. Подачу электропитания к приводам механизмов прекращают в аварийной ситуации с "земли" или с основания, на котором установлен кран. Затем с этого основания включают электропитание привода механизма крана, осуществляющего перевод крана из опасного положения в безопасное. Далее растормаживают механизм, включают его привод и выводят кран в безопасное положение с помощью дополнительного пульта. Устройство содержит пульт управления, расположенный в кабине крана, средства безопасности - задатчик внешней нагрузки с электрическим входом и выходом, аварийный датчик и кнопку включения электропитания привода механизма крана. Кроме того, оно снабжено дополнительным пультом управления, расположенным на ходовой части в легкодоступном с основания месте. Дополнительный пульт управления соединен с основным пультом через выход задатчика внешней нагрузки, а также с помощью дополнительной обратной связи и выполнен с ключом-маркой и дополнительным выключателем. Привод механизма крана соединен с дополнительным пультом, а ключ-марка выполнен съемным и установлен в дополнительном пульте с возможностью взаимодействия с дополнительным выключателем.

Недостатком известного способа является отсутствие анализа спектра частот ветрового и сейсмического нагружений башенных кранов для сохранения их прочности и устойчивости от опрокидывания.

Сущность заявленного способа заключается в обеспечении устойчивости башенных кранов от опрокидывания при пульсирующем воздействии ветровой и сейсмической нагрузок на основе частотного анализа указанных воздействий путем сравнения частот указанных воздействий с частотами собственных колебаний металлоконструкции башенного крана и выдачи команды управления на привод изменения вылета крюковой обоймы с целью изменения жесткости металлоконструкции крана.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ.

Устройство для обеспечения устойчивости башенных кранов, содержащее программируемый логический контроллер, первый вход которого соединен с выходом панели оператора, датчик скорости ветра, исполнительные устройства, вход которых соединен с выходом программируемого логического контроллера, привод изменения вылета стрелы, вход которого соединен с выходом исполнительных устройств, отличается тем, что оно дополнительно содержит сейсмодатчик, выход которого соединен с первым входом системы сбора данных, второй вход которой соединен с выходом датчика скорости ветра, анализатор спектра реального времени, вход которого соединен с выходом системы сбора данных, а выход - со вторым входом программируемого логического контроллера.

Программируемый логический контроллер (1), формирующий команды управления, установлен в шкафу управления на кране; панель оператора (2), установленная в кабине управления, служит для настройки и диагностики системы, мониторинга, индикации и архивации контролируемых параметров; анализатор спектра реального времени (3) необходим для получения оценок спектров воздействий и расположен в шкафу управления; система сбора данных (4), служащая для передачи регистрируемых параметров (скорость ветра и ускорение сейсмического воздействия) в анализатор спектра, установлена в шкафу управления; датчик скорости (5) ветра установлен на наивысшей отметке крана; сейсмодатчик (6) установлен на ходовой раме (для передвижных кранов) либо на основании (для стационарных кранов); исполнительные устройства (7) - катушки реле и контакторов, системы звуковой и световой сигнализации - смонтированы в шкафу управления; привод изменения вылета (8) с векторным управлением с обратной связью по скорости установлен, в зависимости от конструкции крана, либо на поворотной платформе, либо на стреле.

Перед началом эксплуатации башенного крана в память программируемого логического контроллера закладывают значения собственных частот колебаний металлоконструкции башенного крана, полученные предварительно из модального анализа. Оценка спектрального состава ветрового и сейсмического воздействий на металлоконструкцию крана производится с помощью анализатора спектра реального времени на основе регистрируемых значений датчика скорости ветра (5) и сейсмодатчика (6). В штатном режиме при отсутствии в спектрах нагружений, определенных анализатором спектра, опасных частот на панели оператора (2) выводится сообщение о нормальном режиме работы. При приближении одной из частот собственных колебаний к одной из частот ветрового и/или сейсмического воздействий из полосы резонанса, характеризующей диапазон частот с амплитудами, обладающими значительными энергиями, происходит регистрация события об аварийной ситуации на карту памяти контроллера с резервной копией на карту памяти панели оператора (2), далее выводится индикация на панели оператора (2), включается сирена и контроллер на основе алгоритма формирует сигнал для приведения в действие противоугонных захватов (для передвижных башенных кранов), а также сигнал, поступающий на привод изменения вылета (8), для изменения жесткости металлоконструкции, в результате изменяя собственные частоты колебаний металлоконструкции башенного крана.

Предлагаемое изобретение позволит повысить безопасность эксплуатации башенных кранов за счет исключения опрокидывания/разрушения башенных кранов при наличии опасных частот в спектре нагружения на основе частотного анализа ветрового и сейсмического воздействий.