Описание и работа составных частей ограничителя

Блок отображения информации

Блок отображения информации (БОИ) предназначен для приема и обработки цифровой информации, расчета рабочих параметров крана, их записи и хранения во встроенном регистраторе параметров (РП), отображения рассчитанных значений рабочих параметров (на ИЖЦ) и режимов работы (светодиодные индикаторы) крана, выработки управляющих сигналов разрешения или запрещения рабочих движений, выдачи команд на отключение отдельных механизмов крана, световой и звуковой предупредительной и аварийной сигнализации, а также для ввода данных и режимов работы крана в память микропроцессора, индикации текущего состояния ОНК и считывания телеметрической информации из РП.

БОИ (см. рисунок 2) осуществляет прием информации по последовательному двухпроводному каналу (интерфейсу типа CAN) с контроллера поворотной части (КПЧ), в который поступают данные с дискретных входов и датчиков первичной информации (аналоговых и цифровых), подключенных к блокам КОС и КПЧ.

БОИ имеет в своем составе термостат (ТС), который включает подогреватель под ИЖЦ при температуре окружающей среды менее минус 5 °С.

Из БОИ выходит жгут, соединяющий его с КПЧ.

 

Рисунок 2 - Блок-схема БОИ

 

Снятие заглушки, расположенной на нижней боковой поверхности БОИ (слева от жгута), обеспечивает доступ к установленному на плате контроллера разъему типа USB, через который осуществляется программирование ОНК и считывание полного объема информации из встроенного регистратора параметров.

Напряжение питания (+12/24V) поступает в БОИ из КПЧ.

Управление работой ограничителя ОНК-160С [ввод режимов работы крана и (или) параметров координатной защиты, индикация режимов работы и (или) рабочих параметров крана] осуществляется с лицевой панели БОИ.

Назначение элементов индикации и органов управления лицевой панели БОИ показано на рисунке 3 и приведено (при работе ОНК в режиме РАБОТА) ниже.

Примечание – На рисунке 3 цифровые обозначения элементов индикации и органов управления БОИ приведены условно.

 

 

Рисунок 3 - Лицевая панель БОИ

 

Включенный постоянным свечением (горит) зеленый индикатор НОРМА (1) указывает, что кран работает с нагрузкой, безопасной для его конструкции.

Мигание зеленого индикатор НОРМА (с одновременным включением предупредительного прерывистого звукового сигнала ограничителя) сигнализирует о возникновении в процессе работы крана одной из следующих ситуаций:

а) загрузка крана по массе поднимаемого груза составляет не менее чем
90 % от номинальной (паспортной) грузоподъемности;

б) кран приблизился к границам рабочей зоны (к нерабочей зоне над кабиной, минимальному или максимальному вылету, по углу азимута и т. д.).

Включенный постоянным свечением (горит) красный индикатор  (СТОП; 2) (с одновременным включением аварийного прерывистого звукового сигнала ограничителя и отключением одного или нескольких механизмов крана) указывает на возникновение в процессе работы крана одной из следующих ситуаций:

а) фактическая загрузка крана по массе поднимаемого груза составляет на данном вылете не менее 105 % от его номинальной (паспортной) грузоподъемности (срабатывание ОНК при превышении допустимого значения грузового момента), т. е. масса груза на крюке превышает максимально-допустимую величину для данной конфигурации оборудования крана;

б) подъем или опускание груза лебедкой на ускоренном режиме, масса которого превышает допустимое значение для этого режима; при этом дополнительно выдается на ИЖЦ соответствующее сообщение без отключения зеленого индикатора НОРМА;

в) оголовок стрелы крана находится в зоне действия электрического поля ЛЭП (срабатывание защиты от ЛЭП); при этом дополнительно включается мигающим светом красный индикатор  (ЛЭП), а на ИЖЦ выдается значение напряжения [в киловольтах (кВ)], соответствующее верхнему значению напряжения диапазона МЗОНа, в котором произошло обнаружение ЛЭП;

г) достижение встроенных (обеспечиваемых программно-аппаратными средствами ограничителя) ограничений по вылету (минимальному или максимальному), максимальной высоте подъема крюка (срабатывание ограничителя подъема крюка) или минимальному количеству витков каната на грузовой лебедке; при этом на ИЖЦ выдается соответствующее сообщение без отключения зеленого индикатора НОРМА;

д) достижение хотя бы одного из установленных ограничений типа Стена, Потолок, Поворот влево, Поворот вправо (срабатывание координатной защиты); при этом дополнительно включаются мигающим светом соответствующие светодиоды по числу введенных ограничений без отключения зеленого индикатора НОРМА;

е) стрела, не полностью втянутая, или с грузом, находится в транспортном положении или в нерабочей зоне над кабиной; некорректная конфигурация стрелового оборудования и опорного контура (работа при не установленных выносных опорах, при превышении допустимого значения угла крена платформы и т. п.); при этом на ИЖЦ выдается сообщение, соответствующее ситуации (без отключения зеленого индикатора НОРМА);

ж) неисправность хотя бы одной из составных частей ограничителя; при этом на ИЖЦ выдается соответствующее сообщение (код неисправности вида " ЕХХ " или " ЕХХХ ") без отключения зеленого индикатора НОРМА.

Индикатор жидкокристаллический цифровой (ИЖЦ; 3) предназначен для отображения режимов работы крана и ограничителя, значений рабочих параметров крана, индикации рабочих и служебных сообщений.

Индикаторы координатной защиты (4-7) включаются (горят) при введении ограничений типа Стена, Потолок, Поворот влево, Поворот вправо и мигают при приближении или достижении во время работы крана соответствующих введенных ограничений (срабатывание координатной защиты).

Кроме того, индикаторы 4-7 мигают при нарушении геометрических размеров рабочей зоны крана: превышен предельный угол опускания (4) или подъема (5) стрелы; кран вошел с грузом или выдвинутой стрелой в запрещенную зону работы над кабиной (6, 7).

При мигании хотя бы одного индикатора координатной защиты (4-7) загорается красный индикатор  (СТОП; 2), звучит прерывистый звуковой сигнал, отключаются механизмы крана, работа которых может привести к выходу из рабочей зоны (без отключения зеленого индикатора НОРМА), и разрешаются только операции, обеспечивающие выход стрелы крана из охранной (запрещенной) для работы зоны.

Мигающий индикатор  (Диапазон ЛЭП; 15) сигнализирует (при наличии КОСа в комплектации ОНК) о том, что оголовок стрелы крана (антенна МЗОНа КОСа) находится в зоне воздействия электрического поля воздушной линии электропередачи (ЛЭП) переменного тока частотой 50 Гц с напряжением не менее 220 В (срабатывания защиты от ЛЭП).

Примечание – Модуль защиты от опасного напряжения (МЗОН) встроен в контроллер оголовка стрелы (КОС) ограничителя. Функции антенны МЗОНа выполняет крышка КОСа.

При срабатывании модуля защиты КОСа (мигает красный индикатор ) отключаются механизмы крана, включаются красный индикатор  (СТОП) и аварийный прерывистый звуковой сигнал и на ИЖЦ выдается значение напряжения [в киловольтах (кВ)], соответствующее верхнему значению напряжения (кВ) диапазона МЗОНа, в котором произошло обнаружение ЛЭП.

Примечание - Верхние значения напряжения [в киловольтах (кВ)] диапазонов МЗОНа: 1; 10; 35; 450; 750.

Окно для считывания информации из регистратора параметров (12) предназначено для съема (считывания) данных, записанных в регистраторе параметров (РП) крана в процессе работы последнего, с помощью инфракрасного канала (ИК-канала) в считыватель архивной информации САИ-3.

Кнопки ввода координатной защиты (8-11) используются для ввода ограничений типа Стена, Потолок, Поворот влево, Поворот вправо.

Ввод ограничения осуществляют нажатием на одну из кнопок 8-11 (при необходимости - поочередно несколько кнопок) напротив символа, обозначающего тип требуемой защиты (например, Потолок), при этом должен включиться индикатор введенного ограничения.

Для снятия введенного ограничения (сброса защиты) необходимо повторно нажать ту же кнопку и проконтролировать выключение (гашение) соответствующего индикатора.

Горение индикаторов постоянным свечением свидетельствует об отсутствии срабатывания защиты по введенным ограничениям.

Кнопки " + " (13) и " – " (18) предназначены, соответственно, для увеличения (13) и уменьшения (18) числового значения настраиваемого параметра, отображаемого на индикаторе в режиме НАСТРОЙКА, а также для движения (перемещения) вверх (" Ù " или"? " при отображении на ИЖЦ) и вниз (" Ú " или "? " при отображении на ИЖЦ) по пунктам меню/

Кнопка " ¿ " (ввод; 14) предназначена для ввода (записи) конфигурации оборудования крана (в режиме РАБОТА) или значения настраиваемого (набранного) параметра, отображаемого на ИЖЦ в режиме НАСТРОЙКА, в настроечную память ОНК.

Кнопка Диапазон ЛЭП (16) обеспечивает переключение диапазонов
напряжений МЗОНа КОСа. Верхние значения напряжения (кВ) диапазонов МЗОНа: 1; 10; 35; 450; 750.

Кнопка БЛК (блокировка; 17) используется для блокировки координатной защиты при ее срабатывании по любому из введенных ограничений. При нажатой кнопке БЛК предоставляется возможность вывода крана в разрешенную зону работы в сложных ситуациях, когда сам ограничитель не может определить опасные и безопасные движения.

Кнопка МЕНЮ (19; М при отображении информационных окон меню на индикаторе) предназначена для вызова на ИЖЦ меню.

Кнопкой " ¤ " (ПОДСВЕТКА, 20) осуществляется включение и выключение (при повторном нажатии кнопки) ламп подсветки ИЖЦ в темное время суток.

Кнопки Х (21) и Т (22) используются как вспомогательные (обычно: Х - выход из подменю; Т - вызов для отображения на ИЖЦ текущей даты: числа - месяца – года). Другие назначения этих кнопок указываются в ситуациях, описанных ниже.

Кнопка НАСТРОЙКА (23) обеспечивает вход в меню настройкА.

 

Контроллер поворотной части

Контроллер поворотной части (КПЧ) предназначен для подключения датчиков первичной информации (аналоговых и цифровых), установленных на поворотной платформе крана и корневой секции стрелы, дискретных входных сигналов с датчиков положения некоторых или всех рукояток управления, ограничения сматывания каната грузовых лебедок и др., расположенных на поворотной части крана, трансляции сигналов в БОИ по двухпроводному последовательному каналу связи (CAN интерфейсу), а также для отключения и включения каждого из рабочих движений крана с помощью встроенных в блок выходных реле (электронных ключей) К1 - К8 (Разрешение движения осуществляется коммутацией напряжения питания на выход ключа).

В корпусе КПЧ (см. рисунок 4) размещен датчик угла продольного и поперечного крена платформы крана (ДК).

БОИ и датчики, устанавливаемые на поворотной части крана, подключаются к индивидуальным разъемам блока КПЧ.

КПЧ подключается к системе управления крана посредством жгута.

 

 

Рисунок 4 - Блок-схема КПЧ

Контроллер оголовка стрелы

Контроллер оголовка стрелы (КОС) предназначен (см. рисунок 5) для сбора сигналов с датчиков первичной информации (дискретных, аналоговых и цифровых, частотных), установленных на оголовке стрелы, измерения напряженности электромагнитного поля воздушных ЛЭП частотой 50 Гц, трансляции этих сигналов с оголовка стрелы по однопроводному последовательному каналу связи и управления двумя потребителями электроэнергии на оголовке стрелы. При необходимости, КОС может выполнять и ряд дополнительных функций (например: включение рабочего освещения (фонарей), горизонтирование
люльки и др.).

КОС не входит в комплект поставки ОНК для железнодорожных кранов.

Напряжение питания (+12/24V) поступает в КОС из схемы крана.

 

 

Рисунок 5 - Блок-схема КОС

 

Корпус блока выполняет функции антенны модуля защиты от опасного напряжения (МЗОН), встроенного в КОС.

МЗОН измеряет напряженность электрического поля и передает ее в КПЧ через однопроводную линию.

При срабатывании или отказе МЗОНа на индикаторе БОИ отображается
код " Е 11 ".

При наличии сигнала о приближении к ЛЭП БОИ запрещает выполнение операций крана до введения соответствующих ограничений координатной защиты или до переключения МЗОНа на другой (с меньшей чувствительностью) диапазон измерения напряжения ЛЭП путем нажатия кнопки ДИАПАЗОН ЛЭП на лицевой панели БОИ.

Датчики давления

Ограничители ОНК-160С-ХХ могут комплектоваться либо аналоговыми, либо цифровыми датчиками давления. Независимо от типа применяемых датчиков давления, они подключаются к соответствующим разъемам КПЧ (используются различные контакты разъемов). Выбор типа подключаемых датчиков производится в режиме настройкА.

В качестве датчиков давления аналоговых (ДД) используются серийно
выпускаемые заводом-изготовителем датчики с соответствующим диапазоном и погрешностью измерения с нормированным токовым выходным сигналом
(4 - 20) мА.

Тензометрические датчики давления цифровые (ДДЦ) имеют единую электрическую схему, одинаковое напряжение питания (+5 В), единый двухпроводный последовательный CAN интерфейс и единое конструктивное исполнение. Датчики отличаются местом установки на кране.

Каждый ДДЦ, подключаемый к двухпроводной линии связи, имеет свой адрес. Адрес каждого ДДЦ назначают (вводят) с лицевой панели БОИ в режиме настройкА.

ДДЦ и ДД предназначены для измерения давления в поршневой (ДДЦ_П или ДД_П) и штоковой (ДДЦ_ш или ДД_ш) полостях гидроцилиндра подъема стрелы крана с целью определения давления, создаваемого грузом на шток гидроцилиндра подъема стрелы.

ДДЦ (см. рисунок 6) представляет собой тензометрический резистивный мост, наклеенный на внешнюю поверхность тонкостенной стальной мембраны, на внутреннюю поверхность которой действует измеряемое давление.

Выходное напряжение (13 мВ при 25 или 40 МПа), снимаемое с диагонали тензометрического моста, усиливается, поступает на вход АЦП микроконтроллера (БИС МК) и после преобразования в цифровой код передается в КПЧ.

Рисунок 6 - Блок-схема ДДЦ

 

Датчик угла наклона стрелы

Датчик угла наклона стрелы (ДНС) крепится на корпусе датчика длины стрелы (ДДС); такой совмещенный датчик в дальнейшем именуется датчиком вылета (ДВ).

ДНС (рисунок 7) предназначен для измерения угла наклона стрелы крана относительно горизонта в диапазоне от минус 10 до +90°. Выходной сигнал датчика, пропорциональный углу наклона стрелы, усиливается и поступает на вход АЦП микроконтроллера ДНС и после преобразования в цифровой код передается (через КПЧ) в БОИ.

Напряжения питания ДНС (+12/24 В) поступают из КПЧ.

 

Рисунок 7 - Блок-схема ДНС

 

Датчик длины стрелы

Датчик длины стрелы (ДДС) предназначен для измерения длины стрелы крана, а также для трансляции электрических цепей на оголовок стрелы через встроенный токосъемник и токоведущий кабель датчика длины (трансляция сигналов управления включением фонарей, сигнала с концевого выключателя ограничителя подъема крюка, напряжения питания, передача сигналов между КОС и КПЧ).

Основным элементом датчика длины стрелы (ДДС), является проволочный переменный резистор типа СП5-21-1-6,8 кОм±0,5 % с большой износоустойчивостью, вал которого через редуктор связан с пружинным барабаном. Датчик имеет выходной жгут с разъемом, который стыкуется с разъемом датчика угла наклона стрелы (ДНС).

С ДНС (через соединительный жгут) на резистор (подается опорное напряжение +3 В. Напряжение, снимаемое со средней точки потенциометра и пропорциональное длине стрелы, поступает на вход АЦП микроконтроллера (МК) ДНС и после преобразования в цифровой код передается (через КПЧ) в БОИ.

Кабель ДДС соединяется с оголовком стрелы и при выдвижении последней вращает пружинный барабан и связанный с ним через редуктор вал потенциометра. Возврат потенциометра в исходное состояние осуществляется пружинным барабаном.

Для исключения провисания кабеля датчика барабан закручивается на
четыре оборота от свободного состояния пружины при минимальной длине стрелы.

Датчик азимута

Датчик азимута (ДА) предназначен для измерения угла поворота платформы крана относительно его шасси в круговой зоне (360°).

Основным элементом датчика ДА является сдвоенный проволочный переменный резистор типа СП5-21-2-6,8 кОм/6,8 кОм±0,5 % с большой износоустойчивостью, вал которого жестко связан с соответствующими механизмами крана. Для обеспечения измерения угла поворота в диапазоне 0-360° ползунки сдвоенного резистора развернуты на 180 градусов относительно друг друга.

В некоторых модификациях ОНК, применяемых на кранах с нерабочей зоной над кабиной, применяется датчик азимута ДА-01 с одинарным резистором типа СП5-21-1-6,8 кОм ±0,5 %, имеющим диапазон измерения 330° (рабочая зона датчика 15°-345°).

Из КПЧ на резистор подается опорное напряжение +3 В. Напряжение, снимаемое со средней точки потенциометра и пропорциональное углу поворота платформы крана, через диодную схему защиты поступает на вход АЦП микроконтроллера (МК) КПЧ и после преобразования в цифровой код передается в БОИ.

ДА подключается только к одноимённому разъему.

Меры безопасности

3.1 Ограничители грузоподъемности ОНК-160С-ХХ, не содержат источников опасности для обслуживающего персонала и при их эксплуатации необходимо руководствоваться настоящим документом.

3.2 По способу защиты человека от поражения электрическим током ограничители рассматриваемых модификаций относятся к классу защиты III по ГОСТ 12.2.007.0-75.

Монтаж ограничителя

К работам по монтажу и пуску ОНК на кране допускаются аттестованные специалисты, изучившие настоящий документ и имеющие разрешение (рекомендации) территориального управления Ростехнадзора на право проведения пуско-наладочных работ приборов безопасности на кране.

Работы с применением сварки должны выполняться предприятиями, обеспечивающими производство работ в полном соответствии с требованиями "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов" (ПБ 10-382-00), действующих руководящих документов (РД), государственных стандартов и других нормативных документов, и имеющими соответствующее разрешение на выполнение указанных видов работ.

При выполнении работ на металлоконструкциях крана с применением сварки все комплектующие изделия и материалы должны применяться в соответствии с действующими государственными стандартами и нормативной документацией.

При комплектовании ОНК узлами и деталями, изготовленными несколькими предприятиями, ответственность за качество изготовления в целом, за соответствие Правилам и другой нормативной документации, а также за оформление технической документации (внесение изменений в эксплуатационную документацию прибора и крана) несет предприятие, осуществляющее монтаж, регулировку и проверку работы (с участием представителя владельца грузоподъемной машины) ограничителя на кране.

Перед вводом ОНК в эксплуатацию провести внешний осмотр ограничителя:

- извлечь ОНК из транспортной тары;

- проверить наличие и целостность органов управления и индикации на передней панели блока отображения информации (БОИ);

- проверить целостность покрытий, окраски и пломбировки составных частей ОНК.

При выполнении работ по п. 4 измерение расстояний проводить рулеткой измерительной металлической класса точности 2 по ГОСТ 7502-98 (например, ЗПК3-100АУЛ/1).

Рулетка должна быть поверена.