Устройство безопасности грузоподъемного крана

Устройство безопасности грузоподъемного крана

Реферат

 

Изобретение относится к предохранительным устройствам грузоподъемных кранов и предназначено для реализации автоматической защиты от опасного напряжения и перегрузки в пределах, допустимых с точки зрения безопасности работы. Устройство содержит блок защиты от опасного напряжения, блок задания ограничений координатной защиты, цифровой вычислительный модуль, связанный с датчиками параметров, исполнительный блок с модулем блокировки движений и модулем аварийной сигнализации. Дополнительно в устройство введены модуль анализатора сигнала и логический модуль. Сигналы запрещения движений крана вырабатываются в случае появления в зоне работы крана опасного напряжения и при перегрузке крана. Предложенное техническое решение позволяет расширить зону безопасной работы крана и повышает надежность общей системы безопасности. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам безопасности грузоподъемных машин и механизмов.

В частности, устройство может быть использовано для защиты стреловых кранов от перегрузки и от опасного напряжения.

Существующие грузоподъемные механизмы, в частности стреловые краны, должны оснащаться приборами безопасности.

Наиболее распространенным типом приборов безопасности является ограничитель грузоподъемности стрелового крана.

Известно устройство ограничения нагрузок - ограничитель грузоподъемности стрелового крана [1] , содержащее цифровой вычислительный блок, аналого-цифровой преобразователь, цифровой запоминающий блок, синтезатор звука, блок визуальной индикации, исполнительный блок, датчики аналоговых и дискретных параметров и сигналов. Цифровой вычислительный блок на основе анализа дискретных сигналов и аналоговых сигналов от датчиков, преобразованных в цифровой вид аналого-цифровым преобразователем, определяет степень загруженности крана и при превышении нагрузки допустимых паспортных значений выдает сигналы на блок визуальной индикации, синтезатор звука и исполнительный блок для сигнализации и отключения недопустимых движении крана.

В последнее время стреловые краны дополнительно стали оснащать устройствами защиты от опасного напряжения, т.е. устройствами, предотвращающими контакт стрелы крана при его подъеме с токонесущими проводами.

Известно устройство сигнализации приближения стрелы автомобильного крана к проводам ЛЭП - сигнализатор УАС-1М-1 [2], содержащий два генератора, электронный ключ, линии связи, антенну, усилитель, детектор и логический блок. При приближении стрелы крана, на которой установлен антенный блок, к проводам высокого напряжения блок сигнализации осуществляет световую сигнализацию о приближении к ЛЭП.

Комплексно проблема защиты грузоподъемных механизмов как от перегрузки, так и от опасного напряжения частично решена в виде системы безопасности крана КС-5579, выпускаемого заводом ОАО "Мотовилихинские заводы" г. Пермь. В состав системы входит прибор "Барьер-1A", предупреждающий попадание стрелы крана в зону ЛЭП, и ограничитель нагрузки ОНК- 140, предотвращающий перегрузку крана сверх допустимой нормы [3].

Прибор "Барьер-1A" [4] состоит из антенного блока, устанавливаемого на оголовке стрелы и блока обработки сигнала, устанавливаемого в кабине.

Антенный блок включает антенный усилитель, блок преобразования напряжения в частоту и преобразователь питания.

Блок обработки сигналов включает блок формирователя импульсов, микропроцессорный блок, блок управления, блоки световой и звуковой сигнализации и выходное реле. Выходное реле включено в цепи управления крана и производит блокировку движений крана при обнаружении антенным блоком опасного напряжения в зоне работы крана.

Для обеспечения возможности работы крана вблизи ЛЭП работа звуковой сигнализации и реле блокируется кнопкой блокировки блока управления. При этом в процессе работы крановщик должен постоянно следить за положением стрелы, каната и груза относительно проводов ЛЭП. Часто, однако, правильно оценить безопасное расстояние до провода в процессе работы из кабины крановщика бывает затруднительно, что может привести к ошибке и возникновению опасной ситуации. Кроме того, необходимость постоянного контроля снижает темпы проведения работ.

Прибор ОНК-140 [5], [6] состоит из блока обработки данных (БОД) и датчиков параметров крана. Цифровой вычислительный блок БОД на основании замеренных датчиками параметров рассчитывает степень загрузки крана и, по достижении предельно допустимой загрузки, выдает сигналы на исполнительный блок и блок сигнализации для отключения запрещенных движений крана и включения аварийной световой и звуковой сигнализации.

Реле исполнительного блока включено, как и реле прибора "Барьер-1А" в цепи управления краном.

БОД прибора ОНК-140 содержит блок телеметрической памяти (т.н. "черный ящик") для записи и хранения информации о параметрах работы крана.

Прибор ОНК-140 обеспечивает работу крана также в режиме координатной защиты, т.е. машинист крана имеет возможность с помощью блока ввода ограничений координатной защиты, связанного с цифровым вычислительным блоком, произвольно ограничить рабочую зону кранового оборудования.

Таким образом, рассматриваемая система не гарантирует от возникновения опасных ситуаций при ошибках машиниста крана рядом с ЛЭП в случае блокировки системы управления и не позволяет фиксировать факт и параметры работы крана рядом с ЛЭП. Т. е. при срабатывании системы защиты от опасного напряжения дальнейшая работа крана в опасной зоне, при необходимости, возможна только путем блокировки выставленной защиты (ее отключение). Безопасная работа крана в этом случае зависит только от опыта и осторожности машиниста.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить автоматическую защиту от опасного напряжения и перегрузки в пределах, допустимых с точки зрения безопасности режимах работы. Это позволяет расширить безопасную зону работы крана.

Одновременно достигается повышение надежности системы безопасности крана за счет упрощения ее конструкции, т.е. путем подключения блока защиты от опасного напряжения к соответствующим модулям блока ограничения нагрузки, т.е. сокращается общее число входящих в систему блоков.

Поставленная задача решается тем, что блок ограничения нагрузки дополнительно снабжен модулем анализатора сигнала и логическим модулем. К входу модуля анализатора сигнала подключен блок защиты от опасного напряжения, а выходы модуля анализатора сигнала подключены к входу логического модуля и модуля сигнализации исполнительного блока. К входу логического модуля подключены также цифровой вычислительный модуль и блок задания ограничений координатной защиты. Выход логического модуля соединен с модулем блокировки движения исполнительного блока.

Другой особенностью устройства является конструктивное выполнение логического модуля, который содержит последовательно включенные одновибратор, RS-григгер, первую схему И, схему ИЛИ, вторую схему И.

Входы одновибратора, первой схемы И и схемы ИЛИ подключены к модулю анализатора сигнала, а S- вход RS-триггера и вход второй системы И подключены соответственно к блоку задания ограничений координатной защиты и к цифровому вычислительному модулю.

Для фиксации фактов, параметров работы и данных установленной координатной защиты устройство может быть оснащено модулем телеметрической памяти, который подключается к цифровому вычислительному модулю. Последний в этом случае подключается к модулю анализатора сигнала.

Данное изобретение поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 - функциональная блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональная блок-схема логического модуля.

Устройство безопасности грузоподъемного крана (фиг. 1) содержит блок ограничения нагрузки 1, ко входам которого подключены блок защиты от опасного напряжения 2 и блок задания ограничений координатной защиты 3. К выходу блока ограничения нагрузки 1 подключен исполнительный блок 4, включающий модуль сигнализации 5 и модуль блокировки движений 6.

Блок защиты от опасного напряжения 2 может подключаться ко входу блока ограничения нагрузки 1 последовательно с концевым выключателем ограничения подъема крюка 7.

Блок ограничения нагрузки 1 содержит цифровой вычислительный модуль 8, ко входу которого подключен блок задания ограничения координатной защиты 3. Один выход цифрового вычислительного модуля 8 подключен к модулю сигнализации 5, а второй - к логическому модулю 9, выход которого подключен к модулю блокировки движений 6 исполнительного блока 4.

Блок ограничения нагрузки 1 содержит также модуль анализатора сигнала 10, ко входу которого подключен блок защиты от опасного напряжения 2. Выходы модуля анализатора сигнала 10 подключены к модулю сигнализации 5 исполнительного блока 4 и к логическому модулю 9.

Если блок ограничения нагрузки 1 содержит модуль телеметрической памяти 11, подключенный к цифровому вычислительному модулю 8, то выход модуля анализатора сигнала 10 подключают также к цифровому вычислительному модулю 8.

Ко входу логического модуля 9 подключен также блок задания ограничений координатной защиты 3.

Вариант функциональной схемы логического модуля представлен на фиг. 2.

Логический модуль содержит одновибратор 12, вход которого подключен к модулю анализатора сигнала, а выход - к R-входу RS-триггера 13. S-вход триггера 13 подключен к блоку задания ограничений координатной защиты, а выход - к одному из входов первой схемы И 14, второй вход которой подключен к модулю анализатора сигнала. Выход первой схемы И 14 подключен ко входу схемы ИЛИ 15, второй вход которой подключен к модулю анализатора сигнала, а выход - ко входу второй схемы И 16. Другой вход второй схемы И 16 подключен к цифровому вычислительному модулю, а выход - к модулю блокировки движений исполнительного блока.

Устройство безопасности грузоподъемного крана работает следующим образом.

При загрузке крана в пределах установленной нормы на выходе цифрового вычислительного модуля 8 (фиг. 1) блока ограничения нагрузки 1, соединенного со входом логического модуля 9, формируется разрешающий сигнал. При этом на вход второй схемы И 16 (Фиг. 2) логического модуля 9 подается логическая "1".

В случае отсутствия в зоне работы крана опасного напряжения на выходе блока защиты от опасного напряжения 2 формируется сигнал в форме импульсов напряжения определенной амплитуды и скважности. Этот сигнал поступает, если концевой выключатель ограничения подъема крюка 7 замкнут (нормальное положение крюка), на вход модуля анализатора сигнала 10 блока ограничения нагрузки 1. При этом на вход схемы ИЛИ 15 от модуля анализатора сигнала 10 поступает логическая "1". На выходе схемы ИЛИ 15 и выходе второй схемы И 16 также устанавливается логическая "1" и на модуль блокировки движений 6 подается сигнал разрешения движений.

Если в зоне работы крана появляется опасное напряжение, то от блока защиты от опасного напряжения 2 на вход модуля анализатора сигнала 10 поступает не импульсный сигнал, а сигнал постоянной амплитуды. При этом с выхода модуля анализатора сигнала 10 поступает на вход схемы ИЛИ 15 логический "0", на вход первой схемы И 14 - логическая "1" и на вход одновибратора 12 логическая "1", которая запускает последний. Импульс с одновибратора 12 перекидывает выход RS-триггера 13 в состояние логического "0". На выходах первой схемы И 14, схемы ИЛИ 15 и второй схемы И 16 устанавливаются логические "0". На вход модуля блокировки движений 6 подается сигнал запрещения движений крана. Одновременно с выхода модуля анализатора сигнала 10 на вход модуля сигнализации 5 поступает сигнал включения сигнализации о наличии в зоне работы крана опасного напряжения.

При вводе ограничения координатной защиты с блока задания ограничений координатной защиты 3 на S-вход RS-триггера 13 поступает сигнал логической "1", который перебрасывает выход RS-триггера в состояние логической "1". На выходах первой схемы И 14, схемы ИЛИ 15 и второй схемы И 16 устанавливаются логические "1". На вход модуля блокировки движений 6 подается сигнал разрешения движений.

В случае недопустимого подъема крюка крана размыкается концевой выключатель ограничения подъема крюка 7, сигнал на вход модуля анализатора сигнала 10 с блока защиты от опасного напряжения 2 не поступает. Сигнал не поступает также в случае обрыва линии связи блока ограничения нагрузки 1 с блоком защиты от опасного напряжения 2. При этом с выхода модуля анализатора сигнала 10 на входы первой схемы И 14 и схемы ИЛИ 15 поступает сигнал логического "0". На выходах первой схемы И 14, схемы ИЛИ 15 и второй схемы И 16 устанавливаются логические "0" даже при включении режима координатной защиты, и на вход модуля блокировки движений 6 поступает сигнал запрещения движений до устранения неисправности и опускания крюка крана. Одновременно с выхода модуля анализатора сигнала 10 на вход модуля сигнализации 5 поступает сигнал о недопустимой высоте подъема крюка и неисправности линии связи.

Сигнал запрещения движений подается также при перегрузке крана. В этом случае с выхода цифрового вычислительного модуля 8 на вход второй схемы И 16 поступает сигнал логического "0" и на выходе второй схемы И 16 также устанавливается сигнал логического "0" до устранения перегрузки крана.

Изобретение реализовано на ОАО "Арзамасский приборостроительный завод" в ограничителе нагрузки крана (ограничителе грузоподъемности) ОНК-140-ХХМ с модулем защиты от опасного напряжения (МЗОН).

Источники информации 1. Патент Российской Федерации RU 2011632 C1, МПК В 66 С 23/90, 1994.

2. Сушинский В. А. , Маш Д.М., Шишков Н.А. Приборы безопасности грузоподъемных кранов. Часть 1.- Москва, Центр учебных и информационных технологий, 1996, cтр. 15-19.

3. Кран стреловой самоходный общего назначения КС-5579.2. Паспорт. СМ35- 00.00.000 ПС. -Пермь, ОАО "Мотовилихинские заводы", 1998.

4. "Барьер-1A". Паспорт. - Ивантеевка, Московской обл., ЗАО "КРОС", 1998.

5. Свидетельство на полезную модель RU 7097 U1 МПК 6, В 66 С 23/90 "Ограничитель нагрузки грузоподъемного крана", 1998.

6. Ограничитель нагрузки крана ОНК-140. Руководство по эксплуатации. ЛГФИ. 408844.009 РЭ. - Арзамас, Нижегородской обл., ОАО "Арзамасский приборостроительный завод", 1998.

Формула изобретения

1. Устройство безопасности грузоподъемного крана, содержащее блок защиты от опасного напряжения, блок задания ограничений координатной защиты, цифровой вычислительный модуль, связанный с датчиками параметров и выполненный с возможностью формирования сигнала запрещения движений при перегрузке крана, исполнительный блок с модулем блокировки движений и модулем аварийной сигнализации, подключенным первым входом к первому выходу цифрового вычислительного модуля, отличающееся тем, что в него введены модуль анализатора сигнала и логический модуль, при этом первый выход модуля анализатора сигнала соединен с первым входом логического модуля, а второй выход подключен к второму входу модуля сигнализации, выход блока защиты от опасного напряжения связан с входом модуля анализатора сигнала, выходы блока задания ограничений координатной защиты подключены к задающему входу цифрового вычислительного модуля и второму входу логического модуля, третий вход которого соединен с вторым входом цифрового вычислительного модуля, а выход - с входом модуля блокировки движений.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что логический модуль содержит включенные последовательно одновибратор, RS-триггер, первый элемент И, элемент ИЛИ и второй элемент И, при этом вход одновибратора, второй вход первого элемента И и второй вход элемента ИЛИ составляет первый вход данного модуля, а второй вход RS-триггера и второго элемента И являются соответственно его вторым и третьим входами.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между выходом блока защиты от опасного напряжения и входом модуля анализатора сигнала включен концевой выключатель ограничения подъема крюка.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен модуль телеметрической памяти, подключенный входом к третьему выходу цифрового вычислительного модуля, дополнительный вход которого соединен с третьим выходом модуля анализатора сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2