Представленные выше данные являются исходными для разработки автоматизированной системы управления краном КДКК-10.

1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Процесс погрузочно-разгрузочных работ представляет собой процесс перемещения грузов из одной точки пространства в другую посредством крана. Груз перемещается в пределах области работы крана.

Порядок подготовки крана к работе и порядок работы на кране являются стандартными и описаны в типовой инструкции РД 10-103-95 «Типовая инструкция для крановщиков (машинистов) по безопасной эксплуатации мостовых и козловых кранов».

Далее приведены некоторые выписки из инструкции, которые машинист крана должен соблюдать.

Обязанности крановщика перед началом работы на кране:

Крановщик должен:

- осмотреть механизмы крана, их крепление и тормоза, а также ходовую часть и противоугонные захваты;

- проверить, смазаны ли передачи, подшипники и канаты, а также в каком состоянии находятся смазочные приспособления и сальники;

- осмотреть в доступных местах металлоконструкции крана, сварные, заклепочные и болтовые соединения;-

- проверить состояние канатов и их крепление на барабанах и в других местах. При этом следует обратить внимание на правильность укладки канатов в ручьях блоков и барабанов;

- осмотреть крюк, его крепление в обойме и замыкающее устройство на нем или другой сменный грузозахватный орган, установленный вместо крюка;

- осмотреть крановые пути козлового крана и тупиковые упоры;

- осмотреть электродвигатели в доступных местах, троллеи или гибкий токоподводящий кабель, токоприемники, панели управления, защитное заземление, проверить, закрыты ли на запор двери шкафов защитных панелей, главных рубильников, панелей магнита и люки площадок для обслуживания главных токоприемников;

Перед пуском крана в работу крановщик обязан опробовать вхолостую все механизмы крана и проверить при этом исправность действия:

- механизмов крана и электрической аппаратуры;

- тормозов механизмов подъема и передвижения;

- блокировок, сигнального прибора, приборов и устройств безопасности, имеющихся на кране. Исправность действия концевого выключателя механизма подъема проверяется путем подъема крюковой подвески без груза. При этом расстояние от подвески после ее остановки до упора должно быть не менее 200 мм. По результатам проверки с указанием фактического расстояния должна быть сделана запись в вахтенном журнале;

Обязанности крановщика во время работы крана:

Прежде чем включить в работу любой из механизмов, крановщик обязан убедиться в том, что стажер находится в безопасном месте, а в зоне работы крана нет посторонних людей.

Включение и остановку механизмов крана крановщик должен производить плавно, без рывков.

Крановщик не должен производить перевод с прямого хода на обратный до полной остановки механизмов, за исключением тех случаев, когда необходимо предотвратить аварию или несчастный случай.

Крановщик должен снижать скорость перед подходом крана к концевым выключателям или отключающим их устройствам. Использование концевых выключателей в качестве рабочих органов отключения механизмов не разрешается.

Если кран оснащен специальным грузозахватным органом (магнитом, грейфером, захватами, клещами разных видов и т.п.), крановщик перед подъемом груза должен убедиться в том, что груз надежно захвачен грузозахватным органом.

При производстве работ крановщик должен руководствоваться следующими правилами:

- включать механизмы крана можно только по сигналу стропальщика. Если стропальщик подает сигнал, действуя вопреки производственной инструкции для стропальщиков, то крановщик этот сигнал выполнять не должен. За повреждения, причиненные действием крана вследствие выполнения неправильно поданного сигнала, несут ответственность как крановщик, так и стропальщик, подавший неправильный сигнал. Обмен сигналами между стропальщиком и крановщиком должен производиться по установленному на предприятии (в организации) порядку. Сигнал «Стоп» крановщик обязан выполнять независимо от того, кто его подает;

- перед подъемом или опусканием груза следует предупредить стропальщика и всех находящихся на месте ведения работ о необходимости уйти из зоны перемещения груза и зоны возможного падения груза. Перемещение груза можно производить только при отсутствии людей в зоне работы крана. Эти требования крановщик должен выполнять также при подъеме и перемещении грейфера или грузоподъемного магнита. Стропальщик может находиться возле груза во время его подъема или опускания, если груз находится на высоте не более 1000 мм от уровня площадки;

- крюк подъемного механизма следует устанавливать над грузом так, чтобы при подъеме груза исключить наклонное положение грузового каната;

- при подъеме груза необходимо предварительно поднять его на высоту не более 200-500 мм, чтобы убедиться в правильности строповки, надежности крепления груза и исправности действия тормозов, после чего можно производить его подъем на нужную высоту;

- перемещаемые в горизонтальном направлении грузы или грузозахватные приспособления следует предварительно приподнять на 500 мм выше встречающихся на пути предметов;

- перемещать грузы (например, плиты и болванки) кранами, оснащенными магнитами, разрешается только когда исключается возможность перегруза крана;

- перемещение груза, масса которого неизвестна, должно производиться только после определения его фактической массы.

1. СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ КРАНОМ

1. Описание схемы управления

Схема управления системой электроприводов крана КДКК-10, основанная на релейно-контактной логике, а также силовая схема приведены на рисунке А.2, приложения А.

Подъем груза осуществляется двигателем М5. Пуск двигателя производится путем подачи на статорную обмотку питания через контактор КМ14 или КМ15, в зависимости от направления вращения. Управление подъемом осуществляется через командоконтроллер (КОМ-1 на рис. А.2, прил. А). Когда двигатель отключен от сети электроснабжения, вал двигателя прижимается колодками электромагнитного тормоза, чтобы лебедочный трос под действием собственного веса не опускался вниз, в момент подачи напряжения на статор двигателя, катушка электромагнитного тормоза получает питание, и колодки разводятся, освобождая вал двигателя. Двигатель подъема защищен от короткого замыкания максимально токовыми реле КА8 и КА9, размыкающие контакты которых включены в цепь питания командоконтроллера КОМ-1. В позиции ноль командоконтроллера питание получает катушка реле КА17, замыкающие контакты которого включены в цепь катушек контакторов КМ14 и КМ15, если срабатывают реле КА8, КА9, то катушка реле КА17 теряет питание, в результате чего теряют питание и катушка контактора КМ14 (КМ15) и двигатель останавливается. В первой позиции командоконтроллера при подъеме груза замыкаются контакты контактора КМ15 (при спуске замыкаются контакты контактора КМ14), двигатель начинает разгоняться по первой искусственной характеристике. Во второй позиции замыкаются контакты КМ16, тем самым часть добавочных сопротивлений выводится из фазной цепи ротора двигателя и последний начинает работать на второй искусственной характеристике. В позициях три, четыре и пять командоконтроллера замыкаются соответственно группы контактов КМ17, КМ18 и КМ19, двигатель при этом работает на соответствующих искусственных характеристиках, при замыкании группы контактов КМ19 двигатель переходит на естественную характеристику. Скорость двигателя варьируется ступенчато, путем введения или выведения добавочных сопротивлений в фазной цепи ротора двигателя М5. Для ограничения подъема груза в цепь катушки контактора КМ15 включен размыкающий контакт SQ5 концевого выключателя.

Грузовая тележка крана приводится в движение двигателем М6. Пуск двигателя производится путем подачи на статорную обмотку двигателя питания посредством контакторов КМ20 и КМ21, в зависимости от направления движения. Управление движением грузовой тележки осуществляется посредством командоконтроллера КОМ-1, рис. А.2, прил. А. Двигатель защищен от короткого замыкания максимально токовыми реле КА10 и КА11, замыкающие контакты которых включены в цепь командоконтроллера КОМ-1. В позиции ноль командоконтроллера катушка реле КА26 получает питание и замыкает контакты в цепи катушек контакторов КМ20 и КМ21, если срабатывают максимально токовые реле КА10 и КА11, то катушки реле КА26 и контактора КМ20 (КМ21) теряют питание, в результате чего двигатель останавливается. В первой позиции командоконтроллера замыкаются контакты контакторов КА20 или КМ21, в зависимости от направления движения, двигатель получает питание и начинает разгоняться по первой искусственной характеристике. Во второй позиции замыкается группа контактов КМ22 в роторной цепи двигателя М6, в результате чего часть добавочных сопротивления выводится из роторной цепи и двигатель переходит на вторую искусственную характеристику. В третьей и четвертой позициях командоконтроллера КОМ-1 замыкаются соответственно группы контактов КМ23 и КМ24, в результате чего двигатель переходит соответственно на третью и четвертую искусственные характеристики. В последней пятой позиции командоконтроллера замыкается группа контактов КМ25, после чего добавочные сопротивления полностью выведены из роторной цепи и двигатель переходит на естественную характеристику. В цепь командоконтроллера включены размыкающие контакты SQ4 концевого выключателя, служащие для ограничения хода грузовой тележки. Скорость двигателя М6 также регулируется ступенчато.

Перемещения крана по подкрановым путям осуществляется посредством двигателей М1, М2, М3, М4. Пуск двигателей производится группами контактов КМ6, КМ7 – в одном направлении, КМ8, КМ9 – в другом направлении. Для защиты двигателей от короткого замыкания в цепь питания статорной обмотки включены максимально токовые реле КА4, КА5, КА6, КА7, размыкающие контакты которых включены в цепь питания катушки реле КА12, принцип работы максимально токовой защиты аналогичен предыдущим описаниям. Управления движением крана осуществляется посредством командоконтроллера КОМ-2 (рис. А.2, прил. А). В первой позиции командоконтроллера замыкаются контакты группы контакторов КМ6 и КМ7 или КМ8 и КМ9, в зависимости от направления движения крана, при этом двигатели М1 – М4 получают питание и начинают разгоняться по первой искусственной характеристике. В позициях командоконтроллера второй, третьей и четвертой соответственно замыкаются группы контактов КМ10, КМ11 и КМ12, двигатели при этом работаю на соответствующих искусственных характеристиках. В пятой позиции командоконтроллера КОМ-2 замыкается группа контактов КМ13 и двигатель переходит к работе на естественной характеристике. Для ограничения хода крана в цепь катушек контакторов КМ6 – КМ9 включены размыкающие контакты концевых выключателей. Для торможения крана используются элетрогидро толкатели с двигателями М7 – М10, которые приводятся в движение посредством промежуточных реле КА15 и КА16.

Командоконтроллеры КОМ-1 и КОМ-2 защищены от короткого замыкания предохранителями FU3, FU4 и FU2 соответственно.

Питание к двигателям М1 – М10 подается через контактор КМ1. Питание на управляющую катушку контактора КМ1 подается после нажатия кнопки SB5, при этом замыкающий контакт КМ1 шунтирует данную кнопку. В цепь катушки КМ1 встроены размыкающий контакт конечного выключателя SQ6 и размыкающие контакты максимально токовых реле КА1, КА2 и КА3, которые защищают линию от короткого замыкания. При нажатии на кнопку SB1, катушка КМ1 теряет питание и контактор размыкает свои контакты.

В кабину крана выведены розетки XS1, XS2 и XS3, а также лампа EL2, питание на которую подается через выключатель Q3. Для подачи звукового сигнала необходимо нажатием кнопки SB2 подать питание на сигнализатор HA. Питание в кабину подается через трансформатор TV1, на входе которого имеется напряжение 380 В, а на выходе 220 В.

1. Недостатки схемы управления

Схема управления крана КДКК-10 основана на релейно-контактной логике (рис. А.2, прил. А). В качестве электроприводов крана используются асинхронные двигатели с фазным ротором. Скорость асинхронных двигателей регулируется посредством командоконтроллеров, путем подачи напряжения на катушки, контакты которых замыкают определенные ступени сопротивления в фазной цепи ротора двигателя. Недостатком такого управления является невозможность плавного регулирования скорости. Ступенчатое регулирование приводит к резкому изменению скорости двигателя и приводных механизмов. Из-за этого периодически может возникать раскачивание подвешенного груза, что не очень хорошо сказывается на безопасности погрузочно-разгрузочных работ. Как правило, краны рассчитаны на вертикальные силы тяжести, а при раскачивании груза возникаю продольно-поперечные силы тяжести, из-за чего увеличивается нагрузка на лебедку и опорные конструкции крана.

Другим недостатком схемы являются большие пусковые токи. Хотя в фазную цепь ротора каждого двигателя включены резистивные сопротивления, однако большие токи при пуске все равно присутствуют. Двигатели работают в повторно-кратковременном режиме и поэтому частые пуски приводят к повышенному нагреву обмоток статора и ротора, что ведет к ускоренному старению изоляции, а также к частому срабатыванию тепловых реле. Старение изоляции может привести к выходу двигателя из строя, а частое срабатывание тепловых реле к задержке по времени технологического процесса погрузочно-разгрузочных работ.

К недостатку схемы управления, приведенной на рис. А.2, прил. А, можно также отнести потери электрической мощности на резисторах в фазной цепи ротора двигателей. Эти происходят постоянно, так как двигатели подвержены частым пускам. Более того, двигатели не всегда работают на номинальной скорости, иногда в фазную цепь ротора включены все сопротивления, на которых возникают немалые потери мощности.

Еще один недостаток это наличие большого количества контактов в цепи управления, рис. А.2, прил. А. Как известно из курса «Теоретические основы электротехники», при наличии реактивной составляющей в электрической цепи, замыкание контактов приводит к возникновению переходных процессов. Наличие двигателей в силовой цепи и немалого количества катушек реле в цепи управления, обуславливает наличие немалой индуктивности в этих цепях. Поэтому, как в силовой цепи, так и в цепи управления краном, будут возникать переходные процессы, которые, как известно, отрицательно сказываются на двигателях, аппаратах коммутации, а также на питающей сети в целом.

На рис. 3.1. приведены механические характеристики асинхронного двигателя МТН-412-8, являющегося приводом подъема груза рассматриваемого крана.