Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЦЕНКИ И МОНИТОРИНГА РЕСУРСА РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОРТАЛЬНОГО КРАНА

Изобретение относится к области управления грузоподъемными кранами, а именно: к системе управления работой подъемных кранов, оборудованных электронной системой управления, и, в частности, к способам оценки и мониторинга остаточного ресурса портального крана.

Известен способ управления грузоподъемными механизмами с фиксацией их характеристик и устройство для его осуществления (см., например, патент РФ №2116240), основанный на измерении сигналов, пропорциональных этим характеристикам, первичной обработке указанных сигналов, преобразованных в цифровую форму, в соответствии с предварительно запомненными сигналами, определяющими порядок обработки, координации этой обработки, сформированной импульсной последовательностью в реальном масштабе времени, их индикации и в случае превышения ими допустимых значений формировании управляющих сигналов и подаче последних на исполнительное устройство, при котором задают временной интервал, и о действительно имеющем место превышении сигналами, пропорциональными характеристикам подъемных механизмов допустимых значений, судят в случае появления прошедших первичную обработку сигналов, превысивших установленный пороговый уровень в указанном временном интервале, при этом записывают в долговременную энергонезависимую память для хранения в неизменном виде прошедшие первичную обработку сигналы, пропорциональные указанным характеристикам, для учета ресурса работы крана под нагрузкой, время появления указанных сигналов, превысивших установленный пороговый уровень, и сформированные управляющие сигналы с возможностью считывания в случае необходимости. Указанный способ управления грузоподъемным краном включает измерения нагрузок крана, перемещений крана с грузом и времени работы механизмов, регистрацию полученных данных о работе крана и их сравнение с нормативными показателями работы крана. Однако недостатком известного технического решения является то, что оно не отвечает отечественным и международным требованиям классификации нагружения грузоподъемных кранов по режимам работы, так как не позволяет достоверно определять число циклов работы крана и массу поднимаемых грузов, в результате чего искажаются данные о наработках крана.

Известен также способ, включающий измерения нагрузок крана, его перемещений с грузом и времени работы механизмов, регистрацию полученных данных о работе крана и их сравнение с нормативными показателями работы крана (см., например, патент РФ №2245837).

Известно применение ограничителя нагрузки (см., например, патент РФ №2448037), содержащий датчики нагрузки, датчик угла азимута, подключенные к управляющему устройству, где датчики нагрузки выполнены с возможностью измерения механических напряжений или деформаций в двух направлениях или измерения двух составляющих вектора нагрузки.

Однако указанный способ и применение ограничителя нагрузки не позволяют даже после сравнения с нормативными показателями работы крана сделать вывод об остаточном ресурсе крана и как следствие этого предположения о дальнейшем сроке службы крана.

Целью заявляемого изобретения является повышение точности, объективности и оперативности оценки остаточного ресурса конструкции портального крана.

Технический результат настоящего изобретения состоит в более эффективном получении полной и объективной информации о текущем состоянии портального крана за счет получения всесторонней информации в реальном времени, а также в оперативности получения данных об остаточном ресурсе работы портального крана.

Указанный технический результат достигают тем, что при заявляемом способе оценки и мониторинга ресурса работоспособности портального крана, оборудованного электронной системой управления, с установленным на нем ограничителем грузоподъемности, в ограничитель грузоподъемности вводят возможность точного подсчета количества циклов и изменения весовых параметров нагружения канатов портального крана, измеряя каждое нагружение в течение времени, и передачи всех этих параметров из ограничителя грузоподъемности в программное устройство, реализующее подсчет числа рабочих циклов в реальном времени, пересчитанных к предельным циклам нагружения по действующим Нормам, адаптируясь при этом к непрерывным изменениям эксплуатации, а также ведущее оперативный подсчет остаточного ресурса работоспособности портального крана на основании собираемой от ограничителя грузоподъемности статистики и заявленного производителем портального крана расчетного числа предельных циклов по формуле:

где С_ост - остаточный ресурс портального крана на текущий момент;

С - полный ресурс портального крана, заявленный производителем;

- расход ресурса портального крана при выполнении C_k рабочих циклов с коэффициентом распределения нагрузки , после чего остаточный ресурс крана и его характеристические параметры передают из программного устройства на внешнее регистрирующее устройство. При этом внешнее регистрирующее устройство может быть выполнено в виде персонального компьютера, ноутбука, планшета, сотового телефона или модема, а также на внешнее регистрирующее устройство может быть передан остаточный срок службы данного портального крана на том или ином грузе.

Благодаря наличию приведенных признаков, появляется возможность получения всесторонней информации, а именно: циклов нагружения крана, оценки режимов нагружения в циклах, полной и объективной информации с учетом нормативного учета ресурса, остаточного ресурса работоспособности портального крана, остаточного срока службы данного крана на том или ином грузе, оценку технико-экономического состояния портального крана, используемую для планового технического обслуживания, формирования рекомендаций по его капитальному ремонту, замене и выводу из эксплуатации, а также определения объективной рыночной стоимости.

Заявляемый способ заключается в следующем: с модифицированного ограничителя грузоподъемности, устанавливаемого на каждом портальном кране, оборудованным электронной системой управления, в программное устройство поступает информация о циклах работы портального крана. При этом циклом работы крана считается операция, идентифицируемая изменением нагружения на канатах от значения, близкого к нулю, до некоторого измеряемого среднего значения P_i, и продолжающаяся до следующего изменения к нагружению, близкому к нулю. Нагружение определенного таким образом цикла составляет осредненную величину P_k. В программное устройство заранее введен параметр максимально допустимого веса P для данного портального крана, установленный согласно Нормам (см., например, Правила устройства и безопасная эксплуатация грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00. Госгортехнадзор России, М., ПИО ОБТ, 2000 и ГОСТ 25546-82 «Краны грузоподъемные. Режимы работы»). Отношение P_k к известному для данного портального крана максимальному допустимому весу P определяет вес данного цикла , с которым он будет включен в регистрируемый расход ресурса работоспособности портального крана, или . Коэффициент распределения нагрузки для того или иного режима _k работы портального крана рассчитывается на основании анализа весовых характеристик груза и временных компонент цикла работы с ним. Полный прочностной ресурс портального крана может расходоваться в различных режимах его эксплуатации, характеризующихся различными значениями коэффициентами распределения нагрузок, т.е. , где C - полный ресурс портального крана, заявленный производителем крана и введенный в программное устройство. Каждое слагаемое представляет собой расход общего ресурса крана при выполнении C_k рабочих циклов с коэффициентом распределения нагрузки . Величина C_k непосредственно подсчитывается с помощью технических средств, установленных на портальном кране. Подсчитанный суммарный использованный ресурс портального крана на текущий момент позволяет оценить остаточный его ресурс .

В свою очередь, это позволяет оценить остаточный срок службы данного крана на том или ином грузе, характеризуемом коэффициентом распределения нагрузки . Конкретно, этот остаточный срок службы портального крана определяется выражением N_k=С_ост/(q_k h_k D_k), где q_k - средняя часовая производительность работы, h_k - среднее количество часов работы в сутки, D_k - среднее число рабочих дней в году.

На фиг. 1 представлена блок-схема, реализующая заявляемый способ, где 1 - программный блок модифицированного ограничителя грузоподъемности, в котором происходит подготовка параметров, описывающих каждый цикл нагружения и передача их в расчетный блок 2 программного устройства 3, которое содержит блок констант изготовителя 4 и таблицу 5 нормативной классификации кранов по МС ИСО 4301/1 и ГОСТ 25546-82. Передача результатов расчетов из расчетного блока 2 производится на внешнее регистрирующее устройство 6, которое может быть выполнено в виде персонального компьютера, ноутбука, планшета, сотового телефона или модема.