Технические науки / 4.
Транспорт
Неженцев
А.Б., Косоногова Л.Г., Аветисян С.М.
Восточноукраинский
национальный университет им. В. Даля
Определение фактического режима работы
грузоподъемных кранов энергетическим методом
Одним из важнейших этапов
работ по экспертному обследованию грузоподъемных кранов, отработавших нормативный
срок, является определение их фактической группы классификации (режима работы) [1,
2].
В настоящее время группа
классификации (режим работы) грузоподъемных кранов согласно стандарту ISO 4301/1 регламентируется одной из восьми групп (А1,…,А8),
которые определяется в зависимости от сочетания класса использования (
,…, 
) и режима нагружения (Q1,…, Q4) крана [1].
Большинство
мостовых, козловых, портальных и др. кранов были изготовлены в период, когда
применялась классификация по правилам Госгортехнадзора СССР, согласно которой
режим работы крана определялся режимом работы механизма подъема груза и
регламентировался пятью режимами: ручной (Р), легкий
(Л), средний (С), тяжелый (Т), весьма тяжелый (ВТ). Для согласования «старой»
классификации по правилам Госгортехнадзора с новыми нормами ISO
4301/1 [1] применяется таблица соответствия режимов работы и групп
классификации грузоподъемных кранов [3].
Сравнительный анализ показал,
что соответствие режимов работы по правилам Госгортехнадзора и групп классификации
по ISO 4301/1 справедливо лишь для ограниченного
срока службы грузоподъемных кранов, который примерно в 2 раза меньше
нормативного. Следовательно, определить фактическую группу классификации кранов,
отработавших нормативный срок, по действующим нормам [1] и сопоставить с
паспортным режимом работы практически невозможно. Более того, расхождения между
ними, как правило, растут при увеличении срока эксплуатации грузоподъемных
кранов.
Действительно, по
истечении определенного времени работы фактическое количество рабочих циклов
крана превысит максимальное для данного класса использования (или фактическая
продолжительность использования механизмов превысит общую продолжительность
использования для данного класса) и, следовательно, кран (механизм) перейдет в
следующую группу классификации (режимную группу). При этом следует отметить,
что фактический переход крана из одной группы классификации в другую, например,
из А1 – А3
(«легкого») в А4, А5
(«средний»), из А4, А5
(«среднего») в А6, А7 («тяжелый»),
из А6, А7 («тяжелого») в А8 («весьма тяжелый») будет неизбежен с течением времени за
счет накопления количества рабочих циклов крана даже при работе с прежними или
меньшими по массе грузами. Поэтому краны, которые фактически должны быть
отнесены к «тяжелому» режиму работы и проходить экспертное обследование чаще,
на самом деле, благодаря паспортному режиму «легкий» или «средний» обследуются
и ремонтируются реже, чем необходимо.
Приведенные
выводы подтверждаются опытом
более чем 30-летнего проведения работ по экспертному обследованию
грузоподъемных кранов кафедрой подъемно-транспортной техники Восточноукраинского
национального университета им. В. Даля. Практика экспертного обследования
грузоподъемных машин показывает, что оценка фактического режима работы,
проведенная по нормативной методике, часто не совпадает с паспортными режимами
работы кранов. Кроме того, на многих предприятиях, вследствие многократного изменения
производственной программы и текучки обслуживающего персонала, нет возможности
достоверно установить количество рабочих циклов грузоподъемных кранов за
предыдущий период эксплуатации, среднюю продолжительность использования
крановых механизмов при отдельных уровнях нагрузок и др. параметры, необходимые
для определения фактического режима работы крана.
Аналогичные
выводы сделаны в работе [4], где рассчитаны сроки службы грузоподъемных кранов,
в течение которых рекомендуемые соотношения по новой и старой классификациям
справедливы. Расчеты показали, что соответствие режимов работы «легкого», «тяжелого»
и «весьма тяжелого» с группами классификации по ISO
4301/1 справедливо для сроков эксплуатации кранов от 3,6 до 7,6 лет, а
«среднего» - до 14,4 лет.
На кафедре
«Подъемно-транспортная техника» ВНУ им. В. Даля
разработана методика определения фактической группы классификации (режима работы)
грузоподъемных кранов, основанная на количестве потребленной кранами энергии. Указанная
методика разработана в двух вариантах:
1. Для определения
фактического режима работы кранов с просроченным сроком службы и отсутствием
достоверной информации по режиму нагружения и классу
использования. В период экспертного обследования устанавливается трехфазный
счетчик активной электроэнергии, показания которого за определенный период
(например, за смену, сутки, месяц, квартал или год) позволяют определить
величину потребленной краном электроэнергии, которая характеризует режим нагружения крана (механизмов). При этом энергопотребление крана
характеризует режим его нагружения не только с
позиции массы фактически поднимаемых краном грузов и числа рабочих циклов, но и
с учетом реального технического состояния всех элементов грузоподъемной и
подкрановых путей.
Поскольку
для большинства грузоподъемных кранов с просроченным сроком службы нет
возможности достоверно установить фактическое количество рабочих циклов за
предыдущий период эксплуатации и среднюю продолжительность использования крановых
механизмов при отдельных уровнях нагрузок, которые характеризуют класс использования
крана, то последний определяется расчетом по среднему числу рабочих циклов в
час в зависимости от расчетной высота подъема, скоростей подъема груза, передвижения крана и передвижения тележки, а также среднесменного
числа включений в час соответствующего механизма [5]
Величину электроэнергии за определенный
период (по показаниям счетчика) и количество рабочих циклов крана в час приводят
к показателю удельного энергопотребления крана, характеризующего потребление
энергии, затраченное на перемещение одной тонны груза за рабочий цикл и
отнесенное к одному часу. По разработанным графикам в зависимости от величины
удельного энергопотребления определяют фактическую группу классификации кранов.
2. Для возможности
определения фактического режима работы новых кранов. В этом случае необходимо
устанавливать на каждом кране трехфазный счетчик активной электроэнергии и специально
разработанное устройство. По показаниям счетчика определяют величину суммарной
потребленной краном электроэнергии, которая характеризует как режим нагружения крана (механизмов) так и продолжительность
работы механизмов. Разработанное устройство позволяет определить число рабочих
циклов крана за указанный период и др. дополнительные параметры,
характеризующие класс использования.
По показаниям счетчика и разработанного
устройства рассчитывается удельный расход энергии за один цикл, приходящийся на
одну тонну груза. По разработанным графикам соответствия удельного расхода
энергии и группы классификации кранов (с учетом количества рабочих циклов за
весь срок службы) определяется фактическая группа классификации крана.
Разработанная методика
позволяет достоверно определять фактическую группу классификации кранов на
основании которой (с учетом технического состояния) устанавливаются объективные
сроки дальнейшей безопасной эксплуатации кранов и
сроки повторных их обследований.
Таким образом, выполненные
исследования показали, что:
- фактическую группу
классификации (режим работы) грузоподъемных кранов, отработавших нормативный
срок, определить по действующим нормам [1] и сопоставить с паспортным режимом
работы практически невозможно;
- соответствие режимов
работы по правилам Госгортехнадзора и групп классификации по ISO 4301/1 выполняется лишь для ограниченного срока службы кранов,
который примерно в 2 раза меньше нормативного;
- расхождения между фактической
группой классификации грузоподъемных машин и паспортным режимом их работы, как
правило, растут при увеличении срока эксплуатации, поскольку фактическое
количество рабочих циклов крана может превысить максимальное для данного класса
использования (или - фактическая продолжительность использования механизмов
превысит общую продолжительность использования для данного класса).
Разработанная
методика определения группы классификации (режима работы) кранов, по сравнению
с действующей имеет следующие преимущества:
- позволяет достоверно
определять фактическую группу классификации (режим работы) грузоподъемного
крана с учетом работы всех крановых механизмов за весь период эксплуатации
(если разработанная аппаратура установлена на новом кране с момента начала его
эксплуатации);
- позволяет регистрировать
не учитываемый ранее такой важнейший интегральный показатель как фактическое
удельное энергопотребление крана. По нашему мнению удельное энергопотребление
крана более объективно и более точно отражает режим нагружения
крана (механизмов), чем нормативные коэффициенты нагрузки крана Кг
или нагружения механизмов Км. При этом
удельное энергопотребление крана характеризует режим его нагружения
не только с позиции массы фактически поднимаемых краном грузов и числа рабочих
циклов, но и с учетом реального технического состояния всех элементов: механизмов,
подкрановых путей, электрооборудования, систем управления, приборов безопасности
и т.д.;
- позволяет отследить момент
перехода крана в следующую режимную группу вследствие изменения класса
использования, когда по истечении определенного времени фактическое количество
рабочих циклов крана превысит максимальное для данного класса использования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Правила будови і безпечної експлуатації вантажопідіймальних
кранів. – Х.: Форт, 2002. – 416 с.
2. Сборник
методических указаний по оценке технического состояния грузоподъемных кранов. –
Х.: НИПТКИ «Укркранэнерго»,
1995. – 339 с.
3. Справочник по кранам: Т.1. – Л.: Машиностроение, 1988. – 536 с.
4. Мартынов А.В. Основы энергоэнтропии машин и процессов на промышленном
транспорте. – Луганск: Изд-во ВУГУ, 1997. – 210 с.
5. Яуре А.Г., Певзнер
Е.М. Крановый электропривод: Справочник. – М.: Энергоатомиздат,
1988. – 344 с.