Какой бы технически совершенной ни была система безопасности, в первую очередь работа крана зависит от изначально заложенных в его конструкцию параметров и, к сожалению, нередки случаи неправильного понимания производителями кранов и их заказчиками роли приборов безопасности, что впоследствии приводит к сложностям при эксплуатации оборудования.
Краны с двумя лебедками, работающие с крюком и захватами
Грузоподъемность этих кранов в заказе обозначают, например, как 2,5+2,5 т, предполагая, что двумя лебедками они будут поднимать груз массой 5 т. Отсутствие ограничителя грузоподъемности при эксплуатации такого крана никаких проблем не возникает, т.к. никто не интересуется фактическим распределением нагрузок между лебедками.
При установке ограничителя грузоподъемности контролируется как нагрузка каждой лебедки, так и суммарная. При неравномерном распределении нагрузки между ними, вызванном смещением центра тяжести груза на 10% и более, ограничитель грузоподъемности запретит работу крана с номинальным грузом. В этом случае для обеспечения бесперебойной эксплуатации крана в технологическом процессе нужно заказывать лебедки 3+3 т, что обеспечит перемещение груза массой 5 т с неравномерностью нагрузки до 30% при смещении центра тяжести груза.
Неравномерность распределения нагрузок на канаты при подъеме необходимо также учитывать на тех кранах, где подъем груза производится спредером, траверсой, захватом, клещами и т.п., а грузозахватный механизм подвешен на двух или четырех полиспастах.
Пример. На клещевом кране грузоподъемностью (нетто) 120 т ограничитель грузоподъемности в соответствии с заявкой заказчика был настроен таким образом, что допустимая нагрузка в каждом из подъемных полиспастов превышала среднее значение нагрузки на 10%. На практике это позволяло поднимать груз (пакет слябов массой 120 т) со смещением центра тяжести всего на 100 мм. При подъеме реального груза (общая нагрузка 103%) из-за неравномерного распределения нагрузок работа запрещается из-за перекоса, и крановщик только через несколько попыток смог установить клещи в нужное положение и поднять груз, что существенно мешает работе.
Кроме того, не следует забывать и о возможности появления дополнительных нагрузок на канаты, вызванных динамическими нагрузками и раскачкой груза.
Таким образом, для надежной работы рассматриваемых кранов необходимо иметь определенный резерв грузоподъемности крана и лебедок. Примером правильного подхода к выбору грузоподъемности лебедок, тележек и всего крана является установленный на стане «5000» Магнитогорского металлургического комбината кран, имеющий две тележки, четыре лебедки, и работающий с двумя магнитными траверсами. Грузоподъемность одной лебедки – 30 т, двух лебедок, расположенных на одной тележке – 50 т, всего крана (двух тележек, работающих совместно) – 70 т. Такой подход позволяет поднимать траверсами одновременно длинные листы со значительным смещением центра тяжести, не вызывая проблем при эксплуатации.
Магнитные краны
Подобные проблемы возникают и при эксплуатации магнитных кранов, работающих с траверсой. Кроме сказанного выше, здесь необходимо учитывать и вид перегружаемого материала. Один и тот же кран грузоподъемностью, например, 16 т вследствие различных условий контакта груза с поверхностью магнита будет захватывать и поднимать 0,5 т стружки, 1,5-2 т прессованной стружки или 3-8 т листового материала, в зависимости от толщины листов, а заказчик крана, возможно, рассчитывал получить совсем другие показатели.
Ограничители грузоподъемности ОГШ-2 «ИТЦ «КРОС», устанавливаемые на магнитные краны, помимо своей основной функции - запрета перегрузки крана, могут выполнять и дополнительную функцию, направленную на предотвращение падения груза с магнитов при ошибочных действиях крановщика, например, при их случайном выключении, если конечно сброс груза не предусмотрен технологией производства работ. Контакты реле ограничителя, включенные в цепь управления магнитами, позволяют управлять включением и выключением магнитов только тогда, когда они лежат на грузе.
Грейферные краны
Особенностью работы грейферных кранов является то, что максимальные нагрузки замыкающей и поддерживающей лебедок равны между собой и соответствуют суммарному весу грейфера и груза, при загрузке ковша 100% нагрузки воспринимаются замыкающей лебедкой. При подъеме загруженного ковша нагрузка на замыкающей и поддерживающей лебедках выравнивается. При перемещении ковша происходит дальнейшее перераспределении нагрузок между замыкающей и поддерживающей лебедками. При разгрузке весь вес ковша и материала (100% нагрузки) воспринимается поддерживающей лебедкой.
График распределения нагрузок в рабочем цикле грейферного крана
Ограничитель ОГШ-2 позволяет просто и эффективно защитить лебедки и кран в целом при работе с грейфером. Для этого при настройке ограничителя номинальная нагрузка замыкающей и поддерживающей лебедок устанавливается равной 85-90% номинальной нагрузки крана (в зависимости от перегружаемого материала). Запрещение работы лебедок раздельное. Работа крана в целом при полной загрузке ковша разрешена.
Подъем происходит следующим образом. При превышении нагрузки замыкающей лебедки выше заданного порога, в данном случае - 90%, запрещается ее работа, при этом работа поддерживающей лебедки разрешена – начинается подъем ковша с грузом.
Кратковременный останов при раскрытии ковша, вызванный перераспределением нагрузок между лебедками, практически не влияет на эксплуатационные показатели крана, т.к. в этот момент происходит разгрузка материала.
Магнитно-грейферные краны
Весьма удобны на перегрузке металлолома, когда он загружается грейфером в бункер для прессования, а выгрузка прессованных брикетов осуществляется магнитом. Кран имеет две тележки. На одной располагается грейфер, на другой - магнит. Когда в целях экономии был изготовлен магнитно-грейферный кран с одной тележкой и двумя лебедками для грейфера 10 т и магнита 10 т при общей грузоподъемности крана также 10 т, то такой кран мог работать только с одним из устройств, а второе нужно было снимать, чтобы не произошло перегрузки крана. Естественно, что все преимущества применения такого крана при этом теряются. Но если бы кран имел общую грузоподъемность, например 16 т, то ни магнит, ни грейфер снимать не пришлось бы. В этом случае неиспользуемый грузозахватный механизм просто поднимался бы в крайнее верхнее положение.
Электрооборудование кранов
Применение ограничителя накладывает определенные ограничения на электропривод крана. Важным фактором являются колебания напряжения в сети, обусловленные включением крановых механизмов, в частности лебедок с двигателями большой мощности. Блок питания ограничителя БП-1 ОГШ-2.10 рассчитан на колебания напряжения питания в пределах 300-420 (+10%…-20%). В большинстве случаев этого достаточно, однако в нашей практике встречались краны, у которых напряжение при пуске двигателя «просаживалось» до 200 В и ниже в течение нескольких секунд!
Специалистами «ИТЦ «КРОС» был разработан блок питания, который обеспечивает работу ограничителя и в этих условиях, но все же правильнее было бы, чтобы изготовители кранов и эксплуатирующие организации обеспечивали качество электропитания в соответствии с нормативами (ГОСТ 13109-97).
Подводя итоги, необходимо отметить, что для успешного выполнения комплекса работ по оборудованию крана ограничителем грузоподъемности важную роль играет информация о назначении крана, характере его предполагаемого рабочего технологического цикла, характеристиках привода, параметрах системы управления, и приведенные в статье примеры это доказывают.
Юрий Федорович Тимин, к.т.н.
Валентин Алексеевич Потапов, к.т.н.
Николай Прокопьевич Скосырский, эксперт
Виталий Васильевич Даньшин, эксперт