Вопрос. Приборы и устройства безопасности устанавливаемые на грузоподъемных кранах. Какие устройства обеспечивают безопасность мостового крана Расчет кранов с гуськом

Приборы и устройства безопасности

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Приборы и устройства безопасности
Рубрика (тематическая категория)	Спорт

Приборы и устройства безопасности мостовых кранов предназна­чены для предотвращения˸ перегрузки грузоподъемного крана и ᴇᴦο механизмов, схода с кранового пути в результате случайных факторов, невнимательности и не оперативности машиниста; отключения меха­низмов крана в экстренных ситуациях, а также для защиты обслужи­вающего персонала от поражения электрическим током, падения с вы­соты и др.

В мостовых кранах используются два типа приборов безопасно­сти˸ ограничители и сигнализаторы.

Ограничители являются основными устройствами безопасности, которые автоматически выключают механизм или группу механизмов крана при возникновении опасной нагрузки или нарушении условий безопасной эксплуатации. Различают ограничители˸ грузоподъемности, высоты подъема груза, пути движения грузовой тележки и моста, пере­коса моста (в мостовых кранах с большим пролетом). Контакты конеч­ных выключателей ограничителей включены в цепь управления кра­ном. Возобновление работы отключенного механизма возможно только для возвращения рабочего органа (груза, тележки, моста) в безопасное положение. Например, после отключения механизма подъема груза в результате попытки поднять груз, масса которого превышает на 25 % номинальную грузоподъемность крана, механизм должна быть включен только для опускания груза. В случае срабатывания ограничителя вы­соты подъема груза, когда расстояние между верхом крюковой подвес­ки и нижней частью грузовой тележки становится равным 200 мм, ме­ханизм подъема груза также можно включить только на опускание груза.

С целью недопущения схода моста или грузовой тележки с рель­сового пути по ᴇᴦο концам устанавливают концевые упоры, восприни­мающие нагрузки при остановке. Для смягчения возможного удара мост и грузовая тележка оборудуются буферами с амортизаторами.

Сигнализаторы мостового крана – звуковые сигнальные приборы, предназначенные для оповещения обслуживающего персонала о начале выполнения какой-либо операции.

Контрольные вопросы по 4 главе˸

1. Рассказать области применения мостовых кранов.

2. Что является главным параметром мостового крана?

3. Перечислить основные параметры мостовых кранов.

4. Перечислить основные механизмы мостовых кранов.

5. Чем отличаются конструкции мостовых кранов?

6. Перечислить приборы и устройства безопасности мостовых кранов.

7. Рассказать принцип действия ограничителя грузоподъемности мостового крана.

БАШЕННЫЕ КРАНЫ

Приборы и устройства безопасности - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Приборы и устройства безопасности" 2015, 2017-2018.

Безопасность людей, занятых в крановом хозяйстве, обеспечивается также блокировочными устройствами, которые автоматически снимают напряжение с открытых токоведущих частей и обесточивают кран. Обычно для этой цели используются простейшие концевые вы­ключатели типа ВК. На электромостовых кранах они устанавливаются на люках выхода из кабины, на дверях в торцевых ограждениях галерей (рис. 6.4).

Крановщик перед выходом из кабины на галерею крана должен выключить главный рубильник - обесточить кран. Если крановщик не выключил почему-либо рубильник, а блокировка отсутствует, то это создает опасность поражения током. Назначение блокировочного устройства и состоит в том, чтобы исключить эту опасность в подобной ситуации.

Рисунок 6.4 – Блокировочное устройство у входа на подкрановую галерею

Выход из кабины на мост крана - через люк в настиле галереи. Установленный на люке выключатель при открывании крышки разрывает электрическую цепь и обесточивает троллеи. Такое же назначение блокировочного устройства на дверях в торцевых ограждениях галерей кранов. Электрической блокировкой должна быть снабжена и дверь входа в кабину мостового крана, чтобы исключить работу крана при открытой двери.

Нулевая блокировка. Во всех схемах управления двигателями на кранах предусмотрена нулевая блокировка. Она разрешает включить линейный контактор и подать напряжение к контроллерам при выводе всех контроллеров в нулевое положение. Если, это условие окажется невыполненным и какой-либо из контроллеров не будет поставлен в нулевое положение, то контактор защитной панели не включится, и механизм не будет произвольно приведен выдвижение.

Однако практика показывает, что при нарушении правил безопасности, даже если есть автоматическая блокировка, может произойти несчастный случай.

Например, по пролету цеха с подвешенными к крюку отливками движется электромостовой кран. В это время по подкрановому пути ему навстречу идет на смену крановщик. Поравнявшись с краном, он без всякого предупреждения открывает дверь в торцевом ограждении и выходит на галерею. Что при этом происходит? При открываний дверей срабатывает блокировка. Кран останавливается. Но он передвигался на высокой скорости, и подвешенный к нему груз в силу инерции проходит за счет косого натяжения каната сначала вперед, затем делает обратное движение - груз качнулся. А в цехе в этом же пролете работали люди - и несчастный случай стал неизбежным.

Концевые выключатели и блокирующие устройства эффективны только при небольших скоростях. Если скорость превышает 80 м/мин, рычажные концевые выключатели не могут служить надежной защитой. В этих случаях применяются другие системы ограничения движения.

Уральским политехническим институтом создан фотоэлект­рический автостоп, предназначенный для безопасной остановки мостовых кранов, двигающихся друг другу навстречу на высокой скорости. Автостоп; приводится в действие при сближении кранов на расстояние, равное сумме наибольших тормозных путей. Этот прибор может применяться в основном в закрытых помещениях. Другая система остановки кранов, двигающихся друг другу навстречу, выполнена с использованием радиолокационных датчиков, с помощью которых при сближении на опасное расстояние краны обесточиваются.

Краны мостового типа должны быть оборудованы ограничителями грузоподъемности, которые не допускают перегрузку его более чем на 25%.

Если грузоподъемные краны управляются из кабины, с пульта или дистанционно, то они снабжаются механическим или электрическим сигнальным прибором.

Общие условия защиты электрооборудования на кранах от аварийных ситуаций

По своему назначению, специфике работы и конструктивным особенностям грузоподъемные краны относятся к категории оборудования, имеющего повышенную опасность, что объясняется самим процессом работы этих механизмов на площадках и в помещениях, где одновременно находятся люди и ценное оборудование.

Общие требования по безопасности работы кранов и кранового электрооборудования сформулированы в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» и «Правилами устройства электроустановок».

Все электрооборудование, располагаемое в кабинах управления кранами, снабжается заземленными металлическими кожухами или должно быть полностью закрыто от возможности прикосновения к токоведущим частям. В кабине управления также должен находиться аппарат, обеспечивающий непосредственное или дистанционное отключение всех питающих кабельных трасс, проведенных по крану, за исключением вводных устройств.

Выход на площадки крана, где расположены не защищенное кожухами электрооборудование, тележки, может осуществляться только через двери и люки, имеющие блокировку, отключающую питание всех источников электроэнергии крана.

Участок главных троллеев, главные токоприемники и токовводы, остающиеся под напряжением при отключений всей внутрикрановой разводки,. должны иметь надежное ограждение от случайного прикосновения к ним. Это ограждение должно иметь замок с индивидуальным ключом.

Ремонт и осмотр токовводов может осуществляться только при отключении питания главных троллеев или общего вводного устройства, расположенного вне крана. Цепи несколько кранов питаются от общецеховых троллеев, то предусматривается ремонтный участок, где может быть осуществлено отключение троллеев без перерыва питания остальных кранов.

Краны являются движущимися установками и подвержены вибрациям и ударам в процессе движения, поэтому возможность повреждения кабелей и проводов на кранах относительно выше, чем при их стационарной прокладке. Кроме того, на ряде кранов токопереход на движущиеся части осуществляется с помощью гибких шланговых кабелей, повреждение которых полностью исключить невозможно. С учетом этого первой задачей защиты является защита электрооборудования на кранах от токов к. з.

Токи к. з. в отдельных цепях в пределах крана будут тем меньше, чем меньше сечения монтажных проводов этих цепей и меньше размеры различных токопереходов и токоразъемов. Максимальные токи к. з. в цепях управления при сечении проводов 2,5 мм2 составляют 1200-2500 А. При этом для защиты цепей возможно применение предохранителей серии ПР на токи 6-20 А или любых видов автоматических выключателей АП 50, АК 63 и т. п. Токи к. з., А, в цепях электродвигателей ориентировочно, можно определить, по формуле

где I кзюф - ток короткого замыкания в фазе питающей, линии через 0,04 с; s п - сечение провода в рассматриваемой цепи, мм2.

Так как ток к. э. не должен до его отключения разрушать коммутационный аппарат, находящийся в данной цепи, то необходимо при выборе аппаратов и сечений проводов соблюдать определенные соотношения, обеспечивающие термическую стойкость аппарата. Полагая, что термическая стойкость большинства аппаратов, применяемых в крановом электроприводе, составляет 10I н в течение 1 с, то соотношение между максимальным допустимым сечением провода, мм2, и номинальным током аппарата должно быть следующим:

где I н - номинальный ток аппарата, А.

Последнее соотношение показывает, что при возможных токах к. з. на фидере более 8000 А аппараты на 25 А устанавливать недопустимо по термической стойкости. Аппараты на токи 63 А могут использоваться только при сечениях кабеля не более 6 мм2, а аппараты на ток 100 А - при сечениях кабеля не более 16 мм2.

При возможных токах к. з. 12 000 А (предельных для кранов) аппараты на токи 63 А могут использоваться только при сечениях кабеля не более 4 мм2, т. е. при номинальных токах до 30 А. Аппараты на ток 100 А могут использоваться при сечениях кабеля не более 10 мм2, т. е. при номинальных токах до 60 А. Таким образом, для кранов, получающих питание от фидеров особо большой мощности, необходимо либо устанавливать аппараты на токи не ниже 100-160 А, либо ограничивать сечения проводов к этим аппаратам с целью снижения возможных токов к. з.

Защита кабельной сети крана от токов к. з. осуществляется с помощью реле максимального тока мгновенного действия, а при необходимости может осуществляться установочными автоматами.

Защита проводов от токов к. з. осложняется большим интервалом мощностей электродвигателей механизмов в пределах одного крана. В соответствии с правилами устройства электроустановок защитные аппараты должны быть рассчитаны на ток срабатывания не выше 450% продолжительного тока защищаемой цепи. Этими же правилами для проводов и кабелей, работающих с повторно-кратковременной нагрузкой, допустимый по нагреву ток определяется выражением

Где I пв и I н - номинальные токи кабеля в повторно-кратковременном и продолжительном режимах работы.

При ПВ=40% I пв = 1,4 х I н. Таким образом, кратность уставки защиты к допустимому току провода (кабеля) должна быть не выше 450/1,4=320% тока в режиме 40% ПВ. Допускаемые нагрузки на провода и кабели в пределах крана при температуре окружающей среды 45° С приведены в справочных таблицах.

Крановые электроприводы имеют следующие основные типы защитных устройств:

Максимальную защиту для отключения электропривода от сети при возникновении в защищаемой цепи недопустимых токов;

Нулевую защиту для отключения электропривода при прекращении или перерыве подачи питания от источника электроэнергии. Разновидностью нулевой защиты является нулевая блокировка, исключающая самозапуск электродвигателя при восстановлении питания на подводящей линии, если орган управления находится в рабочем положении

Конечную защиту для предотвращения перемещения движущихся конструкций сверх определенных допустимых границ.

Важной задачей системы защиты является предотвращение у всех типов электроприводов крановых механизмов недопустимых перегрузок, связанных с неисправностью схем управления, заклиниванием механизмов, обрывом цепи тормоза и т. п. В этом отличие требований к защите от перегрузок крановых электроприводов от защиты от перегрузок для электроприводов продолжительных режимов.

В связи с неопределенностью нагрузки крановых механизмов, меняющимися темпами нагрева двигателей, их работой в условиях частых пусков и торможений не представляется возможным даже ставить задачу защиты электроприводов от тепловых перегрузок. Единственным условием предотвращения тепловых перегрузок кранового электрооборудования является его правильный выбор с учетом заранее рассчитанных любых возможных в эксплуатации режимов работы.

Таким образом, защита от перегрузок сводится к контролю пускового тока при ступенчатом пуске и защите от заклинивания короткозамкнутых двигателей или электроприводов с токовой отсечкой. При правильно организованном пуске электропривода со ступенчатым разгоном пусковой ток не должен превышать 220- 240% тока, соответствующего расчетному значению.

С учетом необходимого запаса на разброс как пускового тока, так и уставки максимального реле последняя должна рыть рассчитана на срабатывание при токе около 250% расчетного который может быть равен или меньше тока электродвигателя в режиме ПВ=40%.

Согласно изложенному, на реле максимального тока в системе крановых электроприводов возлагается две функции:

1. защита от токов к. з. проводов (кабелей) в каждом полюсе на постоянном токе и в каждой фазе на переменном токе,

2. защита от перегрузок, для обеспечения которой достаточно включить реле в один из полюсов или одну из фаз.

В соответствии с правилами электроприводы кранов должны иметь , т. е. при перерыве питания электропривод должен отключаться, а его повторное включение возможно только после возвращения органа управления в нулевое положение. Это требование не распространяется на системы кнопочного управления с пола, имеющие кнопки с самовозвратом.

Наличие, нулевой блокировки исключает самозапуск электроприводов кранов, а также исключает повторное включение при срабатывании различных защит.

Защита от обрыва фазы на кранах не применяется. Анализ возможных последствий обрыва фазы вне крана и приемлемой системы защиты от обрыва фазы показал, что, с одной стороны, в настоящее время нет удовлетворительного технического решения по применению надежного, дешевого и простого аппарата контроля напряжения на фазах, а с другой стороны, обрыв фазы в пределах крана и вне его маловероятен в связи с тем, что применение плавких предохранителей в главной цепи в настоящее время не практикуется.

Новые системы динамического торможения, применяемые взамен торможения методом противовключения, сводят к минимуму опасность падения груза при обрыве фазы.

Реле защиты от перегрузок в крановом электроприводе

Для защиты цепей кранового электрооборудования от перегрузок применяется электромагнитное реле мгновенного действия типа РЭО 401. Эти реле могут использоваться как в цепях переменного, так и постоянного тока. Реле имеет два конструктивных исполнения. На рис. 1 показан общий вид реле РЭО 401.

Реле состоит из двух основных узлов: электромагнита 2 и размыкающего вспомогательного контакта 1. Катушка электромагнита 3 расположена на трубке 4, в которой свободно перемещается якорь 5. Положение якоря в трубке регулируется по высоте и определяет значение тока срабатывания реле. При возрастании тока в катушке выше тока срабатывания якорь поднимается вверх и через толкатель контактного узла размыкает контакты.

Во втором исполнении электромагниты реле в количестве от двух до четырех штук крепятся на общем основании, имеющем также общую скобу, передающую усилия любого отдельного якоря электромагнита - к вспомогательному контакту, установленному на основании. Таким образом, в этом исполнении несколько электромагнитов воздействуют на один вспомогательный контакт.

После отключения тока возврат якоря происходит под действием собственного веса. Реле имеет один размыкающий вспомогательный контакт. Вспомогательный контакт рассчитан на коммутацию переменного тока до 10 А при напряжении 380 В и или на коммутацию постоянного тока 1 А при 220 В и L/R = 0 ,05

Рис. 1. Общий вид реле РЭО 401

Катушки реле на токи свыше 40 А выполнены из неизолированной меди. Выводы этих катушек расположены на специальной изоляционной панели. Катушки на токи до 40 А - изолированные. При выборе реле для установки в. комплектных устройствах следует руководствоваться допустимой нагрузкой катушки в режиме ПВ = 40% и диапазоном срабатывания с учетом необходимых уставок отключения.

Реле РЭО 401 могут выполнять свои функции при условии, что пусковой ток электропривода меньше, чем ток заторможенного электродвигателя при включении его на номинальное напряжение, т. е. защита коротко-замкнутых электродвигателей и электроприводов с отсечкой тока с помощью реле РЭО 401 невозможна. Защита таких электродвигателей должна выполняться с помощью тепловых серии ТРТ.

Реле ТРТ имеют пять габаритов в интервале токов от 1,75 до 550 А. Реле всех типов заключены в пластмассовый кожух и различаются формой реагирующего теплового элемента, наличием дополнительного нагревателя и размерами выводов. Реле пятого габарита смонтировано на трансформаторе тока. В качестве реагирующего теплового элемента реле используется биметалл инварсталь, обтекаемый током и дополнительно подогреваемый нагревателем. Реле имеет один размыкающий контакт, рассчитанный на коммутацию переменного тока 10 А, 380 В при Cos φ = 0, 4 и постоянного тока 0,5 А, 220 В при L/R = 0 ,05.

Технические данные реле ТРТ приводятся в справочниках. Временные характеристики реле серии ТРТ показаны на рис. 2. Реле не срабатывает при токе 110% номинального в продолжительном режиме. При токе 135% номинального реле срабатывает за время 5-20 мин. При токе 600% номинального реле срабатывает за время от 3 до 15 с. Имеющийся на реле регулятор позволяет регулировать номинальный ток уставки в пределах ±15%. Возврат контактов реле во включенное состояние происходит через 1-3 мин после отключения тока.

При выборе реле следует руководствоваться условиями:

1) среднеквадратичный ток защищаемой цепи должен быть не выше номинального тока нагревателя;

2) при трех пусках подряд реле не должно срабатывать;

3) время срабатывания при пусковом токе не должно быть выше допустимого времени стоянки электродвигателя под током в этом режиме.

При пользовании временной характеристикой срабатывания реле ТРТ следует учитывать, что возможные фактические отклонения тока срабатывания около ±20% тока уставки.

Защитные панели

В соответствии с требованиями каждый кран должен оборудоваться устройством, предназначенным для подачи питания к электроприводам механизмов и его отключения, причем включение, т. е. подача питания, может осуществляться после отпирания включающего устройства с помощью индивидуального ключа-марки.

Рис. 2. Временные характеристики реле серии ТРТ.

В свою очередь ключ не может быть вынут без выполнения операции отключения. Такая блокировка позволяет гарантировать приведение крана в пригодное к действию состояние только лицом, имеющим право на управление краном.

На всех типах кранов с электроприводом, кроме строительных башенных кранов, индивидуальный ключ-марка применяется в . У строительных башенных кранов указанный ключ используется для блокирования главного рубильника (или автомата) в шкафу питания башенного крана, к которому подключен гибкий кабель питания.

Рис. 3. Схема цепей управления защитных панелей: а - при управлении кулачковыми контроллерами; б - при управлении магнитными контроллерами; 1П-ЗП - предохранители; KB - кнопка «возврат»; КЛ - контакт люка; АВ - аварийный выключатель; Л - линейный контактор: МР1, МР2 - контакты максимальных реле; КВВ, КВН - конечные выключатели; ПП - переключатель проверки; K12 - нулевые контакты контроллеров.

В зависимости от типа крана (мостовой, башенный, стреловой самоходный и т. п.) и рода привода (электрический, механический) кран снабжается рядом приборов и устройств, обеспечивающих его безопасную эксплуатацию. К таким приборам относятся:
а) концевые выключатели, предназначенные для автоматической остановки механизмов кранов с электрическим приводом. На кранах с механическим приводом механизмов концевые выключатели не применяются. Требования по оборудованию грузоподъемных машин концевыми выключателями изложены в Правилах по кранам;
б) блокировочные контакты, применяемые для электрической блокировки двери входа в кабину крана с посадочной площадки, крышки люка входа на настил моста и других местах;
в) ограничители грузоподъемности, предназначенные для предотвращения аварий кранов, связанных с подъемом груза массой, превышающей их (с учетом вылета крюка) грузоподъемность. Установка прибора обязательна на стреловых, башенных и портальных кранах. Краны мостового типа должны оборудоваться ограничителем грузоподъемности в том случае, когда не исключается их перегрузка по технологии производства. Требования к установке прибора содержатся в Правилах по кранам;
г) ограничители перекоса, предназначенные для предупреждения опасного перекоса металлоконструкций козловых кранов и мостовых перегружателей вследствие опережения одной из опор другой при передвижении крана. Необходимость установки прибора определяется при проектировании расчетом;
д) указатель грузоподъемности, устанавливаемый на кранах стрелового типа, у которых грузоподъемность изменяется с изменением вылета крюка. Прибор автоматически показывает, какова грузоподъемность крана при установленном вылете, что помогает предотвратить перегрузки крана;
е) указатель угла наклона для правильной установки стреловых кранов, кроме работающих на рельсовых путях;
ж) анемометр. Таким прибором должны оборудоваться башенные, портальные и кабельные краны для автоматической подачи звукового сигнала при опасной для работы скорости ветра;
з) противоугонные устройства, применяемые на кранах, работающих на наземных рельсовых путях, для предупреждения угона их ветром. Требования к этим устройствам изложены в Правилах по кранам;
и) автоматический сигнализатор опасного напряжения (АСОН), сигнализирующий об опасном приближении стрелы крана к находящимся под напряжением проводам линии электропередачи. Прибором оборудуются стреловые самоходные краны (за исключением железнодорожных);
к) опорные детали, которыми снабжаются краны мостового типа, передвижные консольные, башенные, портальные, кабельные, а также грузовые тележки (кроме электроталей) для уменьшения динамических нагрузок на металлоконструкцию в случае поломки осей ходовых колес;
л) упоры, устанавливаемые на концах рельсового пути для предупре.ждения схода с них грузоподъемных машин, а также на стреловых кранах с изменяющимся вылетом стрелы для предотвращения ее опрокидывания;
м) звуковой сигнальный прибор, применяемый на кранах, управляемых из кабины или с пульта (при дистанционном управлении). На кранах, управляемых с пола, сигнальный прибор не устанавливается.

Популярные статьи