УЧЕТ РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ РАБОТЫ КРАНА ПРИ РАСЧЕТЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ПО ДАННЫМ РЕГИСТРАТОРА ПАРАМЕТРОВ

ACCOUNTING REAL OPERATING CONDITIONS OF THE CRANE WHEN CALCULATING REMAINING LIFE ACCORDING TO PARAMETER REGISTER DATA

Maria Ageycheva

student, Department of Lifting and Transport Systems, Moscow State Technical University named after N. E. Bauman,

Russia, Moscow

Sergey Ivanov

scientific supervisor, candidate of technical sciences, associate professor, Moscow State Technical University named after N. E. Bauman,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Работа посвящена вопросам оценки остаточного ресурса козловых контейнерных кранов. Проанализированы методики определения групп режимов работы кранов. Изучены источники получения исходных данных и их применимость для расчета эксплуатационных параметров крана. Повышено качество расчета остаточного ресурса крана на основе корректировки исходных данных за счет учета параметров технологического процесса.

ABSTRACT

The work is devoted to the issues of assessing the residual life of gantry container cranes. Methods for determining groups of crane operating modes are analyzed. The currently existing sources for obtaining initial data and their applicability for calculating the operating parameters of the crane have been studied. The quality of calculation of the residual life of the crane has been improved based on the adjustment of the initial data by taking into account the parameters of the technological process.

Ключевые слова: козловой контейнерный кран, остаточный ресурс крана, регистратор параметров, эксплуатационные параметры крана.

Keywords: gantry container crane, residual life of the crane, parameter recorder, operational parameters of the crane.

Современные методики проектирования и расчета кранов, их узлов и элементов, основываются на многолетнем опыте создания и применения грузоподъемной техники как в России, так и зарубежом. Грузоподъемная техника проектируется для различных групп режимов работы и классов использования механизмов в соответствии с прогнозируемой интенсивностью эксплуатации крана. Согласно международной и отечественной нормативно-технической документации [1, 2] эти параметры характеризуются коэффициентом распределения нагрузок, характеристическим числом, числом рабочих циклов, значениями уровней нагрузок, регулярностью использования крана.

На этой основе проводят расчет металлоконструкции, механизмов и узлов крана [3]. При этом в процессе эксплуатации крана, при периодичном техническом освидетельствовании и проведении экспертизы промышленной безопасности владелец крана обязан оценивать фактическую интенсивность его работы и фактическую скорость выработки ресурса крана в целом. Для этого руководящими документами [4, 5] введена методика расчета остаточного ресурса крана.

Согласно данным Ростехнадзора [6], на опасных производственных объектах в России используется 300000 кранов. Актуальность данной работы обусловлена тем, что несмотря на многолетний опыт проектирования и эксплуатации крана, развитую нормативно-техническую базу, разработанную для всех стадий жизненного цикла крана, происходит более 850 аварий [7], из которых 150 заканчиваются смертельным исходом.

Целью данной работы является разработка предложений по адаптации методики расчета остаточного ресурса крана для получения обоснованных данных о характере работы крана в реальных технических условиях в процессе его эксплуатации.

Нормативными документами установлено, что расчет остаточного ресурса проводится по окончанию паспортного срока службы крана. При этом сроки службы мостовых кранов могут достигать 30 лет при легких режимах работы и 20 лет при тяжелых режимах работы [8]. Согласно нормативным документам, экспертиза промышленной безопасности, при которой оценивается остаточный ресурс крана, про водится по окончанию нормативного срока службы крана. Во-вторых, за период работы крана на предприятия мог измениться грузопоток, вследствие чего прогнозируемая на этапе проектирования крана интенсивность в реальности может быть превышена. Тогда к моменту окончанию нормативного срока службы характеристическое число превысит паспортное значение.

Для решения описанной проблемы, мы предлагаем пользоваться методикой расчета остаточного ресурса крана на всем сроке его эксплуатации, чтобы владелец постоянно мог контролировать скорость выработки ресурса, заложенного в конструкцию крана, а также принимать соответствующие меры и управленческие решения по недопущению выхода за установленные паспортные границы эксплуатации крана.

Проведенный в данной работе анализ методики расчета [5] показал степень зависимости результата от качества исходных данных. Существует три источника получения исходных данных: справка о характере работы крана, данные регистратора параметров и данные систем дистанционного мониторинга интенсивности работы крана [9, 10].

Но у каждого источника исходных данных есть свои недостатки. Способ заполнения справки о характере работы не является объективным, из-за чего невозможно оценить точность рассчитываемых на ее основе эксплуатационных параметров.

Исследования [11] показали, что данные регистратора параметров фиксируются с ошибкой, так как не проверяются на корректность настройки и соответствие записанных данных действительности. Кроме того, регистраторы параметров не способны предоставлять информацию в реальном времени.

Системы дистанционного мониторинга (СДМ) решают проблему получения данных о работе крана в реальном времени и расширяют набор информационных источников. Однако СДМ унаследовали недостаток неоцененной точности фиксируемых данных от регистраторов параметров.

В условиях отсутствия источника информации о характере работы крана с оцененной точностью, мы предлагаем ответственно подготавливать исходные данные для расчета путем анализа, сопоставления и совместного рассмотрения всех трех источников, что повысит качество исходных данных в целом. Благодаря чему повысится достоверность результатов расчета остаточного ресурса крана.

Была проведена работа по проверке предложенных подходов на примере терминала и козлового контейнерного крана, грузоподъемностью 24 тонны, режима работы А6, перегружающего 20-футовые контейнеры. Данные регистратора параметров за 2 года (с момента оснащения крана регистратором параметров) представлены на рис. 1.

Рисунок 1. Данные регистратора параметров

По данному примеру проведен анализ:

• группа классификации работы крана превышает паспортную, а значит, что на момент расчета кран, находящийся в эксплуатации, уже выработал свой срок службы;
• согласно данным регистратора параметров 46% циклов кран работает под нагрузкой, меньшей, чем вес пустого контейнера, что противоречит реальным условиям работы;
• соотношение порожних (46%) и груженых (54%) контейнеров по данным регистратора параметров не совпадает с реальным соотношением контейнеров на терминале (рис. 2).

Рисунок 2. Карта терминала с соотношением контейнеров: 40% - порожних, 60% - груженых

Была проведена обработка исходных данных регистратора параметров с учетом характеристик перемещаемых грузов и параметров грузопотока. Рассчитана корректировка нормировки прибора, соответствующая 10% от массы номинального груза. На основе скорректированных данных рассчитан остаточный ресурс, отличие которого от расчета по неподготовленным данным составило 14 лет (70% от нормативного срока службы).

Итак, по результатам, полученным в ходе применения предложенных подходов на конкретном примере, можно сделать выводы о том, что оценку остаточного ресурса крана нужно проводить периодически до истечения нормативного срока службы, так как зафиксировано превышение характеристического числа.

Результаты расчета показали, что в исходном виде данные регистратора параметров неприменимы для расчета режима работы и нуждаются в подготовке на основе характеристик обслуживаемого технологического процесса.

Таким образом, новый подход, предлагающий проведение расчета остаточного ресурса не по окончании срока службы крана, а во время его эксплуатации, а также формирование новых исходных данных на основании всех имеющихся источников информации, позволяет на основе информации неоцененной точности имеющихся регистраторов параметров и принятой методики расчета остаточного ресурса повысить точность расчета.

Список литературы:

1. ГОСТ 34589-2019. Краны грузоподъемные. Краны мостовые и козловые. Общие технические требования: утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9.10.19 № 940: дата введения 2020-01-07. -URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293726/4293726680.pdf (дата обращения: 04.11.2023). – Текст: электронный.
2. ИСО 4301/1-85. Краны и подъемные устройства. Часть 1. Общие положения: утвержден и введен в действие Техническим комитетом ИСО/ТК 96 от 1986: дата введения 1987-01-01. -URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293850/4293850162.pdf (дата обращения: 04.11.23). – Текст: электронный.
3. Александров М.П. Грузоподъемные машины. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 551 с.
4. РД 10-112-1-04. Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения: утвержден и введен в действие Федеральной службой по технологическому надзору от 26.04.04: дата введения 2004-04-26. -URL: https://meganorm.ru/Index2/1/4293849/4293849502.htm (дата обращения: 04.11.23). – Текст: электронный.
5. РД 10-112-5-97. Методические указания по проведению обследования кранов мостового типа с целью определения возможности их дальнейшей эксплуатации. Часть 5: утвержден и введен в действие Акционерным обществом открытого типа "ВНИИПТМАШ" от 01.01.98: дата введения 1998-01-01.-URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004844 (дата обращения: 04.11.2023). – Текст: электронный.
6. Ларочкина Н.М. Современное состояние промышленной безопасности грузоподъемных кранов: проблемы и эффективные пути их решения // Современная техника и технологии. 2016. № 3 [Электронный ресурс]. -URL: https://technology.snauka.ru/2016/03/9877 (дата обращения: 4.11.23).
7. Короткий А.А. Управление промышленной безопасностью подъемных сооружений (методологические основы) // Вестник Владикавказского научного центра. – 2008. – №3. – С.65-73.
8. ГОСТ 27584-88. Краны мостовые и козловые электрические. Общие технические условия: утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28.01.88 №133: дата введения 1990-01-01. -URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004626 (дата обращения: 04.11.2023). – Текст: электронный.
9. Иванова Н.Ю. Объективная информация о работе подъемно-транспортных машин как основа повышения качества информационных систем грузообрабатывающих предприятий / Н.Ю. Иванова, С.Д. Иванов, С.А. Надеженков, А.Н. Назаров // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. – 2023. – № 2. – С. 81-96.
10. Иванов С.Д. Формирование информационной базы для уточнения расчета остаточного ресурса и улучшения методики планирования ремонтов подъемно-транспортного оборудования с использованием приборов безопасности-регистраторов параметров (на примере кранов) / С.Д. Иванов, Н.Ю. Иванова // Всероссийская научно-практическая конференция «Цифровая экономика: технологии, управление, человеческий капитал» /МГТУ "СТАНКИН".– М., 2019.-С. 236-241.
11. Иванов С.Д. Стенд для изучения работы ограничителя грузоподъемности и регистратора параметров работы мостового крана / С.Д. Иванов // Механизация строительства. – 2012. – № 8(818). – С. 32-37.