Современные требования к оснащению грузоподъемных машин приборами безопасности предопределили создание изделий на базе цифровой техники (микропроцессорных приборов) с расширенными функциональными, информационными, диагностическими и регистрационными возможностями. Таковым изделием является многофункциональный прибор безопасности ПБТ-1, освоенный ООО «Яуза-10».

Прибор безопасности ПБТ-1 (рис.1) предназначен для защиты кранов-трубоукладчиков от перегрузки и опрокидывания, а также обеспечения машиниста информацией о загруженности трубоукладчика, положении его рабочего оборудования (в том числе относительно ЛЭП) и допустимых движениях этого оборудования.

              

                Рис 1. Прибор ПБТ-1 (исполнение для кранов-трубоукладчиков с канатной подвеской стрелы)

(1 – блок обработки данных БОД ,  2 – датчик усилия ДНТ-У,  3 - датчик угла наклона стрелы ДУНС,  4 - датчик угла наклона платформы ДУНП,  5 – прибор считывания информации регистратора,  6 – диск с программой обработки на ПЭВМ информации регистратора)

 

Прибор обеспечивает  выполнение требований ст. 2.7.4 «Правил устройства и безопасной эксплуатации кранов-трубоукладчиков» (ПБ 10-157-97) с учетом п.31 Изменения №1 (Постановление Госгортехнадзора России от 21.07.2000 №43), согласно которых обеспечивает работу трубоукладчика в следующих технологических режимах:

- в режиме указателя, когда обеспечивается только информирование машиниста о параметрах работы крана-трубоукладчика (при работе в колонне);

- в режиме ограничителя, когда помимо информационных сигналов создается управляющий сигнал  на отключение механизмов (при работе крана-трубоукладчика вне колонны и при наличии на нем исполнительных устройств), если фактическая нагрузка на  кран-трубоукладчик превысит допустимое значение.

Прибор также обеспечивает регистрацию и хранение информации о работе трубоукладчика.

В основу создания прибора ПБТ-1 положены следующие технические аспекты.

1. Контроль грузового момента в качестве показателя нагрузки, что особенно важно при «косых» нагрузках на кран-трубоукладчик, когда усилие на крюке не направлено строго вертикально. Грузовой момент измеряется путем контроля давления в гидроцилиндре подъема стрелы или в канатной подвеске стрелы. Этим также достигается удобство эксплуатации датчика нагрузки, располагаемого на раме крана-трубоукладчика.

2. Эксплуатационная надежность связана с необходимостю применения статических датчиков с бесконтактными преобразователями.

Датчики нагрузки (усилия или давления) содержат тензометрический преобразователь.

В датчике угла наклона стрелы используется преобразователь  гравитационного типа,  не содержащий механических узлов передачи перемещения стрелы в электрический сигнал и устанавливаемый в любом удобном месте на стреле.        

Датчик угла наклона портала (рамы) унифицирован с датчиком угла наклона стрелы и отличается от последнего контролем углов наклона рамы в двух ортогональных вертикальных плоскостях.

Датчики имеют стандартизованные аналоговые выходные сигналы и могут при необходимости  (модернизации прибора) быть заменены на датчики другого типа.

Повышению надежности способствует также применение полупроводниковых цифровых и единичный индикаторов повышенной светоотдачи, что обеспечивает их безотказность в условиях широкого диапазона рабочих температур, температуры хранения в эксплуатационном состоянии (на машине), повышенной влажности, запыленности и т.д.

  3. Прибор ориентирован на установку как на выпускаемых, так и находящихся в эксплуатации кранах-трубоукладчиках,  оснащенных различным составом технических средств. Поэтому он выполняется из унифицированных модулей, обеспечивающих возможность его применения на различных типах машин. На конкретную модель крана-трубоукладчика ориентировано соответствующее испол­нение прибора.

  4. Относительно небольшой объем данных о грузовых характеристиках кранов-трубоукладчиков  позволяет занести в «память» (ППЗУ) прибора показатели (независимые константы и грузовые характеристик) для многих известных типов машин.  В дальнейшем, при первоначальной калибровке (производственной или непосредственно на кране-трубоукладчике), производится выборка данных конкретного крана-трубоукладчика из всего массива данных ППЗУ.

  ППЗУ прибора содержит область, в которую при настройке (калибровке) могут записываться данные «неизвестного» крана-трубоукладчика. Это исключает ряд этапов работы (пересылка данных,  программирование на другом предприятии), что имеет место в настоящее время с другими приборами.

  5. Снижению погрешностей оценки показателей работы крана-трубоукладчика служит разработанный режим калибровки датчиков и юстировки прибора в целом, которые могут производиться на различных этапах подготовки и эксплуатации прибора: на стенде, при установке на кране-трубоукладчике, при периодическом контроле прибора, после ремонта и т.д. Калибровка, как адаптация прибора к крану-трубоукладчику, призвана учесть возможные отклонения характеристик собственно датчиков, узлов их установки, отклонения весовых и линейных характеристик кранов-трубоукладчиков, в результате чего минимизируются погрешности контроля их параметров.

 Принцип калибровки заключается в том, что в каждой точке характеристики калибруемого датчика вместе с узлами его установки («привязки» к крану-трубоукладчику) проводится запись в «память» измеренного датчиком контролируемого параметра (угла наклона рамы, стрелы или усилия) и ввод в «память» фактического значения этого параметра, измеренного внешним измерительным прибором высокой точности.

В результате калибровки определяется разность между фактическими и измеренными показаниями датчиков, которая записывается в электропрограммируемое ЭППЗУ и в рабочем цикле в качестве поправки вносится в показания датчиков.

Важной особенностью калибровки данного прибора является возможность  внесения изменений в характеристики отключения (грузовые характеристики крана-трубоукладчика) непосредственно на месте проведения работ, т.е. средствами самого прибора (используя область ППЗУ для «неизвестного» крана-трубоукладчика).

6. Контроль, настройка и ремонт всех модулей может осуществляться вне общей схемы прибора. Простота и соответствующая стоимость прибора определяется примененной элементной базой, стандартными апробированными решениями в реализации его узлов.

 

Работа прибора, структурная схема которого представлена на рис.2, основана на последовательном опросе и преобразовании аналоговых и дискретных сигналов  датчиков первичной в цифровой код, расчете величины вылета и величины загрузки крана-трубоукладчика с последующим ее сравнением с предельно-допустимыми значениями при выбранном режиме работы.

Алгоритм функционирования прибора запрограммирован в запоминающем устройстве (ППЗУ), являющемся частью вычислительной системы.  Программа условно разделена на «постоянную» часть, обеспечивающую функционирование и диагностику прибора, и «переменные» данные, содержащие геометрические константы и характеристики отключения конкретного крана-трубоукладчика.

В соответствии со структурной схемой блок обработки данных (БОД) содержит следующие узлы:

-          узел микропроцессора Пр, аналого-цифровой преобразователь АЦП, мультиплексор М, генератор тактовых импульсов, запоминающие устройства (в том числе энергонезависимое ЭППЗУ) с памятью программ и данных, дискретный ввод/вывод и схемы установки исходного состояния программы при включении прибора, а также в случае снижении напряжения питания и нарушении цикла программы;