Повышение безопасности эксплуатации портальных кранов, оснащаемых регистраторами параметров их работы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.19, кандидат технических наук Коновалов, Даниил Анатольевич

• Коновалов, Даниил Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Коновалов, Даниил Анатольевич

Введение.

Глава 1. Проблемы безопасной эксплуатации грузоподъемных портальных кранов. Постановка задач исследования.

1.1. Анализ травматизма на предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные краны.

1.2 Состояние парка портальных кранов, а также системы их технического обслуживания в России.

1.3. Обзор конструкций регистраторов параметров работы крана.

1.4. Особенности конструкций ограничителей грузоподъемности (грузового момента) грузоподъемных кранов.

1.5. Постановка задачи и краткая характеристика работы.

Глава 2. Анализ статистических параметров рабочих циклов портального крана во время эксплуатации.

2.1 Необходимость выполнения оценок статистических параметров рабочих циклов. Объект исследования.

2.2. Обработка результатов регистрации параметров циклов.

Глава 3. Обоснование алгоритма регистратора параметров портальных кранов.

3.1. Существующие алгоритмы регистраторов параметров грузоподъемных кранов.

3.2. Адаптация существующих алгоритмов РПРК для использования в РПРК портального грейферного крана.

3.3. Обобщение алгоритма работы РПРК портального крана на случаи регистрации предыдущей наработки, ремонтов и простоев крана.

Глава 4. Расчет и исследование шарнирно-сочлененных стреловых систем с прямолинейным хоботом для последующего моделирования нагружения датчика ОГМ.

4.1 Постановка задачи. Расчетная схема уравнения модели ШСС.

4.2. Пример расчета числовых характеристик ШСС портального крана с прямолинейным хоботом.

Глава 5. Установка и испытания датчика нагрузки посредством проведения эксперементальных исследований нагружения опор барабана.

5.1. Основные положения.

5.2. Постановка задачи и цель эксперимента. Общие сведения об устанавливаемом датчике нагрузки.т.:.

5.3. Методика и порядок проведения эксперимента.

5.4. Результаты эксперимента.

Глава 6. Оценка показателей безопасности эксплуатации портального крана при наличии и отсутствии РПРК.

6.1. Критерии безопасности в процессе эксплуатации.

6.2. Предложения по оценке показателей безопасности портального крана при наличии и отсутствии РПРК, а также своевременном и несвоевременном выполнении регламентов ремонтов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение безопасности эксплуатации портальных кранов, оснащаемых регистраторами параметров их работы»

Согласно статистическим данным Ростехнадзора [1]1, производственный травматизм и аварийность на подъемных сооружениях занимают третье место (после травматизма в угольной и горнорудной промышленности) и составляет примерно 90 аварий в год, причем более 80% этих аварий связано с грузоподъемными кранами уже отработавшими свой нормативный срок службы. Приведенная статистика свидетельствует о необходимости поиска дополнительных методов снижения аварийности и повышения безопасности парка грузоподъемных кранов.

В дальнейшем под термином «безопасность грузоподъемных кранов» будем понимать состояние крана, при котором показатель риска от возникновения аварии ограничен допустимым (приемлемым) уровнем, а под «аварией» - опасное событие, приводящее либо к падению груза, либо к разрушению элементов «первой группы»: несущих (расчетных) элементов металлической конструкции, стальных канатов и т.д.

Очевидно, что безопасность эксплуатируемых грузоподъемных кранов может быть достигнута путем разработки и реализации ряда системно взаимосвязанных методов (мероприятий), обеспечивающих предупреждение аварий с грузоподъемными кранами, т.е. снижающих показатель риска их эксплуатации. Упомянутые «методы» должны выполняться на всех этапах жизненного цикла грузоподъемного крана: проектировании, изготовлении, монтаже и последующей эксплуатации (нередко сопровождающейся выполнением различных ремонтов).

На стадии эксплуатации грузоподъемного крана должно быть обеспечено выполнение условия, что R,Sk фактический ^ [Risk], поскольку именно на стадии эксплуатации грузоподъемного крана фактически происходит проверка адекватности моделей надежности, прочности, ресурса (срока службы), безопасности и назначенного уровня риска, применяемых на стадии проектирования и изготовления, фактическим условиям эксплуатации. Заметим, что понятие безопасность грузоподъемного крана в эксплуатации

1 Об этом более подробно будет сказано в Главе 1 настоящей работы. относительно новое и оно во многом тождественно понятию «приемлемого риска»2. До введения данного термина применительно к грузоподъемным кранам применялось понятие «техническое состояние», которое описывалось как «исправное», «неисправное», «работоспособное» или « неработоспособное».

Поэтому, в настоящее время существует проблемная ситуация, заключающаяся в отсутствии методов перехода от результатов инженерной оценки (экспертизе промышленной безопасности) отдельных грузоподъемных кранов к оценке безопасности (оценке риска) в соответствии с требованиями Федерального законодательства.

Из всего многообразия факторов, определяющих показатели риска эксплуатации грузоподъемных кранов, в дальнейшем нас будут интересовать лишь те из них, которые связаны с превышением паспортной грузоподъемности или группы классификации крана, поскольку в конечном счете они приводят к наиболее серьезным авариям.

Ниже мы остановимся на тех конструктивных особенностях грузоподъемных кранов и их приборов безопасности, которые в совокупности определяют выделенные нами указанные «показатели риска».

2 Риск эксплуатации грузоподъемного крана является приемлемым, если его величина настолько незначительна, что ради выгоды, получаемой от эксплуатации грузоподъемного крана, общество готово пойти на этот риск.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация водного транспорта, судовождение», Коновалов, Даниил Анатольевич

7. Заключение. Основные результаты и выводы по диссертационной работе.

Материал, изложенный в главах 1.6 настоящей диссертационной работы, дает основание привести ниже следующие основные результаты и выводы:

7.1. Выявлено, что ситуация с недостаточной безопасностью эксплуатации портальных кранов, сложившаяся в последнее время обусловлена не только «старением» кранов, но и конструктивным несовершенством ряда их приборов безопасности, в частности, ограничителей грузового момента, а также отсутствием регистраторов параметров, позволяющих более четко отслеживать регламенты технических обслуживаний и ремонтов.

7.2. Проанализированы отечественные и зарубежные конструкции регистраторов параметров работы кранов - РПРК, а также нормативные документы, регламентирующие алгоритмы их работы.

7.3. Выявлено, что на портальных кранах находящихся в эксплуатации в портах России, установлены в основном устаревшие типы и конструкции ОГП. Реальная погрешность их срабатывания может достигать 30% и более.

7.4. Установлено, что из-за отсутствия четких требований к функциям (фискальным или регистрирующим), назначение РПРК не всегда понятно отечественному потребителю.

7.5. Выполнен анализ статистических параметров рабочих циклов портального крана во время эксплуатации, что может быть использовано для предварительной оценки его предыдущей наработки.

7.6. Представлены алгоритмы РПРК, наиболее приемлемые для применения на грейферных портальных кранах, учитывающие оценку предыдущей наработки крана (до установки на нем РПРК), а также оценку «наработки» крана во время вынужденных простоев (технологических, ремонтных и т.п.) и влияния проведения ремонта отдельных расчетных элементов металлоконструкции, что может стать реальным дополнением требований к РПРК, приведенным в РД 10-399-01.

7.7. Разработана математическая модель, на которой выполнено исследование шарнирно-сочлененных стреловых систем портальных кранов с прямолинейным хоботом, необходимое для моделирования динамического нагружения датчика ограничителя грузового момента - ОГМ, являющегося элементом РПРК.

7.8. Разработана расчетная математическая МКЭ - модель узла механизма подъема портального крана «Альбатрос» с целью выявления места крепления датчика нагружения ОГМ РПРК.

7.9. Представлены результаты теоретического и экспериментального обоснования выбора места установки датчика нагружения ОГМ РПРК и типа самого датчика нагружения.

7.10. Предложен метод оценки показателей риска и безопасности эксплуатации портального крана при наличии и отсутствии регистратора параметров, а также своевременном и несвоевременном выполнении регламентов ремонтов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Коновалов, Даниил Анатольевич, 2009 год

1. Информация «Федеральной службы государственной статистики». // Получено из инетрнета в период 2004-2006 гг. / http://www.gks.ru/bgd/regl/

2. Ь0811 /lssWWW.exe/Stg/d01 /06-14.htm

3. Данные «Министерства экономического развития и торговли РФ». // Получено из инетрнета в период 2004-2006 гг. / http://www.budgetrf.ru/

4. Publications/2003/Pursuance/Federal/Monitoring/Minecon/econ200320600rept/econ20 0320600rept020.htm

5. И.М. Ивашков. Монтаж, эксплуатация и ремонт подъёмно-транспортных машин. // Учебник для машиностроительных вузов. / М.: Машиностроение, 1981 г.- 335с.

6. B.C., Шишков И.А., Анисимов B.C. и др. Концепция развития производства автомобильных кранов в России/ Котельников // Безопасность труда в промышленности. / 1999г., №5.- с. 2-5.

7. B.C.Котельников, Н.А.Шишков, А.С.Липатов, Л.А.Невзоров, А.М.Горлин. Справочник по техническому обслуживанию, ремонту и диагностированию грузоподъёмных кранов: В 2т. // М.: ПИО ОБТ, 1996.

8. Постановление Правительства Российской Федерации «О мерах по обеспечению промышленной безопасности опасных производственных объектов на территории Российской Федерации» от 28 марта 2001 г. N 241 / г. Москва

9. Постановление Правительства Российской Федерации «О применении технических устройств на опасных производственных объектах» от 25 декабря 1998 года N 1540 // Собрание законодательства Российской Федерации. /1999 г., №1, с. 191

10. Международный стандарт ИСО 4301/1-85. «Краны и подъёмные сооружения,-Классификация,- Часть 1: Общее.»

11. B.C. Котельников, A.A. Зарецкий, С.С. Самойлов, И.Г. Фёдоров, В.В. Свиридов. Алгоритм оценки выработки грузоподъёмным краном нормативного срока службы // Безопасность труда в промышленности. / 1988г.-№8.-с.38-40.

12. РД 10-399-01. «Требования к регистраторам параметров грузоподъемных кранов» // Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 09.02.01 № 7 Введены в действие 01.03.01 / Москва 2001 г.

13. Ю.П. Лукьянов. О приборах регистрации параметров грузоподъёмных машин // Сборник статей и сообщений научно-практической конференции по безопасности подъемных сооружений, г.С очи, 1-8 октября 1997г. -Новочеркасский ГТУ, 1998 г. с. 19-21.

14. Б.Е. Попов, B.C. Котельников, A.B. Зарудный, Е.А. Левин, Г.Я. Безлюдько. Магнитная диагностика и остаточный ресурс подъёмных сооружений // Безопасность труда в промышленности. / 2001 г.- №2.- с. 44-49.

15. Л.С. Каминский. Регистрация параметров эксплуатации грузоподъемных кранов. // Инновации, №1-2, 2001г., с. 112.

16. П.А. Головачев, Ю.И. Гладунко. Техническая эксплуатция и монтаж портовых подъемно-транспортных машин. // Учебное пособие. / М.: Транспорт, 1985 г. 304 с.

17. ISO 10245/1-2:1994. Part 1: Cranes Limiting and indicating devices, Part 2: Mobile cranes. / Publication date: 1994-06-16, pages: 5.

18. DIN EN 12077-2. Part 1: Cranes safety Requirements for health and safety, Part 2: Limiting and indicating devices. / Publication date: May 1, 2000, pages: 14, German.

19. G. Bochmann. Der Baukran im Jahr 2000 High-Tech oder Hebegerust?// Tiefbau-Berufsgenoss. / 1997-V.109, №4, pp. 204, 207-208.

20. H.П. Гаранин, В.И, Брауде, П.П. Артемьев. Грузоподъемные машины на речном транспорте. // Учебник для вузов 2е изд. / М.: Транспорт, 1991 г. 319 с.

21. Алгоритм работы двухуровневого ограничителя грузоподъемности.

22. Замрий A.A. Проектирование и расчет методом конечных элементов трехмерных конструкций в среде АРМ Structure3D. M.: Издательство АРМ, 2004. 208 с.

23. B.C. Котельников, H.A. Шишков, A.C. Липатов, Л.А. Невзоров, B.C. Анисимов, Н.П. Суворова. ПБ 10-382-00 «Правила устройства и безопасности грузоподъемных кранов». / М.: ПИО ОБТ, 2000 - 268 с.

24. FEM 9.755. Federation Européenne de la manutention. Часть IX «Подъемники серийного производства». / Europe 1993 г.

25. Л.С. Каминский. Повышение безопасности эксплуатации стреловых кранов на основе регистрации и анализа их рабочих параметров. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. / Новочеркасск 2001 г. -159 с.

26. A.B. Андреев, А.Б. Белослюдов, В.Н. Березин, В.Г. Жуков, B.C. Кательников, A.C. Липатов, В.А. Сушинский, И.Г. Федоров. РД РосЭК-399-5 ИТТ -«Рекомендации по применению регистраторов параметров на кранах мостового типа» / ОАО НПО «ВНИПТМАШ» 2004 г. 16 с.

27. РД 10-112-4-98. Методические указания по проведению обследования портальных кранов с целью определения возможности их дальнейшей эксплуатации. / М.: СПб. 1998. 83 с.

28. М.М. Гохберг, М.П. Александров, A.A. Ковин и др; Под общ. ред. М.М. Гохберга. Справочник по кранам: В 2 т. Т. 2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Техническая эксплуатация кранов. Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1988. - 559 с.

29. В.И. Стрелов. Расчет шарнирных стреловых систем портальных кранов (аналитический метод кинематического синтеза). / Калуга,: 1998. 188 с.

30. Коновалов Д.А. «Удаленная регистрация и оценка наработки кранов» // статья, журнал «Речной транспорт», №4'(28)2007, с. 64-65.

31. Коновалов Д.А., Дарюхин А.Б. «Использование программного комплекса АРМ WinMachine для исследования остаточного ресурса портальных кранов» / статья, журнал «САПР и Графика» №7'2008. с. 84-87.

32. Коновалов Д.А. «Системы глобального мониторинга и управления грузоподъемной транспортной системой портов» // тезисы докладов Международной научно-технической конференции «ИНТЕРСТРОЙМЕХ 2006» -М„ МГСУ, с. 225-226

33. Коновалов Д.А. «О системе контроля межремонтных сроков эксплуатации и направлениях увеличения безопасности эксплуатации портальных кранов» // материалы Международной научно-технической конференции «ИНТЕРСТРОЙМЕХ 2007» Самара 2007 г. с. 257-258

34. МР 212-0110-06. Методические рекомендации по проведению технических осмотров и дефектации металлоконструкций портальных кранов. Санкт-Петербург, 2006. - 45 с.

35. МР 212-0093-06. Методические рекомендации по ремонту металлических конструкций портальных кранов. Санкт-Петербург, 2006. - 60 с.

36. СТО-318.02.27-2007. Капитальный, полнокомплектный и капитально-восстановительный ремонты портовых портальных кранов. // Стандарт ассоциации портов. Методические рекомендации. / Санкт-Петербург, 2006. 34 с.

37. Л.А. Невзоров, Ю.И. Гудков, М.Д. Полосин. Устройство и эксплуатация грузоподъемных кранов: учебник для учреждений начал, профес. образования -М„ 2000.-443 с.

38. Гост 25.101-83. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкция и статистического представления результатов. / Москва 1983 г.

39. РД 03-484-02. Положение о порядке продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах. / Москва 2002 г.

40. A.C. Липатов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. // «Методы повышения безопасности грузоподъемных кранов при ненормируемых условиях эксплуатации» / Новочеркасск 2006 г. 34 с.

41. Ш.З. Вагдади. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. // «Методика оценки нагруженности крановых конструкций и их элементов с помощью ЭВМ и датчиков интенсивности нагружения» / Сенкт-Петербург 1995 г. 16 с.

42. М.С. Петров. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. // «Исследование и повышение эксплуатационной надежности портовых кранов» / Ленинград 1970 г. 22 с.

43. Ю.Ф. Соколов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. // «Оценка эксплуатационной надежности портальных кранов» / Москва 2002 г. 22 с.