|
Выпуск № 37
(16 августа 2006г.)
Тема номера:
Катки дорожные
1.
2.
А также:
Подъемо-транспортная техника
3.
|
|
Главная
> Архив статей нашей рассылки >
Выпуск №37. Статья №3.
Комплексный
прибор безопасности ОГМ240
|
ОАО "Михневский
РМЗ" предлагает:
|
различных производителей
грузоподъемностью от 14 до 50 тонн:
 |
 |
 |
|
УГЛИЧ
|
МАШЕКА
|
ГАЛИЧАНИН
|
 |
 |
Описание, технические характеристики,
фото
Подробнее >>
|
|
ИВАНОВЕЦ
|
КЛИНЦЫ
|
|
Известно, что качество приборов безопасности оказывает существенное
влияние на эксплуатационные характеристики грузоподъемных кранов.
|
Понятие "качество" включает в
себя, в первую очередь, высокую надежность, соответствие прибора
безопасности всем нормативным требованиям Ростехнадзора, простоту
настройки на кране и невысокую цену.
|
Поэтому ОАО "Челябинский механический завод" (ОАО "ЧМЗ") уделяет особое
внимание качеству приборов безопасности, устанавливаемых на краны
собственного производства - на автомобильные краны типов КС-45721,
КС-55730 и гусеничные краны типов ДЭК-251, ДЭК-321, ДЭК-361, ДЭК-631А
и МКГ-25-01-Б. Для завода важна также информативность встроенного
регистратора параметров, позволяющего выявить нарушения правил эксплуатации
крана и реальное время этих нарушений, что дает возможность отклонить
необоснованно предъявленные рекламации.
До 2002г. на краны производства ОАО "ЧМЗ" устанавливались
приборы безопасности типа ОНК-140, выпускаемые ОАО "Арзамасский
приборостроительный завод". Этот прибор имеет относительно неплохие
технические характеристики и в целом решает возложенные на него задачи
- обеспечивает защиту крана от перегрузки, координатную защиту, защиту
от опасного приближения к ЛЭП и содержит встроенный регистратор параметров.
Кроме того, по прибору ОНК-140, занимающему доминирующее положение
на рынке, решены все вопросы его поддержки в эксплуатации - имеются
обученные специалисты, налаженные каналы поставок, сеть сервисных
центров с ремонтно-обменными фондами и т.д.
|
ОНК-140 решает возложенные
на него задачи - обеспечивает защиту крана от перегрузки, координатную
защиту, защиту от опасного приближения к ЛЭП и содержит встроенный
регистратор параметров.
|
Поэтому для применения какого-либо нового прибора, с которым эти вопросы
проработаны не в полной мере, нужны достаточно существенные основания.
Новый прибор по комплексу технико-экономических показателей должен
иметь существенные преимущества перед прибором ОНК-140. В противном
случае заводу-изготовителю кранов становится нецелесообразным вносить
изменения в их конструкцию и технологию изготовления, проводить типовые
испытания и решать вопросы, связанные со сменой поставщика приборов.
По этим причинам ОАО "ЧМЗ" в настоящее время не рассматривает целесообразность
применения на своих кранах, например, приборов АС-АОГ-1м (НПК "АС",
г. Ростов-на-Дону) и ПЗК-10 (НПП "Элекран", г. Одесса).
Эти приборы, судя по их паспортным данным, хотя и не уступают прибору
ОНК-140, но, по нашему мнению, в целом не имеют перед ним весомых
преимуществ.
Для принятия решения о применении нового прибора безопасности в условиях
монополизированного рынка, его технический уровень должен быть
существенно выше, чем у прибора-монополиста. А для этого каких-либо
частных конструктивных улучшений недостаточно. Необходимо, чтобы в
новом приборе были использованы новые подходы к его созданию, обеспечивающие
ему ключевые преимущества по соотношению цена/качество за счет реализации
другой идеологии построения этого прибора.
Наш опыт работы с различными приборами безопасности свидетельствует,
что технический уровень любого прибора во многом определяется конструктивным
исполнением его датчиков.
Общеизвестно, что датчики в приборе ОНК-140 выполнены, преимущественно,
в виде первичных преобразователей без встроенных схем усиления,
термокомпенсации и нормализации их выходных сигналов. Например,
датчики-преобразователи давления и усилия представляют собой тензометрические
мосты, наклеенные на стальные основания. Выходное напряжение с диагонали
моста, уровень которого не нормирован и не превышает 20...35 мВ,
по проложенному на кране соединительному жгуту подается в блок обработки
данных (БОД), где усиливается и далее поступает на вход АЦП микроконтроллера.Температурная
компенсация тензомоста осуществляется в БОД, для чего в датчике
азимута устанавливается терморезистор, а на кабеле датчика давления
или усилия наносится буквенно-цифровой код температурного коэффициента
ухода нуля этого датчика.
Такое исполнение датчиков порождает целый комплекс принципиально
неустранимых недостатков любого прибора безопасности.
Во-первых, крайне малый, милливольтовый уровень выходного сигнала
датчика, передаваемого по соединительным жгутам на грузоподъемном
кране, предопределяет:
• снижение помехоустойчивости прибора, особенно при работе
на дизель-электрических и железнодорожных кранах с электрическим
приводом,
создающим высокий уровень электромагнитных помех;
• проблематичность, а в ряде случаев невозможность установки
электрических разъемов на датчиках из-за утечек токов в разъемах
при их загрязнениях, что усложняет ремонт и монтаж датчиков на кране;
• необходимость применения более дорогих и менее удобных для
ремонта экранированных соединительных жгутов.
Во-вторых, температурная стабильность датчиков и, соответственно,
прибора безопасности в целом, далека от совершенства, поскольку:
• температурная компенсация изменения чувствительности датчиков
отсутствует, а нелинейный по температуре сдвиг нулевого уровня компенсируется
лишь в линейном приближении;
• температура терморезистора в датчике азимута, используемая
для термокомпенсации, зависит как от температуры окружающей среды,
так и от температуры элементов конструкции крана, окружающих датчик
азимута, а в ряде случаев и от работы отопителя кабины. В то время
как температура тензомоста датчика давления зависит от температуры
масла в гидросистеме, а она, в свою очередь, зависит от интенсивности
работы крана и существенно отличается от температуры как окружающей
среды, так и датчика азимута.
В-третьих, применение датчиков без нормализации и термокомпенсации
их выходных сигналов приводит к очевидному усложнению настройки
прибора безопасности на кране. Например, после замены датчика давления
на кране необходимо провести регулировку прибора ОНК-140 на кране
по трем параметрам:
• ввести в прибор значение температурного коэффициента ухода
нуля датчика;
• устранить смещение нуля его тензометрического моста;
• отрегулировать значение коэффициента передачи (чувствительности)
датчика.
Причем две последние операции выполняются методом последовательного
приближения. Для этого, согласно инструкции по монтажу, пуску и
регулированию прибора ОНК-140, необходимо в режиме настройки канала
веса груза два-три раза поочередно поднять минимальный и максимальный
тарированные грузы.
И, наконец, еще одной особенностью датчиков прибора ОНК-140 является
использование для их питания не бортовой сети крана, а стабилизированных
напряжений, ± 5 и ± 15 В. По этой причине возможны выходы прибора
из строя в эксплуатации из-за коротких замыканий в соединительных
жгутах - при попадании напряжения бортовой сети крана на низковольтные
цепи, при замыкании цепей на массу крана и т.п.
Мировой опыт создания электронной аппаратуры для строительно-дорожных
машин позволяет считать, что для устранения всех этих недостатков
необходима другая идеология построения прибора безопасности, базирующаяся
на применении датчиков со встроенными схемами усиления и обработки
сигналов первичных преобразователей и, предпочтительно, датчиков с
цифровым выходом.
При поиске современного электрооборудования для комплектации кранов
собственного производства, нами был проведен анализ нового микропроцессорного
прибора безопасности типа ОГМ240 (ООО НПП "Резонанс",
г.Челябинск), который по идеологии своего построения отличается от
ОНК-140. В приборе ОГМ240 применены "интеллектуальные" датчики
с цифровыми выходами, соединенные между собой и с блоком индикации
при помощи общего однопроводного мультиплексного канала обмена данными.
Каждый датчик (Рис.1) содержит микроконтроллер, осуществляющий обработку
выходного сигнала чувствительного элемента непосредственно в датчиках
- компенсацию смещения нуля, термокомпенсацию, нормализацию уровня
и, при необходимости, фильтрацию выходного сигнала датчика.
 |
|
Рис.1. Типовая функциональная схема цифрового
датчика прибора ОГМ240
|
В датчиках давления в качестве первичных преобразователей используются преобразователи типа Д25, выполненные по технологии КНС (кремний на
сапфире), сертифицированные для применения в атомной промышленности.
Для достижения точности измерений порядка 0,2% в широком диапазоне
температур используется нелинейная двухпараметрическая термокомпенсация
как напряжения смещения нуля, так и чувствительности датчика, реализованная
в цифровой форме. Ее суть заключается в том, что в качестве датчика
температуры используются сопротивления самого тензометрического моста,
а не отдельный датчик температуры, установленный в какой-либо другой
точке датчика или крана.
Настройка прибора ОГМ240 производится электронным цифровым
способом без применения потенциометров, без механической регулировки
положения датчика угла наклона стрелы и не требует вскрытия корпусов
датчиков и блока индикации. В сочетании с применением датчиков с нормализованными
выходными сигналами, настройка смонтированного на кране прибора ОГМ240
на заводе опытным наладчиком выполняется за время, не превышающее
30 мин., что снижает трудоемкость изготовления крана и упрощает его
ремонт в эксплуатации.
В приборе используется модифицированный вариант широко распространенного
в автоэлектронике простого UN-интерфейса (ISO 9141), разработанного
консорциумом авто-производителей - Audi, BMW, Daimler-Chrysler, Volkswagen,
VolvoCar и т.д. и являющегося низкоскоростной альтернативой более
дорогого CAN-интерфейса. Практика показала, что передача данных со
скоростью порядка 20 кбит/с, реализованная по LIN-интерфейсу с помощью
универсальных асинхронных приемопередатчиков (UART) простых микроконтроллеров,
обеспечивает достаточно высокое быстродействие прибора безопасности
в динамических режимах работы крана.
Благодаря применению цифровой передачи данных по соединительным
жгутам на кране, в процессе работы прибора не наблюдается каких-либо
сбоев в этой передаче или искажения передаваемых данных.
Для уменьшения общего количества датчиков - узлов однопроводной
сети, применяются комбинированные датчики, осуществляющие измерение,
преобразование и передачу по мультиплексной линии связи одновременно
нескольких аналоговых и/или дискретных параметров работы крана.
Пример этого - совмещенный датчик длины и угла наклона стрелы, в
котором для измерения длины стрелы используется точный потенциометр,
а угла наклона стрелы - ударопрочный микромеханический инклинометр-акселерометр
промышленного исполнения типа ADXL203.
 |
 |
|
Рис.2. Печатная плата цифрового датчика
прибора ОГМ240
|
Датчики выполнены с использованием минимального количества электронных
компонентов ведущих мировых производителей. Они содержат 3...5 интегральных
микросхем общей стоимостью не более $5, смонтированных на печатной
плате площадью менее 10 см2 (Рис. 2) с использованием прогрессивной
технологии поверхностного монтажа (SMD).
Усложнение датчиков частично компенсируется упрощением блока индикации.
В сочетании с упрощением электрических жгутов и применение современной
элементной базы, это обеспечивает более низкую стоимость прибора
ОГМ240 по сравнению с ОНК-140. Например, по прайс-листам ООО НПП
"Резонанс" и 000 НПП "ЭГО", стоимость прибора ОГМ240 для автомобильного
крана КС-45721 (г/п 25т) примерно на 20% ниже стоимости прибора ОНК-140.
С учетом сильной конкуренции на рынке автомобильных стреловых кранов,
это снижение стоимости прибора для завода-изготовителя кранов является
существенным.
Особенностью прибора ОГМ240 является применение в нем матричного
жидкокристаллического (ЖК) дисплея с подсветкой, обеспечивающего
хорошую видимость отображаемой информации при любой внешней освещенности
прибора, включая работу в темноте и при прямом солнечном освещении,
а также вывод всех необходимых для крановщика аналоговых параметров
с поясняющими надписями на один экран в удобной для него форме. В
этом дисплее соединение ЖК панели с электронной схемой осуществляется
при помощи токопроводной резины - "зебры", что исключает
отказы индикаторов, вызванные растрескиванием стекла у их жестких
металлических выводов и вытекание из индикаторов ЖК материала.
Перед применением приборов ОГМ240 на кранах ОАО "ЧМЗ",
в 2002г. два опытных образца таких прибора были установлены на краны
КС-45721 и направлены на подконтрольную эксплуатацию. После их безотказной
работы в течение 3-х месяцев и положительных отзывов крановщиков
об удобстве работы с ними, было принято решение о проведении приемочных
испытаний ОГМ240 и их установке на краны КС-45721 вместо приборов
ОНК-140.
За период с 2002 по 2006г. на ОАО "ЧМЗ" на краны КС-45721 было установлено
свыше 1000 приборов ОГМ240. Прибор ОГМ240 положительно зарекомендовал
себя в эксплуатации даже с неизбежными для любого нового прибора "детскими
болезнями", имевшими место в 2002г. - в начале его серийного производства.
Реализованная концепция его построения - "интеллектуальность" всех
составных частей и гибкость сетевой структуры, дала возможность не
только оперативно устранить эти "детские болезни", но и с течением
времени непрерывно улучшать технико-экономические характеристики прибора.
За последние годы, в соответствии с предложениями ОАО "ЧМЗ", осуществлялась
планомерная модернизация прибора ОГМ240, базирующаяся на применении
новейших электронных компонентов ведущих зарубежных фирм, преимущественно
США.
|
Прибор ОГМ240 сертифицирован в системе ГОСТ Р и прошел экспертизу
промышленной безопасности. |
С учетом полученного положительного опыта применения этого прибора
на кране КС-45721, все вновь разработанные на ОАО "ЧМЗ"
грузоподъемные краны оборудуются приборами ОГМ240. К ним относятся
кран КС-55730 (г/п 32 т), кран-перегружатель типа КП-32 (г/п 32
т) и стреловые самоходные гусеничные дизель-электрические краны
ДЭК-321 (г/п 32 т) и ДЭК-361 (г/п 36 т).
Непрерывно возрастающие требования потребителей к качеству кранов
мобилизуют конструкторские службы ОАО "ЧМЗ" на проработку новых технических
решений. К таким решениям относятся создание интегрированной системы
защиты и управления крана ДЭК-361, включающей в себя прибор безопасности
ОГМ240 и аппараты управления, встроенные в подлокотники кресла крановщика,
а также создание прибора безопасности ОГМ240, встроенного в приборную
панель крана.
Выполнение этих работ возможно только в условиях тесного взаимодействия
конструкторских служб ОАО "ЧМЗ" и ООО НПП "Резонанс".
Дальнейшее развитие и углубление такого взаимодействия является
залогом повышения конкурентоспособности кранов "Челябинец"
в части их систем защиты и управления.
По материалам всероссийского журнала о грузоподъемной технике
"Все Краны" № 03/03 май 2006
"Опыт применения комплексных приборов безопасности ОГМ240",
А.В. Давыдков, А.Ф.Казанцев (ОАО "Челябинский механический завод")
|
|
 |
Техника