УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КРАНАМИ-ТРУБОУКЛАДЧИКАМИ ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ГРУЗОВУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ ТРУБОУКЛАДОЧНОЙ КОЛОННЫ

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению и предназначено для обеспечения грузовой устойчивости комплекта машин трубоукладочной колонны, путем обеспечения допустимой загруженности каждого крана-трубоукладчика и тем самым исключая опрокидывание трубоукладочной колонны.
Известно устройство безопасности крана-трубоукладчика (патент РФ №92652, МПК B66C 23/90, B66C 23/88, B66C 15/00). Однако известное устройство обладает следующими недостатками: устройство не обеспечивает управления краном-трубоукладчиком, а только информирует человека оператора о случившейся перегрузке; пред началом работы система требует ввода информации о типе грунта, по которому движется кран-трубоукладчик, что иногда невозможно выполнить т.к. грунт может меняться в процессе укладки трубопровода; не учитывает характер работы крана-трубоукладчика в составе трубоукладочной колонны.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство защиты крана-трубоукладчика (патент РФ №51607), МПК B66C 23/90). Однако известное устройство обладает следующим недостатком: данное устройство не учитывает расстояния между кранами-трубоукладчиками, не учитывает динамическую составляющую силы, действующей со стороны трубопровода на кран-трубоукладчик.
Технической задачей полезной модели является снижение силовых неуправляемых воздействий на крюковую обойму со стороны трубопровода, возникающих вследствие наезда крана-трубоукладчика на неровности рельефа, динамических колебаний трубопровода, нарушения требуемого расстояния между кранами-трубоукладчиками.
Указанный технический результат достигается тем, что предложено устройство управления кранами-трубоукладчиками, обеспечивающее грузовую устойчивость трубоукладочной колонны, содержащее на каждом кране-трубоукладчике датчик силы на крюке, датчик угла наклона крана-трубоукладчика в поперечной плоскости, датчик угла наклона стрелы, датчик числа оборотов грузовой лебедки, позволяющий вычислять высоту подвеса крюковой обоймы, блок управления с индикатором грузового момента, формирующий управляющее воздействие на грузовую лебедку, которая поднимает или опускает крюковую обойму, отличающееся тем, что введен датчик расстояния до позади идущего крана-трубоукладчика, выход датчика расстояния соединен с одним из входов блока управления, блок управления содержит дополнительный индикатор расстояния до позади идущего крана-трубоукладчика.
Трубоукладочная колонна это сложная динамическая система, которая состоит из взаимодействующих между собой подсистем: кранов-трубоукладчиков, трубы, рельефа поверхности, блока управления и машинистов кранов-трубоукладчиков. На фиг. 1 представлена блок-схема сложной динамической системы «устройства управления кранами-трубоукладчиками, обеспечивающее грузовую устойчивость трубоукладочной колонны».
Подсистемы соединены между собой связями, отражающими прохождение энергетических потоков и информации от блока к блоку. Двойными стрелками представлены многопараметрические связи, тонкими линиями - однопараметрические связи. Подсистемы кранов-трубоукладчиков воспринимают возмущающие воздействия от рельефа поверхности (C2 1 … C2 2n+1). В свою очередь, краны-трубоукладчики воздействуют на микрорельеф (C2 2 … C2 2n). Затем эти воздействия передаются на трубопровод (C3 1 … C3 2n), а труба действует на краны-трубоукладчики (C3 2 … C3 2n), что выводит отдельные краны-трубоукладчики из равновесия. Подсистема блока управления получает информационные сигналы (C1 1 … C1 n) от подсистем кранов-трубоукладчиков и формирует управляющий сигнал (C1), который поступает человеку-оператору (в режиме ручного управления в качестве информационного параметра) или непосредственно на исполнительные механизмы крана-трубоукладчика (в режиме автоматического управления).
В данной системе машинист крана-трубоукладчика может либо осуществлять только контроль, либо быть неотъемлемым звеном устройства управления.
Режим ручного управления: машинисты отдельных кранов-трубоукладчиков получают сигналы отклонения каждого крана-трубоукладчика от заданного оптимального положения (C5 1 … C5 2n) и вручную осуществляют корректировку расстояния между своим и впереди идущим краном-трубоукладчиком и вертикальной координаты крюковой обоймы (C5 2 … C5 2n).
Режим автоматического управления: блок управления формирует и подает управляющие сигналы на исполнительные механизмы (C4 1 … C4 n), изменяя вертикальной координаты крюковых обойм и расстояния между соседними кранами-трубоукладчиками.
Управление краном-трубоукладчиком с целью обеспечения грузовой устойчивости колонны возможно только при наличии непрерывной информации о фактическом положении каждого крана-трубоукладчика в заданной системе координат, силе на крюковых обоймах кранов-трубоукладчиков, высоте подвеса крюковых обойм кранов-трубоукладчиков, вылетах стрел, поперечных наклонах кранов-трубоукладчиков. Схема устройства управления кранами-трубоукладчиками, обеспечивающее грузовую устойчивость трубоукладочной колонны представлена на фиг. 2.
упр
упр
Данное устройство использует следующие первичные информационные параметры, поступающие с датчиков: F - сила на крюке; α - угол наклона КТ в поперечной плоскости; L - расстояния до позади идущего крана-трубоукладчика; n - число оборотов грузовой лебедки крана-трубоукладчика; γ - угол наклона стрелы крана-трубоукладчика. Оно позволяет получить следующие сигналы управления: i - сигнал изменения высоты подвеса крюковой обоймы крана-трубоукладчика, L - сигнал изменения расстояния между кранами-трубоукладчиками.
кт1
кт2
кт3
кт4
кт5
КТ1
КТ2
КТ3
КТ4
КТ5
Функциональная схема алгоритма работы устройства управления кранами-трубоукладчиками, обеспечивающее грузовую устойчивость трубоукладочной колонны, реализующего процесс управления представлена на фиг. 3. Данная схема имеет в качестве входов первичные информационные параметры, измеряемые с помощью датчиков: F1, F2, F3, F4, F5 - силы на крюке; α, α, α, α, α - углы наклона KT в поперечной плоскости; ℓ1, ℓ2, ℓ3, ℓ4, ℓ5, ℓ6 - расстояния между кранами-трубоукладчиками; n, n, n, n, n - числа оборотов грузовой лебедки; V1, V2, V3, V4, V5 - высоты подвеса крюковой обоймы.
КТ
уст
уст
min
ТР
Помимо этого в устройстве используются следующие константы: γ - угол наклона стрелы кранов-трубоукладчиков; M - допустимый момент устойчивости крана-трубоукладчика; α - угол грузовой устойчивости; V- минимальная высота подвеса трубопровода; ℓ - максимальное расстояние между кранами-трубоукладчиками, при котором сохраняется условие локального равновесия трубопровода и допустимая нагрузка на кран-трубоукладчик.
На основании текущих значений первичных информационных параметров сравниваются значения грузового момента крана-трубоукладчика с моментом устойчивости крана-трубоукладчика. Если момент на крюке хотя бы одного крана-трубоукладчика превышает допустимый момент устойчивости, подается сигнал на грузовую лебедку и крюковая обойма опускается.
После чего происходит сравнение текущей высоты подвеса крюковой обоймы с заданной. Если высота подвеса больше заданной, производится сравнение моментов сил, если высота подвеса меньше заданной, подается сигнал позади идущему крану-трубоукладчику на сокращение расстояния до впереди идущего крана-трубоукладчика и снова сравниваются момент на крюке с допустимым моментом устойчивости. Если условие не выполняется, то сигнал на сокращение расстояния повторяется до тех пор, пока условие не выполнится. В случае выполнения условия подается сигнал на грузовую лебедку и поднятие крюковой обоймы, проверяется высота подвеса крюковой обоймы крана-трубоукладчика, происходит срабатывание грузовой лебедки до тех пор, пока высота не достигнет заданного значения. Затем цикл повторяется со сравнения сил на крюках. В случае, если сила на крюке не превышает допустимой нагрузки, сравнивается угол наклона крана-трубойкладчика с углом грузовой устойчивости. В случае невыполнения условия хотя бы на одном кране-трубоукладчике происходит аварийная остановка всех кранов-трубоукладчиков. Если условие выполняется, цикл повторяется.
Таким образом, в заявленной полезной модели решена техническая задача снижение силовых неуправляемых воздействий на крюковую обойму со стороны трубопровода, возникающих вследствие наезда крана-трубоукладчика на неровности рельефа, динамических колебаний трубопровода, нарушения требуемого расстояния между кранами-трубоукладчиками.