Потапов В.А., к.т.н., ген. директор, Рощин В.А., ООО «ИТЦ «КРОС», ассоциация РОСМА
Обеспечение промышленной безопасности на современном уровне требует новых подходов к оснащению грузоподъёмных машин техническими средствами безопасности. Предлагаемый метод позволит повысить качество работы приборов безопасности за счёт внедрения научно обоснованных алгоритмов, расширения набора источников информации и прогнозирования значений опасных факторов.
Исторически средства безопасности прошли путь от простейших устройств к приборам и, наконец, системам. Устройства реализуют одну из трёх основных функций безопасности: информационную, сигнальную или защитную. Приборы совмещают все три в отношении одного эксплуатационного параметра. Системы контролируют все значимые параметры и управляют работой грузоподъёмных машин (далее – ГПМ) в целом, являясь неотъемлемой частью системы управления.
К настоящему времени зарубежные производители ГПМ уже перешли к широкому внедрению систем безопасности, а вот в отечественной практике системы ещё находятся на старте развития. Основной причиной этого является различие отечественного и зарубежного подходов к оснащению ГПМ средствами безопасности. Зарубежный подход предполагает встраивание системы безопасности в машину ещё на этапе проектирования. Отечественный — оснащение приборами безопасности уже готовой конструкции, что заведомо ограничивает возможности по выбору наиболее подходящих мест установки датчиков и реализации оптимальных режимов управления. При этом потенциал информационной функции безопасности оказывается не раскрытым в силу отсутствия единого информационного пространства ГПМ, так как связи между приборами и их датчиками не выстраиваются.
Потребность в развитии отечественного подхода в сторону повышения осведомлённости персонала о реальном техническом состоянии ГПМ ярко иллюстрирует возрастающий спрос на системы дистанционного мониторинга. Однако появляющиеся системы обладают существенными недостатками (низкое качество информации и ограниченное применение). Это чётко показывает необходимость в разработке нового научно обоснованного подхода к обеспечению промышленной безопасности, учитывающего реалии отечественного краностроения, реализация которого повышала бы состояние защищённости ГПМ и в то же время не являлась бы статьёй расходов для эксплуатирующей организации, а, наоборот, снижала бы затраты на грузовые операции.
ООО «ИТЦ «КРОС» как ведущий производитель приборов безопасности ГПМ накопило многолетний опыт проведения практико-ориентированных исследований и разработки на их основе современных технических решений для кранов мостового типа и других подъёмных средств.
В рамках совместной работы инженеров ООО «ИТЦ «КРОС» и исследовательской группы ведущей кафедры «Подъёмно-транспортные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством доцента, к.т.н. С.Д. Иванова был предложен научно обоснованный метод поддержания работоспособности ГПМ на этапе эксплуатации, позволяющий одновременно повысить безопасность и эффективность работы кранов. Реализация метода предполагает разработку нового поколения приборов безопасности, анализирующих работу машины в реальном времени, прогнозирующих возможные риски и снижающих их.
Исторически средства безопасности прошли путь от простейших устройств к приборам и, наконец, системам. Устройства реализуют одну из трёх основных функций безопасности: информационную, сигнальную или защитную. Приборы совмещают все три в отношении одного эксплуатационного параметра. Системы контролируют все значимые параметры и управляют работой грузоподъёмных машин (далее – ГПМ) в целом, являясь неотъемлемой частью системы управления.
К настоящему времени зарубежные производители ГПМ уже перешли к широкому внедрению систем безопасности, а вот в отечественной практике системы ещё находятся на старте развития. Основной причиной этого является различие отечественного и зарубежного подходов к оснащению ГПМ средствами безопасности. Зарубежный подход предполагает встраивание системы безопасности в машину ещё на этапе проектирования. Отечественный — оснащение приборами безопасности уже готовой конструкции, что заведомо ограничивает возможности по выбору наиболее подходящих мест установки датчиков и реализации оптимальных режимов управления. При этом потенциал информационной функции безопасности оказывается не раскрытым в силу отсутствия единого информационного пространства ГПМ, так как связи между приборами и их датчиками не выстраиваются.
Потребность в развитии отечественного подхода в сторону повышения осведомлённости персонала о реальном техническом состоянии ГПМ ярко иллюстрирует возрастающий спрос на системы дистанционного мониторинга. Однако появляющиеся системы обладают существенными недостатками (низкое качество информации и ограниченное применение). Это чётко показывает необходимость в разработке нового научно обоснованного подхода к обеспечению промышленной безопасности, учитывающего реалии отечественного краностроения, реализация которого повышала бы состояние защищённости ГПМ и в то же время не являлась бы статьёй расходов для эксплуатирующей организации, а, наоборот, снижала бы затраты на грузовые операции.
ООО «ИТЦ «КРОС» как ведущий производитель приборов безопасности ГПМ накопило многолетний опыт проведения практико-ориентированных исследований и разработки на их основе современных технических решений для кранов мостового типа и других подъёмных средств.
В рамках совместной работы инженеров ООО «ИТЦ «КРОС» и исследовательской группы ведущей кафедры «Подъёмно-транспортные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством доцента, к.т.н. С.Д. Иванова был предложен научно обоснованный метод поддержания работоспособности ГПМ на этапе эксплуатации, позволяющий одновременно повысить безопасность и эффективность работы кранов. Реализация метода предполагает разработку нового поколения приборов безопасности, анализирующих работу машины в реальном времени, прогнозирующих возможные риски и снижающих их.
Кран с прибором ОГШ
Ключевым отличием предложенного подхода является использование приборами качественной информации, при этом особое внимание уделяется её объективности, достоверности, полноте и актуальности.
Упомянутые ранее системы дистанционного мониторинга работы кранов получают данные от уже установленных на кран приборов безопасности. Чаще всего существующие на рынке приборы определяют какой-либо эксплуатационный параметр ГПМ по данным только одного датчика, причём без специальных алгоритмов обработки. Это определяет низкую точность измерения и делает невозможным независимое подтверждение соответствия полученных измерений реальным значениям.
Практическая ценность нового подхода заключается в повышении точности измерений, которая достигается за счёт применения современных алгоритмов. Это позволяет адаптировать прибор под динамические процессы каждого конкретного крана и вывести качество выполнения функций безопасности на новый уровень.
Усовершенствованные алгоритмы уже нашли применение в продукции ООО «ИТЦ «КРОС». Благодаря функции динамического прогнозирования ограничители грузоподъёмности линейки ОГШ не только обеспечивают надёжную защиту от отрыва запрещённого груза, но и снижают динамические нагрузки в каждом цикле и, следовательно, увеличивают ресурс крана.
Анемометр АЦ-5 реализует алгоритм прогнозирования скорости ветра, статистически обрабатывая данные о скорости ветра, собранные в процессе работы. Это дало возможность заранее предупреждать крановщика о возможности опасного повышения скорости ветра в течение ближайших десяти минут, обеспечивая временной промежуток для безопасного завершения рабочего цикла и перевода крана в нерабочее состояние.
Упомянутые ранее системы дистанционного мониторинга работы кранов получают данные от уже установленных на кран приборов безопасности. Чаще всего существующие на рынке приборы определяют какой-либо эксплуатационный параметр ГПМ по данным только одного датчика, причём без специальных алгоритмов обработки. Это определяет низкую точность измерения и делает невозможным независимое подтверждение соответствия полученных измерений реальным значениям.
Практическая ценность нового подхода заключается в повышении точности измерений, которая достигается за счёт применения современных алгоритмов. Это позволяет адаптировать прибор под динамические процессы каждого конкретного крана и вывести качество выполнения функций безопасности на новый уровень.
Усовершенствованные алгоритмы уже нашли применение в продукции ООО «ИТЦ «КРОС». Благодаря функции динамического прогнозирования ограничители грузоподъёмности линейки ОГШ не только обеспечивают надёжную защиту от отрыва запрещённого груза, но и снижают динамические нагрузки в каждом цикле и, следовательно, увеличивают ресурс крана.
Анемометр АЦ-5 реализует алгоритм прогнозирования скорости ветра, статистически обрабатывая данные о скорости ветра, собранные в процессе работы. Это дало возможность заранее предупреждать крановщика о возможности опасного повышения скорости ветра в течение ближайших десяти минут, обеспечивая временной промежуток для безопасного завершения рабочего цикла и перевода крана в нерабочее состояние.
Кран с анемометром АЦ-5
Объективность информации обеспечивается расширением датчикового оснащения – один эксплуатационный параметр определяют на основе нескольких независимых источников информации. Естественным образом данный принцип реализуется при объединении всех технических средств крана в единую информационную сеть. Это даст возможность использовать весь объём информации каждым прибором, что позволит вовремя выявлять отказы частей системы и повысить осведомлённость о техническом состоянии ГПМ.
Мы убеждены в том, что внедрение предложенных принципов получения информации значительно повысит ценность регистратора параметров работы. Хотя в настоящее время данный прибор, чаще всего совмещаемый с ограничителем грузоподъёмности и обладающий лишь одним источником информации, используется только при проведении экспертизы промышленной безопасности и расследования аварий, накапливаемая в нём информация может стать основой для мониторинга технического состояния и управления ресурсом всех механизмов и ГПМ в целом. Схема 1.
Мы убеждены в том, что внедрение предложенных принципов получения информации значительно повысит ценность регистратора параметров работы. Хотя в настоящее время данный прибор, чаще всего совмещаемый с ограничителем грузоподъёмности и обладающий лишь одним источником информации, используется только при проведении экспертизы промышленной безопасности и расследования аварий, накапливаемая в нём информация может стать основой для мониторинга технического состояния и управления ресурсом всех механизмов и ГПМ в целом. Схема 1.
Схема 1. Потоки информации на кране
В рамках реализации предложенного метода на кафедре «Подъёмно-транспортные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана были разработаны научно-обоснованный способ расшифровки данных регистратора параметров и перспективная методика планирования ТО и Р, позволяющая перейти от календарного планирования к наиболее экономически целесообразному скользящему, основанному на прогнозировании технического состояния ГПМ. Таким образом, эксплуатирующие организации могут эффективнее использовать технику, снижая затраты, связанные с простоями из-за внеплановых ремонтов и избыточного обслуживания.
Следующим этапом развития данного подхода видится объединение не только отдельных датчиков и приборов безопасности одного крана, но и всех машин на рабочей площадке или терминале. Интеграция данных о техническом состоянии отдельных кранов в общем диспетчерском узле создаёт дополнительный слой управления, позволяя инженерно-административному персоналу принимать своевременные решения о ходе технологических процессов и управлять безопасностью оборудования. Схема 2.
Следующим этапом развития данного подхода видится объединение не только отдельных датчиков и приборов безопасности одного крана, но и всех машин на рабочей площадке или терминале. Интеграция данных о техническом состоянии отдельных кранов в общем диспетчерском узле создаёт дополнительный слой управления, позволяя инженерно-административному персоналу принимать своевременные решения о ходе технологических процессов и управлять безопасностью оборудования. Схема 2.
Схема 2. Распределение информации в соответствии с должностными обязанностями пользователей
На основе запроса организаций, эксплуатирующих ГПМ на контейнерных площадках, в настоящее время ведётся разработка диспетчерской станции, удалённо собирающей показания анемометров и данные о состоянии противоугонных устройств. Такая система позволит не только контролировать своевременное выполнение персоналом требований безопасности при возникновении опасной ситуации, но и с повышенной точностью прогнозировать ветровую обстановку по всей рабочей площадке и оперативно выявлять неисправности отдельных анемометров.
Обобщая многолетние исследования и опыт ведущих организаций отрасли, можно выделить главную тенденцию развития отечественных средств безопасности на этапе создания приборов безопасности нового поколения:
— управление рисками на этапе эксплуатации ГПМ за счёт анализа в реальном времени, прогнозирования технического состояния и управления им. При этом технические средства безопасности становятся поставщиками информации для инженерно-технического персонала, поддерживающего кран в работоспособном состоянии.
Обобщая многолетние исследования и опыт ведущих организаций отрасли, можно выделить главную тенденцию развития отечественных средств безопасности на этапе создания приборов безопасности нового поколения:
— управление рисками на этапе эксплуатации ГПМ за счёт анализа в реальном времени, прогнозирования технического состояния и управления им. При этом технические средства безопасности становятся поставщиками информации для инженерно-технического персонала, поддерживающего кран в работоспособном состоянии.
Прибор УЗОФ-3М (датчик активной мощности)
Основой реализации выявленной тенденции должно стать повышение качества и доступности для потребителей информации технических средств безопасности, достигаемое путём:
Разработанные в тесной связке инженерно-технического центра и ведущей научно-учебной организации теоретические принципы и практические методики, алгоритмы и программы позволяют уже сегодня совершенствовать работу ГПМ, делать её безопаснее и эффективнее.
- расширения датчикового оснащения;
- совершенствования алгоритмов обработки;
- повышения связности между техническими средствами безопасности.
Разработанные в тесной связке инженерно-технического центра и ведущей научно-учебной организации теоретические принципы и практические методики, алгоритмы и программы позволяют уже сегодня совершенствовать работу ГПМ, делать её безопаснее и эффективнее.