Ограничитель перегрузки ОГМ на кране: принцип работы и выбор
? Ограничитель перегрузки измеряет массу единичного груза и применяется на кранах с фиксированной колеёй — мостовых, козловых, с талью. Порог срабатывания: 110% — предупреждение, 125% — принудительное отключение (по ГОСТ 14405-2011 «Краны мостовые общего назначения»); ограничитель грузового момента (ОГМ) вычисляет текущее произведение «груз × вылет» в реальном времени и предназначен для кранов с изменяемым вылетом — стреловых, башенных, мобильных. Остановка выполняется динамически по кривой грузового момента (по ISO 10245-5:2005).
Среди устройств защиты грузоподъёмных машин чаще всего путают ограничитель перегрузки и ограничитель грузового момента (ОГМ). Оба относятся к защите от перегрузки, однако принципиально различаются по принципу действия, области применения, месту установки и методике поверки. В этой статье с инженерной точки зрения подробно сравниваются технические различия двух типов ограничителей — это поможет правильно выбирать и эксплуатировать их при проектировании и техническом обслуживании.
Принцип действия: сравнение ограничителя перегрузки и ОГМ
Ограничитель перегрузки — это устройство защиты, которое измеряет фактическую массу поднимаемого груза, сравнивает её с заданным номинальным значением и при превышении автоматически отключает механизм подъёма или подаёт сигнал тревоги. Принцип работы: тензодатчик (или датчик штифтового типа), установленный на оси концевого шкива или на крюковой траверсе, преобразует усилие от груза в аналоговый сигнал 4~20 мА. Контроллер сравнивает этот сигнал с заданным порогом: при достижении 110% номинальной грузоподъёмности включается звуковая и световая сигнализация и отключается цепь подъёма (цепь опускания остаётся работоспособной); при 125% принудительно обесточивается катушка контактора подъёма — происходит жёсткая остановка. Ключевая логика ограничителя перегрузки — сравнение одного параметра: важна только абсолютная масса текущего груза относительно номинальной грузоподъёмности.
Ограничитель грузового момента (ОГМ) — это устройство защиты, специально разработанное для кранов с изменяемым вылетом стрелы. В отличие от ограничителя перегрузки, ОГМ одновременно учитывает два параметра: массу груза и вылет стрелы. В реальном времени вычисляется произведение «груз × вылет» — фактический грузовой момент, который затем сравнивается с номинальной кривой грузового момента для данного вылета. При достижении 90%~100% номинального момента выдаётся предупреждение; при превышении 100% автоматически блокируются опасные движения (запрещается увеличение вылета и подъём, разрешается уменьшение вылета и опускание). Ключевая логика — динамическое сравнение по кривой момента: один и тот же груз при разных вылетах может быть как допустимым, так и опасным.
Область применения: для каких кранов какой ограничитель
Ограничитель перегрузки применяется на кранах с практически неизменной высотой подъёма и фиксированной точкой приложения нагрузки. Типичные объекты: электрические однобалочные краны типа LD/LX, электрические тали двухбалочные типа LH, мостовые краны общего назначения типа QD, козловые краны типа MH/MG, канатные электрические тали CD1/MD1. Согласно регламенту TSG 51-2023 — специальные технические требования безопасности к грузоподъёмным машинам, мостовые и козловые краны с номинальной грузоподъёмностью >=3т должны быть оснащены ограничителем перегрузки.
Ограничитель грузового момента предназначен исключительно для стреловых кранов с изменяемым вылетом. Типичные объекты: автомобильные краны, гусеничные краны, пневмоколёсные краны, башенные краны, портальные краны, железнодорожные краны, краны-манипуляторы. Согласно ГОСТ 12602-2020 «Устройства защиты от перегрузки грузоподъёмных машин», стреловые краны с номинальной грузоподъёмностью >=3т должны оснащаться ОГМ. Устройства не взаимозаменяемы в своих областях применения: установка ограничителя перегрузки на стреловой кран опасна, поскольку он не учитывает вылет; установка ОГМ на мостовой кран безопасна, но приводит к неоправданным затратам и усложнению настройки.
Датчики и монтаж: сравнение конфигураций
Ограничитель перегрузки — обычно достаточно одного тензодатчика растяжения или датчика штифтового типа. Варианты установки: ① на оси концевого шкива — в штифт оси, через который проходит канат стальной, встраиваются тензорезисторы, измеряющие вертикальную составляющую натяжения каната; подходит для мостовых кранов средней грузоподъёмности 5~32т; ② датчик на крюковой траверсе — на траверсу устанавливается датчик силы, измеряющий непосредственно полную массу груза; применяется на крупнотоннажных кранах типа QD (>=50т); ③ датчик крутящего момента на выходном валу двигателя — нагрузка вычисляется косвенно по крутящему моменту двигателя, не требует изменения механической конструкции; подходит для модернизации старого оборудования, однако точность зависит от колебаний КПД двигателя (+/-5%FS).
Ограничитель грузового момента — требуется как минимум 2–3 датчика, работающих совместно: тензодатчик (измеряет фактическую массу груза) + датчик угла (измеряет угол наклона стрелы) + опционально датчик перемещения (измеряет длину выдвижения стрелы). Тензодатчик обычно устанавливается в корневой оси стрелы или в гидроцилиндре изменения вылета; датчик угла — в шарнире поворота стрелы. Контроллер по таблице кривой нагрузки вычисляет допустимый момент для текущего вылета. Резервирование двухканальной конфигурации (датчики A+B вычисляют одновременно, при расхождении результатов >15% выдаётся сигнал тревоги) стало отраслевым стандартом для ОГМ стреловых кранов.
| Параметр сравнения | Ограничитель перегрузки | ограничитель грузового момента (ОГМ)(LML) |
|---|---|---|
| измерениеПараметр | одиночныйНагрузкаМасса | Нагрузкаxвылет(комбинированныйКрутящий момент) |
| Датчикколичество | 1шт.(тяговое усилие/пальцевый (осевой)) | 2~3шт.(взвешивание+Угол+перемещение) |
| логика управления | Нагрузка>=110%предварительная сигнализация,>=125%отключение | Крутящий момент>=100%остановка опасного направления при достижении граничного значения кривой |
| применимые типы кранов | мостовой/козловой/Электрическая таль | стреловой/башенный/мобильный (самоходный)/портальный |
| место установки | стационарныйось шкива/крюковая траверса/вал двигателя | корень стрелы+Поворотшарнирная точка+гидроцилиндр изменения вылета |
| выходной сигнал | 4~20mAаналоговый+Реленормально закрытый (НЗ) | CAN Шина+многоканальныйРелеступенчатый выход |
| период поверки | каждые6месяцев(регламент TSG 51 — специальные технические требования безопасности-2023) | каждые12месяцев(GB/T 12602-2020) |
| Точностьтребование | +/-3% FS | +/-5% FM(полныйДиапазон ИзмеренийКрутящий момент) |
Настройка порогов и стратегия сигнализации
Стратегия сигнализации ограничителя перегрузки реализована по трём уровням. Предупредительный уровень срабатывает при 90% номинальной нагрузки, активируя жёлтый индикатор для привлечения внимания оператора без отключения питания. Основной уровень срабатывает при 100% номинальной нагрузки, запуская звуковую и световую сигнализацию, но при этом разрешая завершение текущей операции. Принудительное отключение происходит при 110% номинальной нагрузки: размыкается цепь контактора подъёма с самоблокировкой, сброс блокировки возможен только через специальную кнопку. Кроме того, ограничитель перегрузки должен иметь функцию самодиагностики: при включении питания автоматически выдаётся тестовый импульс, имитирующий перегрузку для проверки исправности реле.
Стратегия сигнализации ограничителя грузового момента (ОГМ) является более многомерной. В двухмерной системе координат «нагрузка — вылет» ОГМ определяет три зоны: зелёную зону безопасности (фактический крутящий момент < 90% номинального), жёлтую зону предупреждения (90–100%) и красную зону опасности (>100%). При движении стрелы в опасном направлении (увеличение вылета или подъём), когда система входит в красную зону, данное направление автоматически блокируется, однако обратное движение (уменьшение вылета или опускание) остаётся доступным для безопасной посадки груза. Для автомобильных кранов ОГМ дополнительно различает номинальные кривые крутящего момента для трёх рабочих зон: передней, боковой и задней.
| условие срабатывания | Ограничитель перегрузки реакция | ограничитель грузового момента (ОГМ)(LML) реакция |
|---|---|---|
| 90%номинальная нагрузка | предупреждение жёлтым индикатором | жёлтая зона предупреждения(лёгкое уведомление) |
| 100%номинальная нагрузка | Звуковая и световая сигнализация,разрешение на завершение операции | жёлтая зона предупреждения(усиленное предупреждение),запрет увеличения вылета/Подъём |
| 110%номинальная нагрузка | принудительное отключениеПодъёмразрыв цепи с самоблокировкой | красная опасная зона,блокировка опасного направления,разрешено только уменьшение вылета/Опускание |
| способ сброса | специальная кнопка сброса(физический илиСенсорный Экран) | автоматический сброс(автоматическое снятие блокировки после возврата в безопасную зону) |
| самодиагностикаЧастота | самодиагностика при каждом включении + ручной запуск раз в месяц | каждые4почасовая самодиагностика + ручная проверка перед началом каждой смены |
5. Методика поверки и порядок наладки
Процедура калибровки ограничителя перегрузки — Шаг 1: установить стандартный груз или гидравлическое нагрузочное устройство, предварительно нагрузить на 50% номинальной нагрузки для калибровки смещения нуля тензодатчика. Шаг 2: нагрузить до 100% номинальной нагрузки, регулировкой коэффициента усиления контроллера добиться совпадения выходных показаний с эталонным значением (допустимое отклонение +/-3%). Шаг 3: последовательно нагрузить до 110% и 125% для проверки функций предупреждения и отключения. Шаг 4: снять нагрузку до нуля, проверить погрешность возврата к нулю (смещение нуля <= 1% от диапазона измерений). Протокол поверки должен содержать дату калибровки, номер испытательного груза, фактические значения в каждой контрольной точке, подпись поверителя и храниться не менее одного межповерочного интервала (6 месяцев).
Процедура калибровки ограничителя грузового момента (ОГМ) — более сложная, выполняется при трёх различных вылетах стрелы (минимальный / средний / максимальный). На каждом вылете последовательно нагружают 50% / 75% / 100% / 110% номинального крутящего момента, проверяя точность срабатывания ОГМ при одинаковом значении нагрузки на разных вылетах. Весь процесс калибровки занимает около 2–3 часов, выполняется аккредитованной инспекционной организацией с проставлением штампа в протоколе испытаний. Келуде Тяжёлая Промышленность комплектует все краны, сходящие с конвейера, ограничителями перегрузки, прошедшими заводскую калибровку, и поставляет оборудование вместе с протоколом поверки и руководством по эксплуатации.
6. Типичные ошибки при монтаже и наладке
Ошибка 1: прокладка сигнального провода датчика в одном канале с силовым кабелем — сигнал тензодатчика ограничителя перегрузки и ОГМ представляет собой слабый сигнал милливольтового уровня (обычно 2 мВ/В при возбуждении). При прокладке в одном канале с силовым кабелем PWM от преобразователя частоты электромагнитная наводка индуцирует в сигнальном проводе помехи, в несколько раз превышающие полезный сигнал, что приводит к ложным срабатываниям контроллера или скачкам показаний. Правильное решение — прокладка сигнального кабеля датчика в отдельной стальной трубе с заземлением одного конца. Келуде Тяжёлая Промышленность при заводском монтаже строго соблюдает нормы раздельной прокладки сигнальных и силовых линий, а также предоставляет услуги шеф-монтажа на объекте.
Ошибка 2: пропуск проверки нулевой точки при калибровке — многие специалисты на площадке калибруют только точку полной шкалы, игнорируя ноль. При дрейфе нуля датчика более 1% от диапазона линейность всей шкалы уже нарушена. Каждая калибровка должна начинаться с нулевой нагрузки, с записью показаний нуля и последующим ступенчатым нагружением.
Ошибка 3: проверка ОГМ только при минимальном вылете стрелы — при минимальном вылете номинальный момент максимален, однако если датчик угла имеет смещение нуля при большом вылете, срабатывание защиты по моменту может произойти преждевременно или с задержкой, что делает защиту неэффективной. Необходима полная проверка во всех трёх контрольных точках вылета.
Часто задаваемые вопросы
В: Можно ли на мостовом кране использовать ограничитель грузового момента вместо ограничителя перегрузки?
О: Технически возможно, но нецелесообразно. У мостового крана вылет стрелы фиксирован, поэтому датчик угла в составе ОГМ становится избыточным элементом, увеличивая количество точек отказа и затраты на обслуживание. Регламент TSG 51-2023 прямо требует установки на мостовые краны ограничителя перегрузки, а не ОГМ. Рекомендуется выбирать оборудование в соответствии с нормативными требованиями. Если в перспективе на мостовой кран планируется установка механизма изменения вылета стрелы, можно предусмотреть резервный интерфейс для ОГМ.
В: В чём разница между двумя точками отключения ограничителя перегрузки — 110% и 125%?
О: 110% — это первая точка отключения: разрывается только цепь подъёма, цепь опускания остаётся работоспособной, что позволяет оператору безопасно опустить груз и затем разобраться в причине срабатывания. 125% — точка принудительного отключения: непосредственно обесточивается катушка контактора подъёма с самоблокировкой, сброс возможен только специальной кнопкой сброса. Двухступенчатая защита спроектирована в соответствии с ГОСТ 14405-2011 и обеспечивает жёсткую остановку при экстремальной перегрузке.
В: Почему ограничитель грузового момента должен различать рабочую зону спереди и сбоку?
О: У автомобильного крана опрокидывающий момент спереди и сбоку различается из-за разной колеи аутригеров. Боковая колея аутригеров обычно меньше передней, поэтому устойчивость против опрокидывания в боковом направлении ниже: при одинаковом вылете и длине стрелы номинальный момент сбоку составляет лишь 70–80% от момента спереди. ОГМ с помощью энкодера поворота определяет текущий квадрант работы и автоматически переключается на соответствующую кривую номинального момента, исключая ошибочное срабатывание при боковой работе.
В: Как установить ограничитель перегрузки на действующий кран, если он не был предусмотрен конструкцией?
О: Для оборудования, уже находящегося в эксплуатации, рекомендуем решение на основе датчика крутящего момента на выходном валу двигателя. Оно не требует модернизации конструкции, не изменяет силовую схему механизма подъёма, а монтаж занимает 1–2 дня. Датчик устанавливается на муфте между двигателем и редуктором, точность составляет ±5 % от полной шкалы, что соответствует требованиям регламента TSG 51-2023. После установки необходимо провести первичную поверку в аккредитованной организации и получить соответствующее заключение.
Келуде Тяжёлая Промышленность предлагает полный комплекс услуг по подбору и монтажу устройств защиты для мостовых, козловых и стреловых кранов, включая ограничители перегрузки, ограничители грузового момента (ОГМ), ограничители высоты, путевые выключатели и системы предохранительной блокировки на базе ПЛК. Горячая линия консультаций: 400-086-9590.
