TSG 51-2023 и GB/T 3811 для портового козлового крана

Портовый козловой кран — ключевое оборудование для перевалки насыпных и генеральных грузов в портовых терминалах. Национальный стандарт GB/T 17495-2009 «Портовые козловые краны» формирует полную техническую базу для проектирования, производства, инспекции и безопасной эксплуатации данной техники. В статье системно разбираются основные положения стандарта и их практическое применение: область распространения, выбор проектных параметров, требования к характеристикам механизмов, комплектация устройствами защиты, заводские испытания и приёмка.

Область применения и классификация портовых козловых кранов по GB/T 17495

Стандарт GB/T 3811-2008 «Правила проектирования кранов» устанавливает общие комбинации нагрузок и методики расчёта прочности. GB/T 17495 развивает эти положения применительно к портовым козловым кранам, предъявляя специализированные технические требования. Стандарт распространяется на стационарные и рельсовые портальные краны, используемые для перевалки насыпных, генеральных грузов и контейнеров в портовых терминалах. Номинальная грузоподъёмность охватывает 12 типоразмеров: 5 т, 10 т, 16 т, 25 т, 40 т, 63 т, 100 т, 160 т, 250 т, 320 т, 400 т, 500 т.

По конструктивному исполнению стрелового устройства стандарт выделяет две категории: краны с шарнирно-сочленённой стреловой системой (для перевалки насыпных грузов большой грузоподъёмности) и краны с одностреловой системой (для генеральных грузов средней и малой грузоподъёмности). По механизму передвижения — стационарные и рельсовые. По типу грузозахватного органа — крюковые, грейферные и с электромагнитным захватом. Режим работы устанавливается по GB/T 3811 в диапазоне от A4 до A7, при этом для насыпных терминалов типичен A7 (весьма тяжёлый), для генеральных грузов — A5–A6.

Продукция Келуде Тяжёлая Промышленность — портальные краны грузоподъёмностью от 5 т до 100 т — оснащается шарнирно-сочленённой стреловой системой и системой частотного регулирования скорости, обеспечивая полный диапазон режимов работы от A4 до A7.

6 ключевых проектных параметров и выбор режима работы портального крана

GB/T 17495 определяет 6 основных параметров, которые необходимо установить при проектировании и выборе портового козлового крана:

① Номинальная грузоподъёмность Q — по предпочтительному ряду чисел R10 (5 т / 10 т / 16 т / 25 т / 40 т / 63 т / 100 т и т.д.). Для грейферных кранов определяется как сумма массы грейфера и материала, для крюковых — по максимальной массе единичного груза. Келуде Тяжёлая Промышленность рекомендует для насыпных терминалов рассчитывать номинальную грузоподъёмность по формуле: проектная годовая пропускная способность ÷ число рабочих дней в году ÷ число рабочих часов в сутки × коэффициент пиковой нагрузки 1,5.

② Максимальный вылет Rmax — стандартный диапазон от 25 м до 45 м. Определяется как расстояние от кромки причала до наиболее удалённой точки в трюме судна + запас 2 м. Для терминалов, обслуживающих балкеры дедвейтом 100 000 т, обычно выбирается вылет 33–35 м; для судов дедвейтом 50 000 т — 25–30 м.

③ Высота подъёма H — высота подъёма над уровнем рельса обычно составляет 22–35 м (с учётом разницы высот палубы судна и причала), глубина опускания груза ниже уровня рельса — 15–20 м (для работы в трюме). Полная высота подъёма = высота над рельсом + глубина опускания, максимально по стандарту — 55 м.

④ Рабочие скорости механизмов — скорость подъёма 15–90 м/мин (6-ступенчатое регулирование), скорость изменения вылета стрелы 5–60 м/мин, скорость поворота 0,4–1,5 об/мин, скорость передвижения 15–30 м/мин. Выбор скоростей должен обеспечивать баланс между производительностью (требование порта — не менее 600 т/ч) и точностью позиционирования (±50 мм).

⑤ Колея и база — стандартные значения колеи: 6 м, 10,5 м, 12 м; база — не менее 0,25 × колея. Устойчивость портальной конструкции проверяется на максимальное ветровое давление в нерабочем состоянии (обычно 800–1100 Па).

⑥ Максимальная нагрузка на колесо — ≤250 кН/колесо; значение используется для проектирования рельсового основания портала. Требование к равномерности распределения: отклонение нагрузки на колёса одной опоры не должно превышать ±10%.

Точность проектирования, изготовления, сварки и сборки стальной конструкции портового козлового крана

ISO 4306 «Краны. Классификация» регламентирует порядок и методы испытаний кранов. Портовый козловой кран перед отгрузкой с завода-изготовителя должен пройти проверку статическим испытанием (1,25-кратная номинальная нагрузка) и динамическим испытанием (1,1-кратная номинальная нагрузка). Точность проектирования и изготовления стальной конструкции напрямую влияет на оценку результатов испытаний.

Основными компонентами стальной конструкции портового козлового крана являются цилиндрическая опорная рама, поворотная платформа, стрела, балансир и А-образная стойка. Стандарт предъявляет следующие ключевые требования к стальной конструкции:

① Материал — для основных несущих элементов применяется сталь Q345B (≈09Г2С) или Q235B (≈Ст3сп). Материал основного металла в зоне ответственных сварных швов должен пройти испытание на удар при -20°C (условия низких температур при открытой эксплуатации в порту).

② Сварка — ответственные несущие сварные швы подлежат 100% контролю методом УЗК и 10% контролю методом РК. Качество сварных швов должно быть не ниже класса II по ISO 5817. Кольцевые швы цилиндрической опорной рамы требуют предварительного подогрева до 120°C–150°C и последующей дегазации.

③ Точность сборки — соосность шарнирных узлов стрелы ≤2 мм, плоскостность монтажной поверхности опорно-поворотного устройства ≤0,5 мм/м, отклонение пролёта рамы ≤±3 мм (при колее 6 м) или ≤±5 мм (при колее 10,5 м/12 м).

④ Антикоррозия — класс защиты всей машины не ниже C4-M (ISO 12944), для навалочных терминалов рекомендуется класс C5-M. Обработка поверхности — пескоструйная очистка до степени Sa2,5, трёхслойная система покрытия (грунтовка + промежуточный слой + финишный слой), общая толщина сухой плёнки ≥280 мкм.

Стальная конструкция портовых козловых кранов Келуде Тяжёлая Промышленность изготавливается из высокопрочной стали Q345B (≈09Г2С), все ответственные несущие сварные швы проходят 100% контроль методом УЗК, антикоррозионная защита всей машины выполняется по классу C5-M, что обеспечивает срок службы не менее 25 лет в условиях повышенной солевой агрессивности морской атмосферы.

Какие требования к характеристикам 4 основных механизмов портового козлового крана: подъёма, изменения вылета стрелы, поворота и передвижения?

Портовый козловой кран включает четыре основных рабочих механизма: подъёма, изменения вылета стрелы, поворота и передвижения. Стандарт GB/T 17495 устанавливает чёткие требования к параметрам и комплектации каждого механизма:

Механизм подъёма — оснащается двумя независимыми приводами с двойным барабаном, обеспечивающими раздельное управление открытием и закрытием грейфера, а также подъёмом груза. Тормозная система выполнена по схеме двойного торможения с резервированием (рабочий тормоз + аварийный тормоз), коэффициент запаса торможения ≥1,5. Скорость подъёма регулируется частотным преобразователем с плавным пуском: при лёгком грузе автоматически включается ускоренный режим (2×), при тяжёлом — замедленный (0,5×). Коэффициент запаса прочности стального каната n≥6 (для мобильных кранов n≥5, для портовых козловых принимается повышенное значение). Стандартная комплектация Келуде Тяжёлая Промышленность включает частотное регулирование скорости механизма подъёма с ПЛК управлением: при скорости подъёма с полным грузом 60 м/мин точность позиционирования составляет ±30 мм.

Механизм изменения вылета стрелы — реечный или винтовой привод, диапазон изменения вылета — от минимального Rmin до максимального Rmax. Обязательно оснащается двусторонними гидравлическими буферами с ходом буфера ≥200 мм. Скорость изменения вылета стрелы регулируется в диапазоне 5–60 м/мин, оснащена энкодером обратной связи для точной остановки в произвольной точке вылета. Система уравновешивания — комбинация контргруза и траверсы, обеспечивающая колебания потребляемой мощности при полном ходе изменения вылета ≤30%.

Механизм поворота — вертикальный электродвигатель + планетарный редуктор + ведущая шестерня, приводящая во вращение зубчатый венец опорно-поворотного устройства. Опорно-поворотное устройство — однорядное четырёхточечное шариковое (серия 01), расчёт нагрузочной способности выполняется по комбинации нагрузок A согласно стандарту ISO 4301 (аналог GB/T 3811). Тормоз механизма поворота — нормально замкнутый, гидравлического растормаживания, с ручным растормаживающим устройством для удобства монтажа и пусконаладки. Скорость поворота плавно регулируется в диапазоне 0,4–1,5 об/мин, в зоне полного поворота на 360° предусмотрены 4 зоны замедления с концевыми выключателями.

Механизм передвижения — многоопорная балансирная тележечная группа (обычно 8–16 колёс), количество ведущих колёс ≥50% от общего числа. Скорость передвижения 15–30 м/мин, частотное регулирование обеспечивает плавный пуск и плавную остановку. Рельсовый очиститель и буфер — обязательная комплектация. В нерабочем состоянии обязательно оснащается ветровым анкерным устройством и рельсовым зажимом, расчёт ветровой нагрузки выполняется по нормам TJ 7-74 при давлении ветра ≥800 Па.

Требования GB/T 17495 к 5 типам устройств защиты портового козлового крана

Глава 6 стандарта GB/T 17495 устанавливает подробные требования к устройствам защиты. Портовый козловой кран должен быть оснащён следующими 5 типами устройств защиты — все обязательны:

① Ограничитель грузового момента (ОГМ) — при достижении фактическим грузовым моментом 90% от номинального значения подаётся предупредительный сигнал, при 100%–110% автоматически отключаются действия механизмов подъёма и изменения вылета стрелы в сторону увеличения. Точность ограничителя момента: суммарная погрешность ≤±5% (по ГОСТ 12602), калибровка — не реже 1 раза в год.

② Ограничитель высоты подъёма — двухступенчатая защита: первая ступень (верхний концевой выключатель) отключает питание механизма подъёма и активирует тормоз, вторая ступень (аварийный концевой выключатель) отключает общее электропитание. После срабатывания ограничителя безопасное расстояние от верхней точки крюка до барабана составляет ≥3 диаметров стального каната.

③ Индикатор вылета и ограничитель — отображает текущее значение вылета в реальном времени (точность индикации ±2%), в положениях минимального Rmin и максимального Rmax вылета установлены концевые выключатели. Механизм изменения вылета стрелы должен быть оснащён двойной защитой: механическим конечным ограничителем и электрическим концевым выключателем.

④ Ветрозащитное противоскользящее устройство — включает рельсовый зажим (ручной или электрогидравлический) и анкерное устройство (штыревое или тросовое). Усилие зажима рельсового зажима ≥1,2 от максимальной ветровой нагрузки крана в нерабочем состоянии. Анемометр: сигнал тревоги при скорости ветра 20 м/с (8 баллов), автоматическое анкерование при скорости ветра ≥25 м/с (10 баллов). Стандартная комплектация Келуде Тяжёлая Промышленность включает электрогидравлический рельсовый зажим с автоматической системой ветровой защиты, связанной с анемометром.

⑤ Защита от превышения скорости и звуковая и световая сигнализация — механизм подъёма оснащается выключателем превышения скорости: при снижении скорости опускания свыше 115% от номинальной автоматически активируется торможение. Кран оснащается звуковым и световым сигнализатором передвижения, сигнальной лампой поворота, блокировкой посадочного лифта/лестницы. Все устройства защиты подлежат функциональной проверке с записью результатов при каждой смене.

📖 Дополнительные материалы

Портовый козловой кран: ежедневный осмотр и типовые неисправности