Портальный кран GB/T 29560-2013: параметры и требования безопасности

ГОСТ Р 29560-2013 — это общий стандарт на продукцию для портальных кранов, введённый в действие в 2013 году. Портальный кран — это поворотный стреловой кран, под порталом которого могут проходить железнодорожные или автомобильные транспортные средства. Он оснащён четырьмя рабочими механизмами: подъёма, изменения вылета стрелы, поворота и передвижения. Краны данного типа широко применяются для подъёмных работ на портовых терминалах, электростанциях, судостроительных верфях, а также при монтаже зданий и сооружений. По сравнению со специализированным стандартом для портовых кранов ГОСТ Р 17495, данный стандарт имеет более широкую область охвата и применим к проектированию, изготовлению и приёмке всех универсальных портальных кранов. Портальные краны Kelude проектируются и изготавливаются в соответствии с настоящим стандартом.

Классификация по типу и основные параметры

Стандарт классифицирует портальные краны по назначению и типу конструкции на три категории. Универсальные портальные краны — предназначены для общих погрузочно-разгрузочных работ на портовых терминалах и грузовых дворах, номинальная грузоподъёмность от 5 до 100 т, максимальный рабочий вылет от 25 до 45 м. Портальные краны для электростанций — предназначены для монтажа и обслуживания оборудования на гидро- и тепловых электростанциях, грузоподъёмность может достигать 200 т и более, при относительно меньшем вылете стрелы. Судостроительные портальные краны — предназначены для подъёма и стыковки секций корпуса на стапелях, отличаются высокой грузоподъёмностью (100–500 т) и большой высотой подъёма (до 70 м и более). По типу опорно-поворотного устройства стандарт разделяет краны на две конструкции: с поворотной колонной (поворотная часть опирается на портал через колонну) и с поворотной платформой (поворотная часть установлена на поворотной платформе и соединена с порталом через опорно-поворотное устройство). Конструкция с поворотной колонной проще и обладает большей несущей способностью, подходит для крупных портальных кранов. Конструкция с поворотной платформой отличается компактной конструкцией и низким центром тяжести, подходит для средних и малых портальных кранов.

В части основных параметров стандарт устанавливает ряд грузоподъёмностей: 5 т, 10 т, 16 т, 25 т, 40 т, 63 т, 100 т, 160 т, 200 т — всего 9 уровней. Ряд максимальных рабочих вылетов: 20 м, 25 м, 30 м, 35 м, 40 м, 45 м, 50 м — всего 7 уровней. Высота подъёма: для портовых кранов обычно 20–30 м, для кранов электростанций 30–50 м, для судостроительных 50–70 м. Скоростные параметры механизмов: скорость подъёма 10–40 м/мин (двухскоростная конфигурация: низкая скорость для тяжёлой нагрузки, высокая для лёгкой), скорость изменения вылета стрелы 30–60 м/мин, скорость поворота 1,0–2,0 об/мин, скорость передвижения 20–30 м/мин. Режим работы крана в целом — не ниже A6, механизма подъёма — не ниже A7. Строительная высота портала должна обеспечивать необходимый зазор для прохода транспортных средств: не менее 5,5 м для железнодорожного транспорта и не менее 4,5 м для автомобильного. Свободная ширина портала должна учитывать ширину проходящего транспорта плюс безопасное расстояние с каждой стороны.

Требования к металлоконструкции и механизмам

Металлоконструкция портального крана состоит из портала (портальные ноги + нижняя поперечная балка), поворотной платформы, А-образной рамы, стрелы и траверсы противовеса. Стандарт предъявляет требования к прочности и жёсткости основных элементов конструкции. Расчёт прочности портала должен одновременно учитывать вертикальные нагрузки (давление от собственного веса и номинальной нагрузки) и горизонтальные нагрузки (изгибающий момент от ветровой нагрузки и центробежных сил при повороте). Стрела обычно имеет коробчатое или решётчатое поперечное сечение; для стрел длиной более 30 м следует проводить нелинейный анализ устойчивости. Прочность и жёсткость А-образной рамы должны удовлетворять требованиям по максимальному усилию механизма изменения вылета стрелы. Поворотная платформа должна обладать достаточной торсионной жёсткостью и точностью посадочных поверхностей. Устойчивость против опрокидывания портального крана в целом должна рассчитываться для трёх условий эксплуатации: рабочее состояние (номинальная нагрузка при максимальном вылете + ветровая нагрузка), нерабочее состояние (максимальная ветровая нагрузка + собственный вес) и состояние монтажа/демонтажа. Коэффициент устойчивости для этих трёх случаев должен быть не менее 1,4, 1,5 и 1,3 соответственно.

В части механизмов стандарт устанавливает требования к механизму подъёма, механизму изменения вылета стрелы, механизму поворота и механизму передвижения. Механизм подъёма должен быть оснащён двойным тормозом (рабочий тормоз + аварийный тормоз), тормозной момент должен составлять не менее 1,5 от номинального момента подъёма. Отношение диаметра барабана к диаметру каната D/d должно быть не менее 25 (для режима работы A7 и выше). Для механизма изменения вылета стрелы рекомендуется использование зубчатой рейки или гидравлического привода; коэффициент запаса прочности зубчатой рейки должен быть не менее 5. Механизм изменения вылета стрелы должен быть оснащён двусторонним буферным устройством для замедления в конечных точках вылета. Механизм поворота использует планетарный редуктор для привода опорно-поворотного устройства; несущая способность опорно-поворотного устройства выбирается с учётом опрокидывающего момента при максимальном вылете и осевой нагрузки. Механизм передвижения использует раздельный тип привода, каждое ведущее колесо оснащено независимым тормозом. Ветрозащитное предохранительное устройство должно использовать электрический рельсовый зажим, сблокированный с анемометром, для автоматического зажима рельса при превышении рабочей скорости ветра.

Требования к безопасности и электрооборудованию портального крана

Конфигурация устройств безопасности портального крана значительно шире, чем у мостового крана, что обусловлено большим числом механизмов (четыре механизма) и сложными условиями эксплуатации (портовый терминал, высокие ветровые нагрузки). В перечень обязательных предохранительных устройств входят: ограничитель перегрузки (с двойным ограничением по грузоподъемности и вылету), ограничитель высоты подъёма (двойной — механический и электронный), конечный выключатель опускания, концевые выключатели изменения вылета (раздельно для максимального и минимального вылета), ограничитель поворота (ограничение числа оборотов для предотвращения закручивания кабеля), анемометр (сигнализация при скорости ветра свыше 16 м/с, автоматическое отключение рабочего привода при скорости свыше 20 м/с), ветрозащитный рельсовый захват (электрический рельсовый зажим, срабатывающий в паре с анемометром и обеспечивающий автоматическое зажатие при отключении питания), а также кнопки аварийного отключения (в кабине оператора, на поворотной платформе и на земле). Стандарт также требует оснащения портального крана устройством антистолкновения для предотвращения соударения стрел при работе нескольких машин в одной зоне.

В части электрической системы портальный кран получает питание через кабельный барабан: кабель подводится от распределительного щита на причале и автоматически сматывается/разматывается при передвижении крана. Скорость намотки кабельного барабана должна быть согласована со скоростью передвижения крана во избежание обрыва или захлестывания кабеля. Электрическая система управления построена на базе ПЛК, обеспечивающего логическое управление механизмами и диагностику неисправностей. Приводы механизмов оснащены частотным регулированием скорости, что обеспечивает плавный ход и точное позиционирование. Кабина оператора оборудуется системой кондиционирования и отопления для поддержания комфортной температуры. Виброускорение в кабине оператора не должно превышать 0,5 м/с². В электропомещении предусматривается обогрев и осушение воздуха для защиты от солевой коррозии. Степень защиты (IP) электрооборудования, размещаемого на открытом воздухе, — не ниже IP55. Сопротивление защитного заземления портального крана не должно превышать 4 Ом; каждый двигатель механизма оснащается независимой защитой от короткого замыкания и перегрузки. Стандарт также требует установки молниеотвода на кран; сопротивление заземления молниеотвода — не более 10 Ом.

Методы испытаний и заводские приёмочные испытания

Стандарт устанавливает требования к заводским приёмочным испытаниям и приёмочным испытаниям на площадке портального крана. Перед отгрузкой каждый кран подвергается испытанию на холостом ходу: все механизмы непрерывно работают в течение 1 часа на номинальной скорости без постороннего шума и превышения температуры. Испытание номинальной нагрузкой (100% SWL) проводится на каждом характерном вылете: выполняются полные циклы подъема, опускания, изменения вылета и поворота с измерением прогиба главной стрелы и величины проскальзывания тормоза каждого механизма. Динамические испытания проводятся с грузом, составляющим 1,1 от номинального, при максимальных скоростях механизмов — не менее 5 циклов каждого движения; проверяется отсутствие остаточной деформации элементов конструкции и трещин в сварных швах. Статические испытания проводятся с грузом 1,25 от номинального: груз удерживается в положении максимального вылета в течение 10 минут с замером остаточной деформации конструкции. Испытание на устойчивость: при подъеме груза, составляющего 1,4 от номинального, на максимальном вылете кран не должен опрокидываться. Зазор зубчатого венца опорно-поворотного круга механизма поворота измеряется и фиксируется перед отгрузкой и служит базовым значением для последующих проверок.

Испытания и приёмка портального крана

Стандарт устанавливает требования к заводским приёмочным испытаниям и приёмочным испытаниям на площадке портального крана. Перед отгрузкой каждый кран проходит испытание на холостом ходу: все механизмы работают на номинальной скорости в течение 1 часа. Испытание номинальной нагрузкой (100% SWL) проводится на характерных вылетах с выполнением полного цикла операций и измерением прогиба и проскальзывания тормоза. Динамические испытания — с грузом 1,1 от номинального, не менее 5 циклов каждого механизма. Статические испытания — с грузом 1,25 от номинального, выдержка в положении максимального вылета в течение 10 минут. Испытание на устойчивость: при подъеме груза 1,4 от номинального на максимальном вылете кран не должен опрокидываться. Зазор зубчатого венца опорно-поворотного круга измеряется и фиксируется перед отгрузкой как базовое значение для последующих проверок.

Сравнительная таблица ключевых параметров портального крана

В приведенной ниже сравнительной таблице представлены ключевые параметры конфигурации портального крана — для справки персоналу по выбору и эксплуатации.

Часто задаваемые вопросы