Специальное конструкторс ко-технологическое бюро
башенного краностроения

СКТБ БК

ОЦЕНКА
ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.

МУ 22-28-05-99 *)

_____________

*) С изменением № 1 от 11.03.2002 г.

Москва, 1999

Предисловие

1. Разработан: СКТБ башенного краностроения

2. Разработчики: Л.А. Невзоров, А.И. Инденбаум, П.А. Леонов, Г.Н. Пазельский

3. Введен в действие: с 01.10.99

4. Разработан взамен: с изм. № впервые

Руководящий нормативный документ

Оценка остаточного ресурса грузоподъемных кранов. Методические указания

МУ 22-28-05-99

Дата введения - 99-10-01

1. Введение

1.1. Оценка остаточного ресурса разработана применительно к башенным, стреловым несамоходным, мачтовым кранам и кранам-лесопогрузчикам (в дальнейшем «кранам»), отработавшим нормативный срок службы и согласно РД 10-112-3 подлежащим оценке остаточного ресурса.

1.2. Заложенные в настоящем РД положения могут быть использованы при оценке остаточного ресурса и других кранов.

1.3. Документ разработан на основании и в развитие РД 09-102 и РД 10-112-3 .

2. Термины и определения. Нормативные ссылки

2.1. В настоящем документе приняты следующие термины и определения:

Остаточный ресурс - расчетная величина возможной наработки крана (с момента проведения обследования крана, при котором было принято решение об оценке ресурса, до достижения предельного состояния его несущих металлоконструкций), определяемая с учетом критериев повреждения конструкции.

Показатель группы классификации - показатель режима работы крана ПК, характеризующийся произведением максимального числа рабочих циклов за срок службы N u и номинального коэффициента распределения нагрузок К р .

Параметр технического состояния - показатель, характеризующий способность крана выполнять заданные функции в соответствии с требованиями нормативной и/или конструкторской документации.

Определяющий параметр технического состояния - параметр, изменение которого может привести кран в неработоспособное или предельное состояние.

Предельное состояние - состояние крана, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или неэффективно (по РД 10-112 ч. 1).

Тренд - аналитическое или графическое представление изменения переменной во времени, полученной в результате выделения регулярной составляющей динамического ряда.

Характеристическое число - произведение двух чисел - максимального количества рабочих циклов и номинального коэффициента распределения нагрузок для кранов, характеризующее заданную группу классификации (режима) крана.

В настоящем стандарте использованы ссылки на нормативную документацию, приведенную в приложении.

3. Основные положения

3.1. Оценка остаточного ресурса проводится с целью определения возможности, условий и сроков дальнейшей эксплуатации крана в порядке и сроки, предусмотренные РД 10-112-3 .

3.2. Оценка остаточного ресурса должна проводиться:

по заявке владельца крана;

по решению комиссии, проводившей экспертное обследование, в зависимости от состояния крана;

по дополнительным требованиям СКТБ БК - для кранов повышенного риска (типа КБ-403, КБ-504, КБ-572, КБ-674);

(Измененная редакция, Изм. № ).

при эксплуатации кранов в условиях, не соответствующих паспортным данным;

по заданию органов госгортехнадзора.

3.3. Оценку остаточного ресурса проводят организации, имеющие лицензии на право проектирования (а соответственно и на проведение расчетов) подъемных сооружений и на проведение их экспертного обследования.

3.4. При оценке остаточного ресурса в качестве базовой концепции принимается подход, основанный на принципе «безопасной эксплуатации по техническому состоянию», согласно которому оценка технического состояния объекта осуществляется по параметрам технического состояния, обеспечивающим его надежную и безопасную эксплуатацию в соответствии с нормативной и конструкторской документацией. При этом величина остаточного ресурса оценивается по параметрам технического состояния, изменение которых согласно РД 10-112-3 может привести кран в неработоспособное или предельное состояние.

3.5. Оценка параметров технического состояния (в т.ч. и определяющих параметров) должна проводиться по результатам анализа технической документации проведения экспертного обследования и оперативной диагностики, анализа механических свойств и повреждений элементов крана.

4. Анализ технической документации

4.1. Анализ технической документации крана выполняется с целью выявления наиболее вероятных видов повреждения и элементов, в которых имеется высокая вероятность появления повреждений. При этом выявляются узлы и элементы, имеющие высокий уровень напряжений, узлы, по которым ранее выполнялись ремонты, а также степень загрузки крана и его элементов за срок службы.

4.2. Для проведения анализа технической документации владельцем крана должны быть представлены следующие материалы:

эксплутационные документы на кран и крановый путь (паспорт ПС, руководство по эксплуатации (РЭ) или техническое описание совместно с инструкцией по эксплуатации (ТО), инструкция по монтажу крана (ИМ), проект кранового пути);

акты обследований, предшествующих оценке остаточного ресурса, (со всеми приложениями);

справки о характере проведенных ранее ремонтов и имеющаяся расчетная документация, в т.ч. о капитально-восстановительном ремонте, с сертификатами об использованных металлах;

документы, подтверждающие объем и характер работ, выполненных краном за срок службы.

4.3. Анализ технической документации должен проводиться с учетом банка данных по разрушениям аналогичных конструкций и расчета крана для выявления уровня нагруженности и резервов несущей способности элементов конструкции.

перечня (в табличной форме) узлов и элементов крана (с приложением геометрических схем), у которых в результате особенностей конструкции или технологии изготовления возможность разрушения наиболее вероятна;

списка возможных отступлений в части применения при изготовлении материалов, не заложенных в проекте (расчете) крана;

5. Проведение экспертного обследования

5.1. Целью экспертного обследования должно быть получение информации о фактическом техническом состоянии крана, оценка имеющихся дефектов, выявление причин их возникновения и развития.

5.2. Обследование крана проводится (в соответствии с требованиями РД 10-112-3 для повторного обследования крана) в смонтированном или демонтированном состоянии с учетом замечаний и уточнений, приведенных в настоящем документе.

5.3. При проверке технического состояния особое внимание следует обратить на состояние узлов, близких к своему предельному состоянию (см. п. 4.5.).

5.3.1. В этих узлах должны быть зафиксированы все имеющиеся дефекты как заводского изготовления, так и возникшие в процессе эксплуатации: трещины, погнутости, коррозия, расцентровка осей элементов, величина подрезов, характер сварных швов (выпуклый, вогнутый), непровары, наличие кратеров и т.д.

5.3.2. Особое внимание должно быть обращено на наличие и число ремонтов в зоне размещения узлов, близких к предельному состоянию (или возле них), качество ремонта. Должны быть составлены эскизы отремонтированных узлов для их последующей расчетной оценки с указанием марок примененного металла.

5.4. При обследовании должны быть зафиксированы имеющиеся дефекты и повреждения, в первую очередь, в узлах, подвергшихся капитально-восстановительному ремонту (даже если эти дефекты и повреждения не достигли своих предельных значений).

5.5. При наличии или при имевших место ранее трещинах, износах, погнутостях в несущих металлоконструкциях должны быть выявлены механизм и динамика их образования, характер развития дефектов и повреждений узлов (усталостный, случайный от перегрузки при перевозке или монтаже). Выявленные повреждения фиксируются в табличной форме.

5.6. При наличии регистратора показателей назначения в процессе обследования должны быть сняты и проанализированы записанные регистратором показания.

5.7. При обследовании особое внимание должно быть уделено оценке режима загрузки и использования крана за весь срок его службы как в дореформенный период, так и в настоящее время.

5.7.1. «Справка о характере работ, выполненных краном» может быть составлена по форме прил. Е3 к РД 10-112-3 , но за подписями членов экспертной комиссии, проводящей обследование.

5.8 По результатам обследования составляется проект Акта по форме прил. Л3 РД 10-112-3 , но без заполнения разделов и . Раздел заполняется по усмотрению комиссии. Помимо Акта комиссией подготавливается справка, где отражаются элементы, для которых необходимо провести оценку механических свойств. Анализ металла может не проводиться для тех элементов, у которых расчетные напряжения от собственного веса частей крана и груза не превышают 40 % от расчетного сопротивления по пределу прочности.

6. Проведение оперативной (функциональной) диагностики

6.1. Целью оперативной диагностики является получение объективных данных о техническом состоянии обследуемого объекта и реальных условиях его нагружения.

6.2. Оперативная диагностика выполняется для кранов, оборудованных согласно ПБ 10-382 регистраторами параметров (типа «черный ящик»), обеспечивающими получение и регистрацию информации о работе крана (например, о нагрузках, циклах нагружения, длительности нагружения).

(Измененная редакция, Изм. № ).

6.3. Полученная информация анализируется статистическими методами, согласно паспорту регистратора.

6.4. В случаях, когда отсутствует необходимая информация о нагрузках крана, а также в случаях, когда краны выпускались в единичных экземплярах, кран может быть оснащен измерительной или диагностической аппаратурой с проведением его испытаний согласно РД 22-28-36 .

(Измененная редакция, Изм. № ).

7. Оценка механических свойств металла несущих металлоконструкций

7.1. Оценка механических свойств металла должна проводиться по всем несущим элементам металлоконструкций, предусмотренным Перечнем по п. .

Учитывая, что некоторые элементы крана выполняются составными из проката различных плавок, пробы должны быть взяты из элементов каждой плавки.

7.2. Для оценки механических свойств из исследуемых элементов должны вырезаться пробы металла с последующим выявлением предела текучести и временного сопротивления. Для кранов исполнения У, работающих в зоне ХЛ, должно определяться также и значение ударной вязкости при допустимой температуре нерабочего состояния крана.

7.3. Пробы должны вырезаться на максимальном удалении от мест-концентраторов напряжений.

7.4 С целью исключения потери несущей способности конструкции крана рекомендуется использовать метод микропроб предусмотренный ВРД 22-28-26.

(Измененная редакция, Изм. № ).

7.5. Результаты полученных испытаний проб (предел текучести σ т и временное сопротивление σ в) должны быть сопоставлены с нормативными значениями этих показателей для выявления имеющихся резервов конструкции.

7.6. При положительных результатах оценки остаточного ресурса (по завершении работы) места вырезки проб должны быть отремонтированы с восстановлением несущей способности конструкции.

7.7. По результатам оценки механических свойств подготавливается соответствующее заключение.

8. Анализ данных о загрузке крана и параметрах его технического состояния

8.1. Целью анализа является определение загрузки крана и его максимально нагруженных узлов за срок службы, а также установление фактического технического состояния крана по результатам экспертного обследования.

8.2. Если представленная владельцем информация о загрузке крана вызывает сомнение у членов комиссии, то по данным паспорта и по опросу лиц, занятых обслуживанием крана, определяют объем работ, выполненных краном за срок службы (по числу построенных зданий и соответствующих перебазировок, типу и параметрах зданий, этажности, числу и распределению строительных элементов по массе, особенности организации работ на объекте при монтаже «с колес» или со склада).

8.2.2. При анализе данные по использованию крана сопоставляются с аналогичными данными по другим кранам. Также используются имеющиеся в СКТБ БК данные о распределении, составе и числе элементов для различных типов зданий или грузов на различных типах объектов использования башенных кранов.

8.2.3. По результатам анализа определяются показатели использования, группа классификации согласно ИСО 4301/1 и показатель группы классификации крана.

8.3. В случае, если кран не достиг предельного значения по показателю группы классификации (характеристическому числу), заложенной в паспорте крана, допускается определение возможности дальнейшей эксплуатации крана проводить без расчета остаточного ресурса крана, по балльной шкале предельных оценок дефектов и повреждений отдельных единиц и крана в целом, приведенной в табл. 6 РД 10-112-3 .

(Измененная редакция, Изм. № ).

8.3.1. Если дефекты элементов не достигли предельных значений, указанных для них в приложении ГЗ РД 10-112-3 , то дальнейшая эксплуатация крана по этому критерию не запрещается.

8.3.2. При превышении отдельных дефектов элементов их предельных значений, указанных в приложении Г3 РД 10-112-3 , элементы должны быть подвергнуты ремонту или заменены.

8.3.3. При наличии в креплении отдельных узлов крана (например, башни) значительного числа шарниров, выработка (износ) которых может привести этот узел в неработоспособное состояние (положение), предельное состояние каждого отдельного шарнира при износе, определенном при капитально-восстановительном ремонте, должно быть скорректировано с учетом влияния их выработки на перемещение узлов крана, приводящее кран в неработоспособное или предельное состояние.

(Измененная редакция, Изм. № ).

8.3.4. Если значение оценки дефектов повреждения в сборочной единице крана равно или превышает указанное в табл. 6 РД 10-112-3 значение, сборочная единица подлежит списанию или, в возможных случаях, капитально-восстановительному ремонту.

8.3.5. Если в число сборочных единиц крана, требующих списания, входит две и более базовых сборочные единицы или секции одного узла, то подлежит списанию весь узел (выбраковка башни производится при выбраковке не менее 30 % ее секций);

9.2. При оценке остаточного ресурса, в случае превышения показателя группы классификации, прогнозируется изменение технического состояния 2 х - 3 х - его узлов до достижения ими предельного состояния.

9.3. При прогнозировании развития повреждений производится:

Расчет на усталость элементов, у которых по результатам анализа имеется вероятность усталостного разрушения;

Экстраполяция данных о состоянии элементов, полученных ранее по результатам обследования подобных конструкций с учетом «корытообразной формы» кривой роста интенсивности повреждений со временем и статистических данных о развитии повреждений на аналогичных элементах других кранов.

9.3.1. Расчет на усталость должен проводиться для элементов, согласно Перечню по п. в случае, если по данным обследования подтверждено появление повреждений, носящих усталостный характер, а при проектировании расчеты на усталость не проводились. Если же при проектировании крана проводились расчеты на усталость, эти расчеты должны быть скорректированы с учетом полученных при обследовании данных по эксплуатации крана за пределами его срока службы.

9.3.2. Расчеты на усталость должны проводиться с учетом определенного в результате обследования числа циклов, характера асимметричности цикла, спектра нагрузок, выявленных концентраторов напряжений в максимально нагруженных элементах и фактического расчетного сопротивления элементов.

9.3.3. В расчетах должны учитываться дополнительные напряжения, вызванные отклонениями от правильной геометрической формы и размеров, выявленными при экспертном обследовании и спрогнозированными на период возможной дальнейшей эксплуатации.

9.3.4. Расчеты на усталость должны проводиться по методике СКТБ БК с учетом требований, приведенных в РД 22-166 и РД 2201-6.

9.4. В случае, если за период обследований конструкций , накоплен достаточный объем данных для определения тенденций изменения (тренда) параметров состояния, их графического или аналитического представления на период дальнейшей эксплуатации, могут быть использованы экстраполяционные модели (линейные, степенные и др.) изменения состояния конструкции. Вид функции выбирается, исходя из обеспечения требований к точности прогноза параметров состояния на период Т. Соответствующие примеры использования метода экстраполяции рассмотрены в основных нормативных документах по надежности промышленного оборудования.

9.6. При отсутствии данных по п. могут быть использованы непараметричные методы оценки. При этом учитываются полученные в процессе проведения настоящей работы данные об особенностях конструкции, нагружения и прочих показателей элементов.

9.7. При оценке остаточного ресурса конструкций крана прогнозируется возможность дальнейшей работы крана до достижения скорректированного предельного значения показателя группы классификации или до достижения узлами и элементами их предельного состояния по развитию повреждений, при котором восстановление узла (элемента) практически невозможно или экономически неэффективно.

10. Оформление результатов работы

10.1. При положительной оценке остаточного ресурса составляется Акт по форме прил. Л3 РД 10-112-3 с заключением о допустимости и сроках дальнейшей эксплуатации и приложением отчета по проведению оценки остаточного ресурса.

10.2. При отрицательной оценке Акт не составляется. Работа в этом случае завершается отчетом по проведению оценки остаточного ресурса.

10.3. Отчет должен включать данные, приведенные в настоящем документе, результаты проведенной оценки, расчет остаточного ресурса и рекомендации по возможным предельным срокам дальнейшей эксплуатации крана (или по списанию крана - при отрицательной оценке остаточного ресурса).

10.4. В Акте должны быть указаны:

срок до следующего обследования;

предложения по списанию сборочных единиц (при необходимости);

требования по необходимости и сроках проведения капитально-восстановительного ремонта;

10.5. В случае проведения оценки остаточного ресурса силами специализированной организации, отчеты и Акты по оценке остаточного ресурса должны быть направлены в СКТБ башенного краностроения для пополнения банка данных.

Приложение
(справочное)

Перечень использованной нормативной документации

		«Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».
		« Краны. Классификация. Часть 1. Общие положения».
		«Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России».
		«Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 1. Общие положения».
		«Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы». Часть 3. «Башенные, стреловые несамоходные и мачтовые краны, краны-лесопогрузчики».
	ВРД 22-28-26-98	«Машины грузоподъемные. Временная методика отбора микропроб и определения свойств стальных сварных конструкций».
		«Краны башенные строительные. Нормы расчета».
	РД 2201-6-79	«Краны башенные строительные. Стальные конструкции. Нормы расчета на усталость».
		«Краны грузоподъемные. Типовые программы и методики испытаний».

(Измененная редакция, Изм. № ).

РД 24-112-5Р

Руководящий документ по оценке остаточного ресурса кранов мостового типа

Срок введения 2002 г.

Срок действия до 2007 г.

1. Разработан и утвержден ОАО "ВНИИПТМАШ" г.Москва, ул.Люблинская, 42 тел.351-80-41

2. Разработчики Абрамович И.И., Андреев А.В., Дувидович Д.И., Жуков В.Г., Котельников В.С., Вугальтер С.И., Березин В.Н., Зайцев В.А., Лалаянц Р.А., Липатов А.С.

3. Введен 2002 г. сроком на 5 лет

4. В дополнение РД 10-112-5-97

Согласовано:

Начальник Управления по котлонадзору и надзору за подъемными сооружениями В.С.Котельников 15.10.2002 г.

Утверждаю:

Генеральный директор ОАО "ВНИИПТМАШ" Р.А.Лалаянц 17.09.2002 г.

ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий Руководящий документ (далее - РД) содержит основные указания по выполнению работ, имеющих своей целью оценку остаточного ресурса грузоподъемных кранов мостового типа по критериям безопасности и работоспособности расчетных стальных конструкций, а также - решения вопроса о возможности и условиях продолжении эксплуатации крана.

Настоящий Руководящий документ разработан в соответствии с Законом "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" (Закон принят Государственной Думой 20 июня 1997 г. N 116-ФЗ), постановлением Правительства Российской Федерации от 28.03.01 N 241 "О мерах по обеспечению промышленной безопасности производственных объектов" и указанием Госгортехнадзора России от 04.02.2002 N 03-35/23, а также с учетом требований РД 10-112-5-97 "Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 5. Краны мостовые и козловые."

РД устанавливает порядок и требования к организации и методам выполнения оценки остаточного ресурса, в том числе при проведении экспертизы промышленной безопасности кранов мостового типа с истекшим сроком службы.

РД предназначен для специализированных организаций, занимающихся обследованием (экспертизой) объектов, на которых используются стационарно установленные подъемные сооружения - краны мостового типа, а также для владельцев (независимо от формы собственности организации и/или предприятия) указанных кранов мостового типа.

РД рекомендуется использовать при выполнении работ по страхованию ответственности организаций, эксплуатирующих краны мостового типа, в качестве основы расчетного обоснования отсутствия достижения предельного состояния при назначении остаточного календарного ресурса.
________________
В соответствии с требованиями ст.15 Федерального Закона "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" .

1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем РД используются термины и определения, приведенные в РД 10-112-1, РД 10-112-5-97 , в "Правилах устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов (ПБ 10-382-00)", а также следующие термины и определения:

Дефекты и повреждения - каждое отдельное несоответствие грузоподъемной машины (крана мостового типа), узла, элемента требованиям, приведенным в рабочей (эксплуатационной, технической) или нормативной документации.

Остаточный ресурс календарный - минимальный дополнительный календарный срок службы, назначаемый комиссией по результатам выполнения оценки остаточного ресурса крана мостового типа.

Примечание: Назначаемый остаточный ресурс календарный выполним при условии обеспечения со стороны владельца крана в течение последующего периода эксплуатации наличия исправного и/или работоспособного состояния механизмов, электрооборудования, устройств управления, приборов безопасности и т.д., согласно требований "Правил..ПБ 10-382-00 ".


Оценка остаточного ресурса крана мостового типа - комплекс экспертных и, при необходимости, экспериментальных и расчетных работ, результатом которого является назначение (с заранее принятой вероятностью - 90%) минимального дополнительного календарного срока службы, по истечению которого кран гарантированно не достигнет одного из своих предельных состояний.

Предельное состояние - состояние крана мостового типа, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Работоспособное состояние - состояние крана мостового типа, при котором значения всех его параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствует требованиям нормативной и (или) конструкторской (проектной) документации.

Примечание: В работоспособном состоянии кран может иметь отдельные дефекты и повреждения, не влияющие на его основные показатели назначения и безопасность транспортировки грузов, например, нарушение окраски поверхности, следы начала коррозии, деформации отдельных элементов, износ отдельных деталей не выходящий за пределы допустимого и т.д.

2.2. В качестве критериев предельного состояния металлической конструкции крана принимают возникновение (и развитие до недопустимых пределов) усталостных и других трещин, развитие недопустимых по величине остаточных деформаций, потерю устойчивости, недопустимое уменьшение сечений элементов вследствие их коррозии и/или износа всех видов, а также (наступающее со временем) изменение свойств материала.
________________

2.3. Величину остаточного ресурса конструкции оценивают, сопоставляя фактические показатели несущей способности конструкции (сопротивление усталости, остаточные деформации и др.) с критериями, соответствующими указанным предельным состояниям.

2.4. Предельные величины допустимых дефектов и повреждений принимают в соответствии с требованиями ПБ 10-382-00 , РД 10-112-5-97 , "Руководства (Инструкции) по эксплуатации крана", а также приведенными ниже указаниями.

2.5. Основными исходными данными при оценке остаточного ресурса следует считать не только паспортные характеристики крана (включая и режим работы), но также и данные его фактической эксплуатации (включая фактическую группу режима работы).

Примечание: Для элементов конструкции крана, подвергшихся замене, срок их службы исчисляется с момента их замены.

2.6. Оценку остаточного ресурса рекомендуется начинать с проведения комплекса подготовительных работ. Цель их проведения - предварительная оценка возможности продления срока службы крана, а также объема и стоимости выполнения работ по продлению этого срока.

2.7. После выполнения оценки остаточного ресурса и продления срока эксплуатации крана сохраняются порядок и периодичность проведения обычных обследований для кранов данных условий эксплуатации, предусмотренные РД 10-112-5-97 .

2.8. Оценку остаточного ресурса выполняют только после устранения выявленного дефекта (дефектов и повреждений) расчетных элементов металлической конструкции, включая также и последующую антикоррозийную окраску поврежденных участков.

Расчет остаточного ресурса элементов конструкции, подвергшихся замене или ремонту, должен быть выполнен с учетом реализации принятого проекта ремонта.

2.9. В том случае, если при оценке остаточного ресурса будет принято решение о снижении грузоподъемности крана, это следует выполнять в порядке, установленном "Правилами. ПБ 10-382-00 " для процедуры проведения реконструкции крана.

3. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА

При назначении календарного остаточного ресурса следует учитывать конструктивные особенности крана, а также статистические данные заводов-изготовителей и сведения из информационных писем Госгортехнадзора России о часто встречающихся дефектах и повреждениях, касающихся кранов данной конструкции.

3.1. Экспертный метод оценки остаточного ресурса.

3.1.1. Данный метод предусматривает назначение календарного остаточного ресурса на основе данных о фактической группе классификации крана и результатов проведения оценки его технического состояния при выполнении объема работ и требований, приведенных в РД 10-112-5-97 .

3.1.2. Назначение календарного остаточного ресурса экспертным методом предусматривает использование уточнений при использовании данных оценки фактической группы классификации (режима работы) крана. Так, например, если средние сроки службы стальных канатов (до замены, по данным паспорта крана) механизма подъема меньше 2,5-3 лет, это свидетельствует о достаточно интенсивной работе крана и его фактическая группа классификации очевидно выше 5К, и т.п.
________________
Наиболее объективно это можно сделать с применением данных регистратора параметров, если указанный прибор установлен на кране.

3.1.3. При назначении календарного остаточного ресурса экспертным методом комиссия должна учитывать данные о конструктивных особенностях данного крана, а также статистические данные заводов-изготовителей и данные из информационных писем Госгортехнадзора России о часто встречающихся дефектах и повреждениях, касающихся кранов данной конструкции.

3.1.4. При возникновении сомнений в сохранении крану паспортной грузоподъемности определение календарного остаточного ресурса следует выполнять одним из комбинированных методов.

3.1.5. Экспертный метод оценки календарного остаточного ресурса рекомендуется для кранов групп режима А1-А5.

3.2. Расчетный или Экспериментально-расчетный метод оценки остаточного ресурса.

3.2.1. Данный метод предусматривает назначение календарного остаточного ресурса на основе данных о фактической группе классификации крана, результатов проведения оценки его технического состояния при выполнении объема работ и требований, приведенных в РД 10-112-5-97 , а также работ и требований, приведенных в настоящем РД.

3.2.2. Расчетный или Экспериментально-расчетный метод предусматривает (в общем случае) выполнение следующих этапов:

3.2.2.1. Уточненный расчет фактической группы классификации крана.

3.2.2.2. Уточнение (при необходимости) фактических характеристик механических свойств металла металлических конструкций (выполняется, как правило, для кранов интенсивной эксплуатации, установленных в агрессивных средах или на открытом воздухе в климатических районах ХЛ, а также в случаях, если на металлоконструкции обнаружены многочисленные усталостные трещины или металлоконструкция неоднократно подвергалась ремонту в одних и тех же местах).
________________
В остальных случаях принимаются характеристики, приведенные в соответствующем ГОСТе для данной марки стали.

3.2.2.3. Выполнение общего расчета металлической конструкции крана для наиболее вероятного (по мнению эксперта) сценария развития одного или нескольких предельных состояний.

Примечание. В случае, если в качестве наиболее вероятного предельного состояния выбран критерий усталостной прочности, пример оценки остаточного ресурса приведен в Приложении 1 к настоящему РД.

3.2.2.4. Написание отчета и выводов по результатам оценки остаточного ресурса с конкретными рекомендациями по срокам продления эксплуатации крана.

3.3.2.5. Разработка дополнительных рекомендаций и конструкторских решений по усилению отдельных элементов металлической конструкции с целью обеспечения выполнения рекомендаций комиссии, выполнявшей оценку остаточного ресурса.

Примечание. При наличии данного этапа выполнения работ, обязательства комиссии, проводившей оценку остаточного ресурса по данному конкретному крану, вступают в силу только после выполнения на кране предписанного объема работ по усилению металлоконструкции, который должен быть выполнен с соблюдением установленной разработчиком технологии и надлежащего контроля качества работ.

3.2.3. Расчеты металлических конструкций кранов для последующего назначения календарного остаточного ресурса следует выполнять по методу предельных состояний.

3.2.4. При проведении расчетов металлических конструкций для оценки остаточного ресурса рекомендуется использовать общепринятые в краностроении расчетные случаи сочетания нагрузок, а также рекомендации СТО 24.09-5281-01-93 "Краны грузоподъемные промышленного назначения. Нормы и методы расчета элементов стальных конструкций". В обоснованных случаях, например, для металлургических кранов или кранов большой грузоподъемности могут быть использованы иные расчетные методики, согласованные с Госгортехнадзором России и ОАО "ВНИИПТМАШ".
______________
Вероятно ошибка оригинала. Следует читать: СТО 24.09-5821-01-93 , здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

3.2.5. Величины расчетных сопротивлений и коэффициентов концентрации напряжений при проведении расчетов назначают с учетом механических свойств сталей и рекомендаций СТО 24.09-5281-01-93 "Краны грузоподъемные промышленного назначения. Нормы и методы расчета элементов стальных конструкций".

3.2.6. В обоснованных случаях для назначения календарной оценки остаточного ресурса могут быть также применены отдельные методики расчета элементов крановых металлоконструкций на трещиностойкость (живучесть), согласованные с Госгортехнадзором России и ОАО "ВНИИПТМАШ".

3.2.9. Оценка величины остаточного ресурса Расчетным или Экспериментально-расчетным методами может выполняться только в тех случаях, когда на основании документально подтвержденной информации (подробнее см. об этом в разделе 4 данного РД) могут быть определены показатели нагруженности расчетных элементов конструкции (с учетом динамических, технологических, ветровых и др. нагрузок), за период с начала эксплуатации крана до момента проведения определения остаточного ресурса.
________________
Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

При наличии на кране регистратора, следует использовать данные о нагруженности крана, записанные указанным прибором, как наиболее объективные.

Основанием для расчета может быть также установленный экспериментальным путем уровень накопления внутренних повреждений материала расчетных элементов металлических конструкций.

Примечания: 1. Расчет должен базироваться не на проектных, а на фактических данных об особенностях расчетных элементов конструкции данного крана, включая учет влияния имеющихся (отремонтированных) дефектов и повреждений.

2. Справка владельца крана, форма которой предусмотрена РД 10-112-5-97 , без дополнительных сведений (отчетных данных о наработке крана по годам его эксплуатации, документально подтвержденной информации о величине и характере распределения грузопотоков на объекте, и т.п.) не может рассматриваться в качестве объективных исходных данных для расчета.

3. При наличии статистической информации об изменении состояния расчетных конструкций кранов конкретных типов (например, о темпах развития повреждений), последняя также может быть использована для определения величины остаточного ресурса.

3.2.10. При выполнении оценки величины остаточного ресурса кранов, имеющих паспортную группу классификации А6 и выше , а также обслуживающих технологические процессы, связанные с интенсивной эксплуатацией крана, вне зависимости от фактической загрузки крана (например, простоев, определяемых неритмичной поставкой сырья и/или материалов) искусственное снижение группы классификации крана не разрешается .

4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЕЛИЧИНЫ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА

Все исходные данные, которые будут необходимы для оценки остаточного ресурса тем или иным методом в общем случае можно разделить на данные, принимаемые по представляемой владельцем документации (или предоставляемые владельцем крана), а также дополнительные данные, полученные комиссией в ходе выполнения работ по оценке остаточного ресурса при непосредственном обследовании крана (данные о фактической группе классификации, техническом состоянии обследуемого крана и т.д.).

4.1. Данные, принимаемые по представляемой владельцем крана документации.

4.1.1. Тип крана, номера крана (заводской, регистрационный, владелец крана).

4.1.2. Грузоподъемность (для главного и вспомогательного механизмов подъема).

4.1.3. Классификационная группа режима работы крана по паспорту (режимы механизмов подъема), установленный срок службы.

4.1.4. Предприятие-изготовитель, год выпуска крана и пуска его в эксплуатацию.

4.1.5. Пролет, высота подъема, вылеты консолей (при наличии консолей), база крана, колея грузовой тележки, подходы крюка (крюков), скорости рабочих движений, вид регулирования скоростей. Масса крана общая и его основных узлов (при наличии).
[email protected]

Если процедура оплаты на сайте платежной системы не была завершена, денежные
средства с вашего счета списаны НЕ будут и подтверждения оплаты мы не получим.
В этом случае вы можете повторить покупку документа с помощью кнопки справа.

Произошла ошибка

Платеж не был завершен из-за технической ошибки, денежные средства с вашего счета
списаны не были. Попробуйте подождать несколько минут и повторить платеж еще раз.

Территориальный уполномоченный орган Единой системы оценки соответствия на объектах, подконтрольных Ростехнадзору
ИКЦ «Альтон»

Экспертные организации, оформляющие Акт технического обследования грузоподъемного крана после отработки нормативного срока, в котором указано на полное отсутствие дефектов или несоответствий, преднамеренно вводят владельца подъемного сооружения в заблуждение о фактическом состоянии крана.

По статистике, до истечения нормативного срока службы выходят из строя до 20% кранов, но значительное их количество сохраняют свою работоспособность и после окончания этого срока. Это связано с тем, что металлоконструкции кранов изготовляются с достаточным запасом прочности и обладают высокой надежностью при нормально функционирующей системе обслуживания и надзора. Кроме того, большинство кранов, особенно мостового типа, эксплуатируются со значительной «недозагрузкой». Например, мостовой кран грузоподъемностью 50/12,5 т, согласно справке о работе крана, представленной владельцем грузоподъемной машины, за период эксплуатации был загружен только на 50% и, естественно, не в полной мере выработал установленный ресурс.

Указанные факторы учитываются при проведении экспертизы промышленной безопасности кранов, выработавших нормативный ресурс. В результате экспертизы принимается одно из решений: вывод из эксплуатации, необходимость ремонта, продолжение эксплуатации с продлением срока службы кранов. Решение о продлении срока эксплуатации принимается на основе оценки, а также при необходимости расчета остаточного ресурса.

Для выполнения комплекса работ по экспертизе промышленной безопасности и определения остаточного ресурса подъемных сооружений, отработавших нормативный срок эксплуатации, в качестве нормативной базы применяются следующие документы: Федеральный закон № 116-ФЗ от 21.07.1997 г. с изм., ПБ 03-246-98 с изм., РД 03-298-99 с изм., РД 10-528-03, методические указания РД 10-112 (части 1-9), а также сравнительно новые методики оценки остаточного ресурса РД 24-112-5Р, МУ 36.22.16-02, МУ 36.22.15-02, РД НИИ Краностроения -10-07.

В соответствии с этими документами этапы проведения экспертизы промышленной безопасности жестко регламентированы. Качество проведения экспертных работ зависит от полноты и последовательности выполнения всех этапов.

На первом – предварительном этапе, после обращения заказчика в экспертную организацию, проводятся переговоры для информирования заказчика о порядке проведения экспертизы, а также для обсуждения вопросов, касающихся ее проведения, в том числе содержание и ход экспертизы, подготовка к проведению экспертизы на месте.

На втором этапе производится составление заявки или плана-графика проведения экспертизы, заключение договора, обсуждение условий проведения обследования.

Третий – основной этап включает в себя изучение экспертами эксплуатационной и другой технической документации, документации по организации надзора за безопасной эксплуатацией грузоподъемных машин, выезд специалистов на объект и проведение полного комплекса работ по техническому диагностированию с применением методов неразрушающего контроля (ультразвуковая дефектоскопия и толщинометрия, вихретоковый и капиллярный контроль, магнитная дефектоскопия канатов, твердометрия и др.). Совокупность применяемых при обследовании технических средств и методов контроля должна обеспечивать максимальную выявляемость дефектов металлоконструкции, неисправностей систем и механизмов. С помощью новейшего приборного оснащения эксперты выявляют невидимые невооруженным глазом дефекты конструкций и несоответствия структурного состояния материалов, применяемых в техническом устройстве, из-за которых может произойти любая авария, вплоть до внезапного лавинообразного разрушения конструкции.

Достоверность и объективность полученных результатов в определяющей степени зависят от квалификации и ответственности специалистов, проводящих обследование. На приведенных фотографиях показаны только несколько из многих тысяч дефектов, обнаруженных специалистами ИКЦ «Альтон» при диагностировании подъемных сооружений. Каждый из обнаруженных и устраненных дефектов – это предотвращенные авария или несчастный случай.

По результатам технического диагностирования составляется Ведомость дефектов Акта обследования с планом и сроками выполнения мероприятий, необходимых для завершения процесса экспертизы. Акт обследования подписывают в двустороннем порядке представитель экспертной организации и владелец грузоподъемной машины. После этого владелец грузоподъемной машины должен выполнить все мероприятия по устранению замечаний, указанных в Ведомости дефектов, и уведомить об этом экспертную организацию. В соответствии с требованиями п. 4.2.4. ПБ 03-246-98 срок проведения экспертизы не должен превышать трех месяцев. В случае несвоевременного устранения замечаний или несвоевременного сообщения об их устранении потребуется повторное проведение экспертизы.

Многолетний опыт работы экспертов ИКЦ «Альтон» свидетельствует о том, что практически не существует технических устройств, которые после отработки нормативного срока находятся в абсолютно исправном состоянии. Поэтому Акт технического обследования, в котором указано на полное отсутствие дефектов или несоответствий, зачастую является свидетельством не столько хорошего технического состояния грузоподъемной машины и безукоризненной организации эксплуатации, сколько вызывает сомнение в компетентности и добросовестности специалистов экспертной организации, выполнявших обследование. Это вводит владельца в преднамеренное заблуждение о состоянии крана и действительном положении дел.

На последнем – четвертом этапе экспертная организация оформляет Заключение экспертизы промышленной безопасности и выдает его владельцу. Владелец в течение месяца направляет Заключение в территориальный орган Ростехнадзора для регистрации и утверждения.

В последнее время все более остро поднимается вопрос оценки и расчета остаточного ресурса грузоподъемных кранов. При экспертном обследовании в соответствии с методиками, разработанными головными институтами краностроения (ВНИИПТМАШ, ВНИИстройдормаш, СКТБ башенного краностроения и др.), проводится оценка дефектов несущих металлоконструкций крана в баллах. Но даже если допустить, что выявлены все дефекты, этого недостаточно для того, чтобы с большой достоверностью гарантировать безопасную эксплуатацию грузоподъемных машин на довольно продолжительный срок. При применении этого способа оценки существует вероятность того, что к эксплуатации будет допущен небезопасный кран или, наоборот, краны, которые могли бы еще работать, но которые рекомендуется списывать.

Поэтому бывает необходимо после окончания нормативного срока службы крана определять остаточный ресурс – расчетную величину наработки грузоподъемной машины с момента проведения обследования до достижения предельного состояния ее несущих металлических конструкций по критериям усталости.

Основной проблемой при решении задачи оценки остаточного ресурса является отсутствие достоверных данных о нагрузках и условиях эксплуатации крана за весь период его работы. Выходом из этого положения могло бы стать оснащение крана прибором регистрации параметров его работы, но лишь для будущей оценки остаточного ресурса вновь выпускаемых кранов после отработки ими нормативного срока службы. Для кранов, эксплуатируемых десятки лет, прибор регистрации параметров не даст полной информации об истории нагружения. Получив с помощью прибора регистрации параметров данные за последний период эксплуатации крана, можно отследить динамику развития повреждения для того, чтобы в дальнейшем сделать обоснованный прогноз, когда повреждение достигнет критической величины.

Существует несколько способов расчета остаточного ресурса: расчет на сопротивление усталости, который включает проверку на неограниченную долговечность, уточненный расчет на ограниченную долговечность и проверку долговечности узлов местного нагружения.

Фото 4. Трещина по сварному шву подкоса башни крана

Для определения остаточного ресурса кранов мостового типа эксперты в настоящее время используют методику расчета по критериям сопротивления усталости и трещиностойкости металлоконструкций. Владельцам таких кранов при составлении графиков проведения экспертизы промышленной безопасности необходимо планировать после повторного четвертого обследования проведение расчета остаточного ресурса крана по указанным критериям. Однако данная методика не применима для решетчатых (ферменных) конструкций козловых кранов. Для этих конструкций необходима иная методика, основанная на усложненном расчете методом конечных элементов.

При определении остаточного ресурса по наработке (характеристическому числу) календарный остаточный ресурс порой составляет несколько десятков лет. Однако в соответствии с требованиями РД 24-112-5Р эксперт даже при самом благоприятном сочетании эксплуатационных факторов вправе назначить календарный остаточный ресурс не более 20 лет. Владельцам подъемных сооружений необходимо планировать замену оборудования, не дожидаясь окончания назначенного срока.

Не все экспертные организации квалифицированно выполняют работы по расчету остаточного ресурса, ограничиваясь лишь оценкой состояния несущих металлоконструкций в баллах, которая не дает полной информации о необходимости выполнения расчета остаточного ресурса.

При выборе экспертной организации владельцам подъемных сооружений необходимо руководствоваться не ценой, а компетентностью подрядчика, качеством выполняемых работ и достоверностью полученных результатов.

1. Экспертиза технических устройств – процедура оценки соответствия технических устройств и оборудования федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности, если техническим регламентом не установлена иная форма оценки.

Экспертиза промышленной безопасности технических устройств проводится:

до начала применения на опасном производственном объекте - если техническое устройство отсутствует в перечне машин и оборудования к техническому регламенту, подлежащих сертификации или декларированию, проводится экспертиза промбезопасности технического устройства;

по истечении срока службы технического устройства, установленного производителем (продление остаточного ресурса оборудования) ;

при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого технического устройства, если фактический срок его службы превышает двадцать лет ;

после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов ;

после аварий или инцидентов на опасном производственном объекте, в результате которых проводился восстановительный ремонта поврежденного технического устройства .

Проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств состоит из изучения и анализа технической документации, диагностирования, выработки мероприятий, учитывающих предотвращение износа, замену износившихся деталей и рекомендаций по эксплуатации устройства.

В соответствии со статьей 7 Федерального закона ФЗ-116технические устройства, которые применяются на опасных производственных объектах с 01.01.2014 г., подлежат экспертизе промышленной безопасности, если техническим регламентом не установлена иная форма оценки соответствия указанного устройства обязательным требованиям. Так же экспертизе подлежит все то оборудование, которое эксплуатировалось и поставлялось до 01.01.2014 г. и на которое не распространяется техрегламент.

1.1 Экспертиза пб подъемных сооружений, применяемых на опо.

а) грузоподъемные краны всех типов;

б) мостовые краны штабелеры;

в) краны-трубоукладчики;

г) краны-манипуляторы;

д) строительные подъемники;

е) подъемники и вышки, предназначенные для перемещения людей;

ж) грузовые электрические тележки, передвигающиеся по надземным рельсовым путям совместно с кабиной управления;

з) электрические тали;

и) краны-экскаваторы, предназначенные только для работы с крюком, подвешенным на канате, или электромагнитом;

к) сменные грузозахватные органы (крюки, грейферы, магниты) и съемные грузозахватные приспособления (траверсы, грейферы, захваты, стропы), используемые совместно с кранами для подъема и перемещения грузов;

л) тара для транспортировки грузов, отнесенных к категории опасных, за исключением специальной тары, применяемой в металлургическом производстве (ковшей, мульдов), а также специальной тары, используемой в морских и речных портах;

м) специальные съемные кабины и люльки, навешиваемые на грузозахватные органы кранов и используемых для подъема и перемещения людей;

н) рельсовые пути (для опорных и подвесных ПС), передвигающихся по рельсам.

ПС подлежит экспертизе промышленной безопасности:

1) до начала применения на ОПО ПС, изготовленных для собственных нужд;

2) по истечении срока службы или превышении количества циклов нагрузки такого ПС, установленных производителем;

3) при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого ПС, если фактический срок его службы превышает 20 лет;

4) после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого ПС, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых было повреждено такое ПС.

При проведении экспертизы промышленной безопасности ПС в 4м случае, должны быть выполнены следующие работы:

полное техническое освидетельствование;

оценено качество завершенного монтажа, ремонта, реконструкции ПС;

оценена комплектность и работоспособность системы управления, указателей, ограничителей и регистраторов;

проверена комплектность и качество болтовых соединений;

подтверждено качество ремонта, реконструкции ПС либо указано на приостановку эксплуатации ПС и отправку его на исправление отмеченных несоответствий, либо разрешена дальнейшая эксплуатация ПС со снижением показателей назначения ПС (например, грузоподъемности, скоростей механизмов).

Оценка соответствия и работоспособности указателей, ограничителей и регистраторов ПС при проведении экспертизы промышленной безопасности включает проверки:

а) световых и звуковых указателей;

б) ограничителя грузоподъемности (ограничителя грузового момента, ограничителя предельного груза, в зависимости от типа ПС);

Проверка ограничителя грузоподъемности осуществляется с использованием грузов или аттестованного устройства нагружения иного типа, имеющего погрешность не более 3-х процентов.

Если грузоподъемность ПС изменяется в зависимости от вылета, положения грузовой тележки или пространственного положения иного элемента ПС, то проверка ограничителя грузоподъемности (ограничителя грузового момента) проводится не менее чем в трех точках его грузовой характеристики.

У вновь смонтированного ПС, имеющего несколько грузовых характеристик, проверку ограничителя грузоподъемности (ограничителя грузового момента) следует осуществлять для фактической конфигураций ПС и всех режимов работы ограничителя грузоподъемности (далее - ОГП).

В случае изменения конфигурации (схем запасовок, стрелового оборудования) проверки должны быть проведены повторно.

Эксплуатация ОГП с фактическом режимом работы для меньшей грузоподъемности при ошибочно или принудительно включенном режиме работы для большей грузоподъемности должна быть исключена.

При выполнении проверки проверяется автоматическое отключение всех механизмов ПС (за исключением работы механизмов на опускание груза и уменьшения грузового момента).

Автоматическое отключение механизмов должно происходить при достижении допустимой перегрузки, указанной в паспорте ПС, но не превышающей:

1) 15 процентов - для башенных (с грузовым моментом до 20 тонно-метров включительно) и портальных кранов;

2) 25 процентов - для кранов мостового типа (при этом не должно наблюдаться отрыва груза от земли);

3) 10 процентов - для остальных кранов, включая краны-трубоукладчики, подъемники (вышки) и краны-манипуляторы (кроме кранов мостового типа).

После срабатывания ограничителя грузоподъемности проверяется невозможность включения всех механизмов ПС, кроме опускания груза или уменьшения грузового момента.

в) ограничителя предельного верхнего положения грузозахватного органа, а также его предельного нижнего положения, если это предусмотрено конструкцией ПС;

Проверка ограничителя предельного верхнего положения грузозахватного органа осуществляется путем контроля с замером расстояния между верхней точкой грузозахватного органа и упором или нижней частью металлоконструкции (после остановки механизма). Данная проверка должна проводиться без груза.

Проверка ограничителя нижнего предельного положения грузозахватного органа осуществляется путем контроля остановки механизма опускания грузозахватного органа после срабатывании концевого выключателя и фактического запаса длины грузового каната после этой остановки. Если отсутствуют сведения по запасу каната в эксплуатационной документации, на барабане должно оставаться не менее полутора витков, не считая длины каната под зажимами.

г) ограничителя перемещения груза в запрещенной зоне (например, над кабиной стрелового крана на автомобильном шасси);

д) регистратора параметров (в том числе входящих в его состав часов и календаря реального времени);

е) защиты от опасного приближения к линии электропередачи (ЛЭП);

ж) координатной защиты;

з) блокировок;

и) ловителей, аварийных остановов, выключателей безопасности, ограничителей скорости подъемников;

к) устройства ориентации пола люльки подъемника (вышки) в горизонтальном положении во всей зоне обслуживания;

м) устройства блокировки подъема и поворота колен при не выставленном на опоры подъемнике (вышке), кроме винтовых опор, устанавливаемых вручную;

н) устройства аварийного опускания люльки подъемника (вышки) при отказе гидросистемы, электропривода или привода гидронасоса;

о) устройства, предназначенного для эвакуации рабочих из люлек, находящихся ниже основания, на котором стоит подъемник (вышка);

п) устройства, предохраняющего выносные опоры подъемника (вышки) от самопроизвольного выдвижения (поворота) во время движения подъемника (вышки);

р) устройством (указателем) угла наклона подъемника (вышки);

с) системы аварийной остановки двигателя с управлением из люльки и с нижнего пульта подъемника (вышки), которая должна быть снабжена кнопками "Стоп".

Проверки, не указанные выше, проводятся по требованию эксплуатирующей организации, если проверяемый параметр или проверяемая характеристика дополнительно приведены в паспортах указателей, ограничителей и регистраторов или в паспорте ПС.

Результаты проверки работоспособности после проведения всех видов испытаний ограничителей и указателей в эксплуатации оформляется актом, являющимся неотъемлемым приложением к паспорту ПС.

1

В статье рассматривается метод оценки остаточного ресурса грузоподъемных машин, который заключается в поиске оптимального способа анализа остаточного ресурса грузоподъемных машин на основе применения временных рядов. Актуальность проблемы исследования состоит в предсказании периодов эксплуатации грузоподъемных механизмов без необходимости проведения ремонтных работ и замены комплектующих частей, а также оценке факторов, влияющих на степень износа грузоподъемных механизмов. Внедрение аналитики в оценку остаточных ресурсов грузоподъемных механизмов позволит повысить точность расчетов, которая напрямую влияет не только на прибыль компании, связанную с качеством и сроком эксплуатации машины, но и порой влияет на жизнь сотрудников, непосредственно работающих с грузоподъемными механизмами. Помимо этого, автоматизация оценки остаточного ресурса позволит сократить время приготовления готового паспорта ГПМ.

линейная регрессия

логистическая регрессия

режим нагружения

класс использования

временные ряды

грузоподъемные машины

остаточный ресурс

1. Александров М.П., Колобов Л.Н., Лобов Н.А. Грузоподъемные машины: учеб. для вузов. – М. : Машиностроение, 1986. – 400 с.

2. Афанасьев В.Н. Анализ временных рядов и прогнозирование: учеб. – М. : Финансы и статистика, 2010. – 179 с.

3. Лукашин Ю.П. Адаптивные методы краткосрочного прогнозирования временных рядов: учеб. – М. : Финансы и статистика, 2000. – 416 с.

4. РД26.260.004-91. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования по изменению параметров его технического состояния при эксплуатации.

5. РД 09-102-95. Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России.

Введение

Остаточный ресурс ГПМ (грузоподъемного механизма) это - расчетная величина наработки грузоподъемной машины (с момента проведения экспертизы) до достижения предельного состояния ее базовых частей (несущих металлических конструкций) по критериям усталости. Суть оценки остаточного ресурса крана изначально заключается в определении группы классификации режима крана. Для определения группы классификации принимают во внимание класс использования и режим нагружения крана.

Определив и рассчитав остаточный ресурс, можно перейти к анализу полученных данных с помощью временных рядов. Логистическая регрессия используется для предсказания вероятности возникновения некоторого события, в связи с чем становится возможным предположить когда и при каких заданных условиях возникнет та или иная ситуация. В случае расчета остаточного ресурса крана становится возможным осуществить прогноз, в рамках которого владельцу ГПМ будет известен период эксплуатации машины. Линейная регрессия позволяет оценить степень зависимости одной переменной от другой или ряда других переменных. Отсюда следует, что в случае применения линейной регрессии сотрудники экспертных организаций имеют возможность оценить факторы, влияющие на ГПМ в целом.

Цель проведенного исследования заключается в поиске оптимального способа анализа остаточного ресурса грузоподъемных машин на основе применения временных рядов.

Актуальность данной проблемы состоит в предсказании периодов эксплуатации ГПМ без необходимости проведения ремонтных работ и замены комплектующих частей, а также оценки факторов, влияющих на степень износа ГПМ.

Расчет остаточного ресурса грузоподъемных машин

Разработка метода анализа остаточного ресурса при помощи временных рядов является весьма рациональным решением поставленной цели. Внедрение аналитики в оценку остаточных ресурсов грузоподъемных механизмов позволит повысить точность расчетов, которая напрямую влияет не только на прибыль компании, связанную с качеством и сроком эксплуатации машины, но и порой влияет на жизнь сотрудников, непосредственно работающих с грузоподъемными механизмами. Помимо этого, автоматизация оценки остаточного ресурса позволит сократить время приготовления готового паспорта ГПМ.

Остаточный ресурс ГПМ это - расчетная величина наработки грузоподъемной машины (с момента проведения экспертизы) до достижения предельного состояния ее базовых частей (несущих металлических конструкций) по критериям усталости.

Суть оценки остаточного ресурса крана изначально заключается в определении групп классификации режима крана. Для определения групп классификации принимают во внимание класс использования и режим нагружения крана. Класс использования любого из кранов зависит от общего числа рабочих циклов в течение срока службы крана и определяется по таблице 1.

Таблица 1 - Класс использования кранов

Класс использования	Максимальное количество рабочих циклов	Примечание
		Нерегулярное использование
		Регулярное использование в легких условиях
		Регулярное использование с перерывами
		Регулярное интенсивное использование
		Интенсивное использование
	Более 4*106

Режим нагружения связан со среднекубическим значением нагрузки на крюке в усредненном рабочем цикле (с номинальным коэффициентом распределения нагрузок К) и определяется по таблице 2.

Таблица 2 - Номинальные коэффициенты распределения нагрузок для кранов

Режим нагружения	Номинальный коэффициент распределения нагрузок	Примечание
Q1 - легкий		Краны, поднимающие регулярно легкие грузы, а номинальные грузы - редко
Q2 - умеренный		Краны, поднимающие регулярно средние грузы, а номинальные - довольно часто
Q3 - тяжелый		Краны, поднимающие регулярно тяжелые грузы, а номинальные - часто
Q4 - весьма тяжелый		Краны, поднимающие регулярно грузы, близкие к номинальным

Коэффициент К рассчитывается по формуле: ,

где Ci - среднее число циклов работы с массой поднимаемого груза Pi;

Сt - суммарное число рабочих циклов;

Pmax - масса наибольшего груза, который разрешается поднимать краном.

По найденным значениям класса использования и режима нагружения по таблице 3 определяют группу классификации крана в целом.

Таблица 3 - Группы классификации режима кранов

Режим нагружения	Класс использования

Группа классификаций характеризует кран в целом по степени использования и степени действующих на него нагрузок. Так, к кранам групп классификации А1 и А2 относятся, например, краны, применяемые при ремонте и ревизиях оборудования машинных залов электростанций. Суммарное время использования таких кранов обычно не превышает 200 часов в год.

Краны групп А7 и А8, наоборот, работают с нагрузками, приближающимися к максимальным при большей продолжительности использования. К ним относятся специальные мостовые краны металлургических производств, применяемые на работах по транспортировке слитков и мульд с помощью автоматических грузозахватных органов и магнитов.

После определения группы классификации крана необходимо произвести сравнения наработки конкретной грузоподъемной машины с нормативными характеристиками.

Первым этапом определяется текущее значение характеристического числа (NT) -безразмерная величина, которая является мерой ресурса вышки на текущий момент, определяется по формуле:

где - поправочный коэффициент, который зависит от характера работ, выполняемых ГПМ, и выбирается по таблице 4.

Таблица 4 - Поправочный коэффициент

Характер работ, выполняемых вышкой	Поправочный коэффициент
Регулярный
Нерегулярный
Вспомогательный

Сt - число рабочих циклов, выполненных от начала эксплуатации. Данное число определяется по формуле:

где K=2 - коэффициент запаса;

n - число циклов в смену;

T - общее число смен, отработанных вышкой от начала эксплуатации;

T в свою очередь рассчитывается как Т=300*М,

Таким образом расчётный ресурс вышки равен:

Отсюда также известно, что время до окончания расчетного срока службы вышки, т.е её остаточный ресурс, приближённо равен:

где tн - количество лет, которое определяется из нормативного документа РД-10-112-01-04 для каждого изучаемого крана.

Таким образом, можно определить остаточный ресурс той или иной грузоподъемной машины.

Определив остаточный ресурс, хотелось бы перейти к анализу полученных данных, а именно к временным рядам. Что в свою очередь открывает перспективы использования ГПМ на краткосрочные и долгосрочные периоды.

С содержательной точки зрения временной ряд порождается в результате наблюдения за одним или несколькими параметрами какого-либо процесса. При наблюдении фиксируется значение этих параметров и привязывается к моменту наблюдения. В результате образуется последовательность измеренных значений, упорядоченная в хронологическом порядке. Такая последовательность и называется временным рядом. На основе выявлении закономерностей в поведении наблюдаемого процесса и прогнозирования его поведения в будущем проведем анализ остаточного ресурса ГПМ.

Что касается линейной регрессии и её применения в анализе, то он является разновидностью алгоритма дерева принятия решений. Он помогает рассчитать линейную связь между зависимой и независимой переменной, а затем использовать эту связь при прогнозировании. В качестве зависимой переменной мы можем использовать данные о выходе из эксплуатации. Т.е. если выход из эксплуатации произошел, то переменная (y) равна 1, а иначе 0. Все независимые (x) переменные - это переменные, которые носят влиятельный характер на зависимую переменную. Это могут быть данные о температуре работы крана, степень агрессивности среды, сейсмичность района и т.д. Тогда:

где - параметры модели, - случайная ошибка модели, называется линейной регрессией, если функция регрессии f(x,b) имеет вид:

где bj - параметры (коэффициенты) регрессии, хj - регрессоры (факторы модели), k - количество факторов модели.

Каждой точке на диаграмме линейной регрессии (рисунок 1) соответствует ошибка, связанная с ее расстоянием от линии регрессии.

Рисунок 1 - Диаграмма линейной регрессии

Коэффициенты a и b в уравнении регрессии регулируют угол и положение линии регрессии. Можно получать регрессивное уравнение с помощью подбора коэффициентов a и b до тех пор, пока сумма ошибок, связанных с этими точками, не станет минимальной. Это может помочь эксперту промышленной безопасности избежать нежелательных ошибок при расчетах и выявлениях перспектив использования той или иной ГПМ.

Рассмотрим второй вид регрессии - это логистическая регрессия. Она является известным статистическим методом для определения влияния нескольких факторов на логическую пару результатов. Измеряется вклад каждого входного атрибута, и в законченной модели различные входы снабжаются весовыми коэффициентами. Название «логистическая регрессия» отражает тот факт, что кривая данных сжимается путем применения логистического преобразования с целью снижения эффекта экстремальных значений.

В качестве зависимой переменной, так же как и в линейной регрессии, можно использовать данные о выходе из эксплуатации ГПМ. Т.е. если выход из эксплуатации произошел, то эта переменная y равна 1, а иначе 0. Все независимые x переменные - это переменные, которые носят влиятельный характер на зависимую переменную. Это могут быть данные о температуре работы крана, степени агрессивности среды, сейсмичности района и т.д. Тогда делается предположение о том, что вероятность наступления события y=1 равна:

где , и -вектора - столбцы значений независимых переменных и параметров (коэффициентов регрессии) — вещественных чисел соответственно, а f(z) - так называемая логистическая функция.

Работа такой регрессии несколько отличается. Предположим, что прогнозируемый столбец содержит только два состояния, но все же необходимо провести регрессионный анализ, сопоставляя входные столбцы с вероятностью того, что прогнозируемый столбец будет содержать конкретное состояние. На следующей диаграмме (рисунок 2) показаны результаты, которые будут получены, если состояниям прогнозируемого столбца присвоить значения 1 и 0, рассчитать вероятность того, что столбец будет содержать конкретное состояние, и рассчитать линейную регрессию по отношению к входной переменной.

Рисунок 2 - Диаграмма линейной регрессии с ограничениями

Ось X содержит значения входного столбца. Ось Y содержит вероятности того, что прогнозируемый столбец будет в том или ином состоянии. Проблемой в этой ситуации является то, что линейная регрессия не ограничивает значения столбца значениями 0 и 1, несмотря на то, что они являются минимальным и максимальным значениями этого столбца. Одним из способов решения этой проблемы является расчет логистической регрессии. Вместо создания прямой линии при логистическом регрессионном анализе создается кривая в форме латинской буквы «S», содержащая максимальное и минимальное ограничения.

Заметьте, что кривая никогда не выходит за пределы выше 1 или ниже 0. Логистическую регрессию можно использовать для описания того, какие входные столбцы являются важными для определения состояния прогнозируемого столбца.

Используя рассмотренные методы анализа на основе временных рядов, вполне возможно произвести исследование и взвешивание факторов, влияющих на результат и срок работы грузоподъемных механизмов, поиск факторов, влияющих на сохранность механизмов и опор грузоподъемной машины.

Рецензенты:

Марков Виталий Николаевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры информационных систем и программирования Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет», г. Краснодар.

Ключко Владимир Игнатьевич доктор технических наук, профессор, профессор кафедры информационных систем и программирования Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет», г. Краснодар.

Библиографическая ссылка

Янаева М.В., Капуста Э.В., Лавров А.А. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=9208 (дата обращения: 24.07.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»