Крановые весы – что это такое

Крановые весы (далее – КВ) – что это такое? Это огромный безмен, усложненный аналог ручного пружинного – подвесное полу- и профессиональное оборудование для измерения массы грузов. Оно может использоваться и при передвижении объектов, и при погрузочно-разгрузочных работах. Крановые весы – самое распространенное профессиональное весоизмерительное устройство. У них есть только один «конкурент» – платформенные тензометрические весы.

Крановые весы бывают механическими – динамометрическими (далее – МКВ) и цифровыми (электронными).

Конструкция МКВ состоит из универсального узлового крепления в форме кольца – проушины для грузозахватного механизма крана, крюка для поднятия грузов, корпуса, динамометрического датчика, срабатывающего в момент полного натяжения цепей или строп, измерительной шкалы. Механические устройства не требуют подключения к источнику электропитания, не укомплектовываются аккумуляторами и, следовательно, не требуют подзарядки.

Принцип работы динамометрических КВ прост: оборудование монтируется в качестве промежуточного конструктивного элемента между крановым крюком и грузом. Объект взвешивания воздействует на грузоприемный механизм. Это действие провоцирует автоматическое вычисление массы груза – ее показатель отображается на шкале устройства по тому же принципу, что и на динамических весах (безмене).

Бывает трудно рассмотреть с больших расстояний шкалу делений с отображаемыми на ней показателями. МКВ пригодны для использования только на небольших высотах подъема грузов – это правило продиктовано и мерами безопасности. Оптимальный рабочий температурный диапазон МКВ составляет от –5 до +40 С. Величина грузов, как правило, определяется в тоннах.

Электронные или цифровые крановые весы (далее – ЦКВ) практически вытеснили с рынка профессионального весоизмерительного оборудования МКВ, у которых отсутствует «тонкая» настройка по типу взвешиваемого груза. Электронное оборудование обладает более высокой точностью и широким набором опций в сравнении с МКВ, функциональность которых сильно ограничена. В следующих разделах речь пойдет, в основном, именно о цифровых весоизмерительных устройствах.

Крановые весы – что «умеет» это устройство

К особенностям кранового весоизмерительного оборудования можно отнести относительную компактность, сравнительно небольшую массу и простоту обслуживания. Устройства применяются для статического взвешивания самых разных объектов – от мелких контейнеров до штучных товаров, перемещаемых в подвешенном состоянии подъемным краном или тельфером – талью, оснащенной кареткой и электрическим приводом. Манипуляции можно проводить как в помещении, так и на открытых пространствах.

Как функционируют крановые весы:

1. С помощью специальных строп или цепей груз присоединяют к тензометрическому датчику.
2. При подъеме груза краном срабатывает тензодатчик весоизмерительного устройства. Он и «выдает» значение массы взвешиваемого объекта.

Внешние факторы практически не влияют на точность взвешивания.

Области применения крановых весоизмерительных устройств:

1. железнодорожные станции;
2. открытые (уличные) площадки;
3. помещения: промышленные, складские, хозяйственные, торговые и любые другие.

Современная классификация крановых весов проводится по широкому ряду характеристик. Первый блок критериев – это так называемая элементарная база, включающая:

• материалы, из которых изготовлены корпуса самих весов и пульта дистанционного управления (далее – ПДУ), тензодатчик;
• температурные диапазоны применения – рабочий и термокомпенсации;
• точность измерений;
• тип тензодатчика;
• время непрерывной работы;
• запас прочности на разрыв и перегрузочная способность;
• степень влаго- и пылезащищенности;
• масса и габариты;
• надежность.

Пробежимся по элементарной базе – начнем с материалов. Корпуса КВ могут быть изготовлены:

• из пластика – встречается довольно редко на полупрофессиональных дешевых моделях неизвестных брендов;
• из силумина;
• из стали.

Тензодатчики выполняются из стали или титана. Материалы, из которых выполняются корпуса ПДУ – пластик и/или сталь.

При погрузочно-разгрузочных работах и передвижениях грузов в помещениях крановые весы нередко бьются корпусом о бетонные конструкции. Это может быть связано с близким расположением тельфера к опорным колоннам или при проведении рельсового пути вплотную к стенам здания. Для работы в подобных условиях специально созданы КВ с противоударными металлическими корпусами. Практика показывает: несмотря на выполнение всех требований к аккуратному использованию весоизмерительного оборудования, такие случаи носят систематический характер.

Примечание. КВ часто используют при взвешивании и погрузке металлических изделий в вагоны товарного состава. Упомянутая процедура предполагает удары по корпусу крановых весов. Неизбежность их получения проверена практикой. В таких условиях силуминовый корпус легко трескается и быстро разрушается, стальной, напротив, выдерживает даже очень сильные удары.

Стандартный рабочий температурный диапазон – это интервал между минимальной и максимальной температурой окружающей среды, при которой КВ могут функционировать в принципе. Его соблюдение не исключает получения результата измерений с погрешностью, превышающей допустимую. Рабочий температурный интервал всегда шире диапазона термокомпенсации.

Примечание. Если весоизмерительное оборудование оснащено жидкокристаллическим (далее – ЖК) дисплеем/индикатором, а верхний лимит его рабочего температурного диапазона имеет, к примеру, вид «до +55–60 С», это означает, что КВ будут нормально функционировать и под прямыми солнечными лучами в летнее время, и в литейных или других горячих цехах.

Диапазон термокомпенсации – максимальный интервал температуры внешней среды, при которой устройство измеряет массу объекта, не выходя за рамки допустимой погрешности.

Высочайшую точность измерений можно получить от оборудования, укомплектованного встроенным термокомпенсатором. Для проведения процедур взвешивания на открытом воздухе и/или в неотапливаемых помещениях целесообразнее выбирать КВ с нижним лимитом диапазона термокомпенсации не выше –20 С, верхним – не ниже +50 С.

Точность измерений – важнейший параметр профессионального весоизмерительного оборудования. Крановые весы можно условно разделить на три класса:

1. Малые. Полупрофессиональное оборудование. На серьезные нагрузки не рассчитано. Предназначается для взвешивания грузов массой 30 – 100 кг. Оно может иметь пластиковый корпус и, как правило, не сертифицируется в соответствии со стандартами классов точности. Эти недостатки компенсируются невысокой стоимостью. Годятся для использования индивидуальными предпринимателями и «частниками» для бытовых нужд или в маленьких мастерских.
2. Средние. Считаются устройствами более высокого уровня. Способны взвешивать грузы массой от 100 кг до 10 тонн. Сертифицируются по III (среднему) классу точности (или соответствуют ему).
3. Тяжелые. Работают с грузами до 100 тонн. Этот показатель соответствует грузоподъемности большинства серийных строительных и автомобильных кранов, которые используются на индустриальных предприятиях. При этом максимальная грузоподъемность самых больших кранов, которые, например, используются в морских портах или на масштабных стройках, значительно выше.

Предельно допустимая погрешность измерений (далее – ДПИ) определяется метрологической величиной е. Ее часто называют «ценой поверочного деления». Это «фабричная» характеристика, которая указывается заводом-изготовителем для каждой модели КВ.  Что она означает?

Представим, что у нас есть груз, который мы, добившись его стабильного (неподвижного) состояния, взвесили несколько раз подряд. Допустим, мы получили разные величины, крайне незначительно отличающиеся друг от друга, например, вида: 101.002 кг, 101.003 кг и 101.001 кг. Разница между ними называется дискретностью (или дискретом) и обозначается латинской буквой d. Так вот, производитель качественного профессионального оборудования гарантирует, что d = e. И чем ниже погрешность, тем выше, соответственно, точность измерений.

Таблица №1 – перечень стандартных максимальных нагрузок КВ и соответствующих им ДПИ

Теперь поговорим о таком важном параметре, как тип тензодатчика.

Тензометрический датчик – это основной конструктивный элемент любого весоизмерительного оборудования. Конструкция тензодатчика включает:

• упругий механический элемент;
• нанесенный на него тензометрический мост – вместе они подвергаются деформации;
• тензорезисторы, из которых состоит мост – в свою очередь, они объединены в электросхемы.

Как только на тензодатчик начинает воздействовать внешняя нагрузка, нарушается симметрия моста. Вследствие деформации на измерительных выводах возникает электросигнал. Он пропорционален воздействию на тензодатчик.

Тензометрический датчик можно сравнить с пружиной. Если периодически растягивать слабую пружину, она начнет увеличиваться в размерах и перестанет выполнять свою функцию. Следовательно, чем выше запас прочности у тензодатчика, тем меньше вероятность выхода КВ из строя вследствие случайных динамических перегрузок и дольше срок их службы.

По типу конструкции тензодатчики различаются способом установки в грузоприемник. Заострим внимание только на тех, что используются при производстве КВ:

1. S-образные. Упругий элемент с тензорезистором работает на растяжение. Технология взвешивания: весы присоединяются к грузозахватному механизму крана, а груз фиксируется на крюке весоизмерительного оборудования. После этого объект поднимают и «снимают» показатель его массы.
2. Стержневые (колонные, башенные), самоцентрирующиеся. Устанавливаются на КВ, укомплектованные узлами встройки. Последние обеспечивают и надежность креплений, и передвижение самоцентрирующихся датчиков.

По типу выходного сигнала (далее – ВС) тензодатчики разделяют на два типа:

1. Аналоговый. Мощность ВС определяется в милливольтах. Он пропорционален напряжению питания при разбалансировке измерительного моста вследствие приложенной нагрузки. Показатель ВС – рабочий коэффициент передачи (далее – РКП). РКП составляет 1мВ/В, 2мВ/В, 5мВ/В, 10мВ/В в зависимости от модели КВ.
2. Цифровой. Оснащен встроенными преобразователями: аналого-цифровым (далее – АЦП) и интерфейсным. Сигналы передаются по интерфейсу RS-485. RS-485 – стандарт асинхронной передачи данных физического уровня. Работает он так: с тензодатчика по одному проводу на АЦП подается аналоговый сигнал. Затем он преобразуется АЦП в цифровой и передается по другому проводу на индикатор КВ.

Время непрерывной работы – важный критерий ЦКВ. Определяют его качества аккумуляторной батареи. При этом важны ее следующие параметры:

• емкость;
• предполагаемое среднее энергопотребление весоизмерительного оборудования –– оно зависит от принципов работы электрических схем, датчика веса, индикаторного табло;
• наличие режима энергосбережения (экономии энергопотребления) во время простоя.

Для ЦКВ используются два вида батарей: стационарные и сменные.

Стационарные аккумуляторы – это встроенные батареи, имеющие емкость, рассчитанную на непрерывную работу от 18 – 30 часов.

Достоинства встроенных батарей:

• скромные габариты;
• большая надежность весоизмерительного устройства – сохраняется герметичность корпуса;
• быстрая полная зарядка – ее длительность, как правило, не превышает 10 часов.

Недостаток: замена батареи вследствие ее естественного износа возможна только в центре технического обслуживания (ЦТО).

Сменные аккумуляторы – съемные батареи, рассчитанные на обеспечение 8 – 12 часов беспрерывной работы. Плюсы:

• быстрая и удобная замена;
• возможность организации бесперебойной работы ЦКВ – пока весы функционируют на одном аккумуляторе, другой заряжается;
• вышедшую из строя батарею можно запросто заменить самостоятельно.

Минусы:

• нарушение герметичности корпуса устройства;
• увеличение его массы и габаритов;
• чтобы подключить батарею к зарядному устройству, ее нужно снимать с ЦКВ.

Время автономной работы увеличивается, если функциональность устройства предусматривает наличие опции энергосбережения.

Для успешного решения производственных задач 10 – 12 часов бесперебойной работы может оказаться вполне достаточно. Тем не менее, существуют модели ЦКВ, укомплектованные несколькими, например, 4, аккумуляторами. Время непрерывной работы такого оборудования может достигать 50 – 100 часов (редко до 300).

Длительность зарядки одной аккумуляторной батареи в среднем составляет около 8 – 12 часов.

Предупреждение! Если вы не пользуетесь весами длительный промежуток времени, подзаряжать аккумулятор следует каждые три месяца.

Превышение НПВ крановых весов и запас прочности на разрыв – что это такое?

В момент отрыва груза от земли КВ часто испытывают динамические перегрузки. Они увеличиваются пропорционально скорости подъема объекта, при зацепах поднимаемого груза, в случаях его примерзания к полу или земле. Для безопасной работы весоизмерительного оборудования очень важно, чтобы оно имело большой запас прочности на разрыв.

Запасом прочности на разрыв называют отношение предельно допустимой теоретической нагрузки к той, при которой возможна безопасная работа конструкции с учетом случайных перегрузок, непредвиденных дефектов, недостоверности исходных данных расчетов.

Эксперты рекомендуют, как минимум, трехкратный запас прочности на разрыв. Он значительно снижает риски повреждения подвески или тензодатчика КВ и падения груза. Не менее важен и НПВ. Он указывается непосредственно производителем конкретной модели КВ. Этот параметр означает максимально допустимую перегрузку, которую устройство может выдержать без вреда для его конструкции и работоспособности.

Степень пыле- и влагозащиты ранжируется по IP (Ingress Protection rating). IP – «детище» Международной Электротехнической Комиссии (МЭК, IEC). Это некоммерческое объединение, которое занимается стандартизацией электрических технологий и приборов. Максимальным считается показатель IP68. Первая его цифра означает степень защиты от пыли, вторая – от влаги.

Перейдем к рассмотрению массы и габаритов весоизмерительного оборудования. Недооценка значимости этих важнейших параметров часто становится поводом для курьезов. Клиент, выбравший опцию самовывоза оборудования при его приобретении, может столкнуться с тем, что из-за габаритов устройство просто физически не поместится в багажник легкового транспортного средства. Масса КВ может достигать 300 кг.

Длина профессиональных крановых весов в развернутом виде может составить 2 м, а с учетом тросов-креплений для груза – все 3. Также, если высота помещения от пола до тельфера всего 3 м, использовать весы будет практически невозможно. На практике длина КВ – это самый «забываемый» параметр, крайне редко очевидный новичкам.

Теперь поговорим о надежности. КВ применяют в тяжелых промышленных и/или климатических условиях. Степень их надежности – особый критерий, к которому предъявляются повышенные требования. Этот параметр условно определяется 3 базовыми характеристиками:

1. Срок гарантии. Производители надежного весоизмерительного оборудования уверены  в работоспособности своей продукции. Как правило, они дают гарантию на срок от 3 до 5 лет.
2. Сертификат качества (в частности, соответствия ГОСТ). Сертифицированные КВ могут практически ничем не отличаться от несертифицированных аналогов, но стоить будут в полтора-два раза дороже.
3. Отзывы компаний, которые уже приобрели продукт и пользуются им.

Второй блок классифицирующих характеристик касается дополнительных аппаратных опций. К ним относятся:

• степень морозостойкости;
• наличие/отсутствие дополнительных защитных приспособлений – противосолнечных экранов, термостойких оснасток и т. п.;
• вид и комплектация крепления к крану и грузозахватного приспособления;
• тип встроенной системы управления (далее – СУ), наличие/отсутствие дополнительных систем, обеспечивающих передачу данных на рабочую машину – персональный компьютер (далее – ПК), сервер, ноутбук.

Для работы в тяжелых климатических условиях специально разработаны модели морозостойких КВ. Рабочий температурный диапазон этих устройств составляет от –30 до +50 С. Эта особенность маркируется буквой М. Все морозостойкие модели КВ имеют ударопрочный корпус.

Так называемые «высокотемпературные» крановые весы  – это устройство, которое может иметь рабочий температурный диапазон от –10 до +40, но при этом выдерживать работу с горячими грузами, температура которых достигает +300–1600 С. Оборудование оснащено специальными термощитами.

В яркую солнечную погоду плохо видны даже самые мощные светодиоды, особенно, на значительных расстояниях – экран может бликовать. При таких обстоятельствах целесообразно использовать устройства, укомплектованные защищающим дисплей/индикатор козырьком.

При упоминании таких параметров, как вид и комплектация крепления к крану и грузозахватного приспособления, речь идет, соответственно, о крюке и проушине.

Грузозахватный крюк может быть приваренным к корпусу и не вращаться. Иногда его оснащают страховочной скобой.

Страховочная скоба – это очень полезное приспособление. Стоит оно недорого и на цену КВ существенно не влияет. Служит дополнительным средством безопасности – препятствует соскальзыванию грузов.

Верхняя проушина бывает:

• жестко приваренной к корпусу;
• вращающейся.

Встроенные системы управления крановыми весами делятся на четыре типа:

1. кабельные;
2. радиоканальные;
3. с использованием инфракрасного (далее – ИК) излучения;
4. по месту размещения индикации – на ПДУ или на самих весах.

Пульты дистанционного управления КВ бывают двух видов:

1. ИК. Практически всегда идет в комплекте с электронными крановыми весами, но может продаваться и за отдельную плату. Дальность действия составляет 10 – 30 м на открытом пространстве. С его помощью можно только включить/выключить весы, производить несложные процедуры типа тарирования.
2. Радиоканальный. Дальность – 100 – 200 м в зоне прямой видимости. Функциональность – полное управление КВ. Укомплектован жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображаются результаты взвешивания и вспомогательная информация: заряд батареи, температура окружающей среды и тп. Радиопульт крайне редко идет в комплекте – как правило, его нужно приобретать отдельно.

Что необходимо знать о цифровых табло и экранах КВ? Учитывайте высоту цифр на табло, ее соразмерность расстоянию, с которого производится взвешивание. Если оно превышает 10 м, имеет смысл приобретать устройство с большим светодиодным дисплеем. Высота отображаемых цифр при этом должна составлять примерно 40 – 60 мм.

Если вы планируете использовать КВ исключительно на улице, не покупайте весы с ЖК-монитором. Он функционирует только при плюсовых температурах. Для работы в тяжелых климатических условиях специально разработаны модели без цифрового дисплея на корпусе – результаты взвешивания отображаются только на ПДУ.

Электронные крановые весы

Электронные крановые весы обладают высокой грузоподъемностью и повышенными точностью и износостойкостью. Цифровые «внутренности» позволяют выбирать и использовать необходимые дополнительные функциональные опции в зависимости от конкретной решаемой задачи – это гарантирует высокую надежность работы весов.

Конструкция цифровых крановых весов включает:

• проушину;
• крюк для поднятия грузов;
• аналогово-цифровой преобразователь, трансформирующий аналоговый сигнал, формируемый тензодатчиком;
• тензометрический датчик;
• корпус;
• дисплей индикации массы объекта взвешивания;
• ПДУ;
• аккумулятор.

В зависимости от качества исполнения, стоимости и бренда функциональный набор опций ЦКВ может включать:

• дистанционное управление с пульта;
• несколько режимов работы, в том числе энергосбережения при простое;
• сохранение истории взвешивания;
• суммирование результатов совершенных операций и другие.

ЦКВ значительно дороже «механики». Достоинства:

• легкость считывания информации со шкалы;
• высочайшая точность измерений;
• вывод данных на дисплей;
• в некоторых случаях информация выводится прямо на ПДУ – груз на больших высотах взвешивают с помощью устройств, оснащенных пультом дистанционного управления.

Для некоторых моделей электронных крановых весов предусмотрена функция автоотключения. Она актуальна для весоизмерительного оборудования, не имеющего постоянного источника питания и функционирующего на открытых пространствах, в том числе при минусовой температуре.

Для работы на литейных производствах специально разработаны термостойкие ЦКВ. Их можно использовать, например, для взвешивания ковша с расплавленным металлом. Снизу крановые термовесы оснащены металлическим отражателем, предотвращающим разогрев корпуса до критических температур. Также он защищает и тензодатчики, и «электронику».

При взвешивании необходимо центрировать груз так, чтобы он висел максимально ровно. Для этих целей был разработан механизм самоцентрирования тензодатчика (колонного типа), которым укомплектовываются некоторые модели ЦКВ. Это приспособление выравнивает нагрузку на датчик, «делая» ее вертикальной.

Промышленные крановые весы

Под промышленными крановыми весами подразумевается топовое профессиональное универсальное цифровое весоизмерительное оборудование, способное работать с тяжелейшими, крупногабаритными и/или трудновзвешиваемыми грузами массой до 100 тонн. Как правило, они демонстрируют самые высокие показатели практически всех характеристик, упомянутых в предыдущих разделах.

Промышленные крановые весы используются на индустриальных предприятиях, в литейных цехах, на стройках, не «боятся» горячих грузов и ядовитых, едких химикатов. Модели промышленных КВ подлежат обязательной сертификации, имеют противоударный корпус, укомплектовываются дополнительным аккумулятором. Это весоизмерительное оборудование специально создано для того, чтобы «работать на износ». Оно одинаково качественно функционирует как в помещениях, так и на открытых площадках, в том числе в тяжелых климатических условиях. Стоимость таких устройств довольно высокая. Если вы решили приобрести промышленные крановые весы, обязательно убедитесь, что на применение выбранной вами модели выпущено разрешение Ростехнадзора.