港口大型起重機防風(fēng)防臺的研究

港口大型起重機防風(fēng)防臺的研究

港口的大型起重機幾乎每年都會發(fā)生風(fēng)災(zāi)。特別是，1996年9月，強江港遭受9615號臺風(fēng)，2003年9月韓國釜山港遭受扇臺風(fēng)襲擊。這些警察為防風(fēng)安全管理做出了警鐘。一、起重機的動態(tài)防風(fēng)港口起重機所受風(fēng)災(zāi)包括龍卷風(fēng)、陣風(fēng)和臺風(fēng)（又稱颶風(fēng)）。其中，龍卷風(fēng)和陣風(fēng)歸屬于突發(fā)風(fēng)范疇，具有無法預(yù)測預(yù)報、小區(qū)域、突發(fā)和發(fā)作時間短等特點，風(fēng)力作用時間通常為10～30min；風(fēng)速大于15m/s。颶風(fēng)是指風(fēng)力等于或大于12級（風(fēng)速≥32.7m/s）的熱帶氣旋。突發(fā)風(fēng)由于不可預(yù)知，故其危害性極大，我們把對突發(fā)風(fēng)的防范歸入防風(fēng)之列。防風(fēng)工作可分為動態(tài)與靜態(tài)防風(fēng)兩類。臺風(fēng)的破壞力也很大，但可預(yù)知。臺風(fēng)報告分為三種形式：預(yù)報（風(fēng)來臨時間≤48h）、緊報（風(fēng)來臨時間≤24h）和緊急緊報（風(fēng)來臨時間≤12h）。我們把對臺風(fēng)的防范歸入防臺之列。防臺是靜態(tài)防風(fēng)的特例。動態(tài)防風(fēng)是指起重機在工作中的安全防風(fēng)，靜態(tài)防風(fēng)是指起重機在非工作時的安全防風(fēng)。由于起重機作業(yè)時，操作者和機械設(shè)備都受到風(fēng)力的威脅，因此，起重機的動態(tài)防風(fēng)尤為重要。上海港目前界定的大型起重機動態(tài)作業(yè)抗風(fēng)安全管理的設(shè)防等級為蒲福風(fēng)力（Beaufortscale)11級，取其最大風(fēng)速值32.6m/s。二、重量結(jié)構(gòu)與風(fēng)速的關(guān)系常見的起重機結(jié)構(gòu)有桁架和箱形結(jié)構(gòu)之分。箱形結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面積比桁架結(jié)構(gòu)大幾倍甚至十幾倍，故在防風(fēng)和防臺工作中應(yīng)區(qū)別對待。三、輔助配套設(shè)施國內(nèi)目前裝備的各種防風(fēng)防臺設(shè)施主要是為了對抗風(fēng)害對起重機作用的水平力和拔力。防風(fēng)防臺設(shè)施由兩部分組成，一部分安裝在起重機上，稱為防風(fēng)防臺裝置；另一部分安在碼頭地面上，稱為基建輔助配套設(shè)施，如錨定坑、防風(fēng)拉索地拎（亦即地錨）、地銷等。防風(fēng)裝置包括慣性制動器、防跑制動器、液壓式輪邊制動器（夾輪器）、大車行走制動器、頂軌器、防爬器、防風(fēng)塞鐵和防風(fēng)預(yù)（警）報裝置等。防臺裝置包括夾軌器、錨定、拉索或拉桿、索具螺旋扣、卸扣及系纜墩柱等。上海港自1997起就與國內(nèi)一些公司合作研發(fā)了防風(fēng)防臺產(chǎn)品并開展實效驗證、測試鑒定及推廣使用，保障了港口大型起重機生產(chǎn)安全，推動了防風(fēng)防臺工作的發(fā)展。以下介紹幾種常用的防風(fēng)裝置的原理和功效。1.靜態(tài)和動態(tài)防風(fēng)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)融制動器、聯(lián)軸器于一體，安裝在大車行走電機與減速器中間。其特點是采取純機械構(gòu)件，無電器及液壓元件；制動力矩大且不退化；可同時實現(xiàn)靜態(tài)防風(fēng)與動態(tài)防風(fēng)。產(chǎn)品具有國際領(lǐng)先水平，已獲得包括我國在內(nèi)的77個國家的專利。該產(chǎn)品在港機中運用的最大優(yōu)點是動態(tài)防風(fēng)：由于慣性制動器的特有結(jié)構(gòu)，當(dāng)大車行走遇到突發(fā)陣風(fēng)時，只要行走電機切斷電源使主動力消失，就能實現(xiàn)對大車的有效制動。并設(shè)提醒操作者及時切斷電源的功能。2.道面帶齒板的鐵鞋該產(chǎn)品不改變設(shè)備原結(jié)構(gòu)，在行走輪邊加裝一套電動鐵鞋裝置，利用液壓推動器的動作使落在軌道面上帶齒板的鐵鞋提起或放下，起到阻止行走輪滑動或滾動的作用。產(chǎn)品獲得四項國家專利。其最大優(yōu)點是不改變原結(jié)構(gòu)，調(diào)試和維護保養(yǎng)簡便，既取代了防風(fēng)塞鐵，又大大提高了可靠性。其最大特點是風(fēng)力小時能防止起重機在軌道上跑、滑；風(fēng)力增大時，防風(fēng)能力也增強（變摩擦系數(shù)）。3防止從動行駛輪滾動裝置該產(chǎn)品也不改變設(shè)備原結(jié)構(gòu)，而是在從動行走輪邊加裝一套電動液壓制動裝置，利用液壓推動器動作使閘瓦松開或抱緊，起到阻止從動行走輪滾動的作用。產(chǎn)品目前在大型橋式類型的起重機上使用較多。理論上講，加裝該產(chǎn)品后能使起重機的抗風(fēng)能力提高一倍（主動輪數(shù)等于從動輪數(shù)）。四、抗風(fēng)能力分析為對上海港使用的防風(fēng)防臺設(shè)施有個數(shù)據(jù)結(jié)論，實施推廣應(yīng)用工作課題組邀請了上海交通大學(xué)、上海同濟大學(xué)、上海海事大學(xué)的起重輸送機械檢測中心、達通設(shè)備診斷研究所、建筑工程機械檢測中心、上海港口機械質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心等檢驗檢測機構(gòu)對集團公司在用的部分防風(fēng)防臺裝置（設(shè)施）進行了現(xiàn)場實物性能測定，驗證結(jié)果如下。1.M10-30型10t門座起重機使用四只慣性制動器，實測結(jié)果可抵擋風(fēng)速36.03m/s以及抗拒12級（風(fēng)速為33m/s）颶風(fēng)。2.M02型10t門座起重機如裝兩只防跑制動器（單一方向），其抗風(fēng)能力可大于38.6t，相當(dāng)于可抗15級風(fēng)力作用所產(chǎn)生的水平推力。3.M60型40t門座起重機如裝兩個防跑制動器（單一方向），其抗風(fēng)能力為26t，相當(dāng)于可抗11級風(fēng)力作用；如裝四個防跑制動器（單一方向），其抗風(fēng)能力為44t，相當(dāng)于可抗14級風(fēng)力作用。4．單個防風(fēng)塞鐵的實際抗風(fēng)能力為8.35t。5．防風(fēng)拉索地拎（亦即地錨）的抗拉能力實測值≥111kN，即10t以上。實測結(jié)論證明上海港的防風(fēng)防臺裝置是可靠的。動態(tài)防風(fēng)除了不用防臺裝置外，其余防風(fēng)裝置（滿足抗風(fēng)工況要求）都可配用。為保障作業(yè)和工人的安全，提升防風(fēng)裝備的機械化及自動化水平，可應(yīng)用電動鐵鞋取代手動防風(fēng)塞鐵。起重機工作中遇突發(fā)風(fēng)時，切不可盲目將它移至錨定位處，應(yīng)就地采取防風(fēng)措施，如多加防風(fēng)塞鐵及拋砂袋等以保障起重機的安全。靜態(tài)防風(fēng)時，如起重機回各自防臺錨定位置有困難，應(yīng)在動態(tài)防風(fēng)的基礎(chǔ)上再加入防風(fēng)塞鐵。如有條件的話，應(yīng)回到各自錨定位并插好錨定板（銷）。我們的防風(fēng)經(jīng)驗是要想盡一切辦法在抗風(fēng)時不能移動起重機。因為一旦發(fā)生移動，停住該起重機風(fēng)險很大，處理不當(dāng)會機毀人亡。防臺是在防風(fēng)基礎(chǔ)上的再設(shè)防，因此起重機必須回到自己的錨定位并錨定住，同時栓緊防風(fēng)拉索（拉桿），條件允許則應(yīng)采用單機設(shè)防（旋轉(zhuǎn)制動器鎖緊到阻尼狀態(tài)），按防臺要求做好一切防范工作。五、大型起重機包括海上施工力量的抗風(fēng)能力防風(fēng)防臺工作的管理實施應(yīng)有一套完整的體系、制度和規(guī)程作保證，應(yīng)落實三方面工作：（1）健全和理順指揮決策系統(tǒng)、信息傳遞系統(tǒng)、搶險救災(zāi)及災(zāi)后恢復(fù)系統(tǒng)；（2）設(shè)施到位、人員到位、責(zé)任到位、獎懲到位；（3）在每年4月布置當(dāng)年防風(fēng)工作的要點，總結(jié)過去1年工作得失，保養(yǎng)檢修防風(fēng)防臺設(shè)施，添置和備足易損易耗用品，檢查整改遺留的設(shè)施隱患。基于以往的經(jīng)驗，建議對突發(fā)風(fēng)的動態(tài)設(shè)防分成三類。1．據(jù)GB6067《起重機械安全規(guī)程》規(guī)定，當(dāng)風(fēng)力大于7級時，沿海地區(qū)的起重機應(yīng)停止工作。因此必須具備的設(shè)防風(fēng)速為17.1m/s，此屬最低要求。2．以大型起重機設(shè)計的工作風(fēng)速為依據(jù)，確定我們的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防風(fēng)速為20m/s，此屬基本要求。3．短時出現(xiàn)的龍卷風(fēng)，風(fēng)力達到11級時（認(rèn)定的最大設(shè)防等級），即風(fēng)速為32.6m/s，此屬設(shè)防上限。由此，我們規(guī)定所有抵抗水平風(fēng)力裝置的動態(tài)防御性能要達到或超過第三類（極限要求）抗風(fēng)等級。否則，該防風(fēng)裝置被視作不合格。此外還規(guī)定所有抵抗上拔力（垂直力）裝置的單個防風(fēng)拉索地拎（亦即地錨）的最小抗拉值≥98kN(10t），且單臺大型起重機必須配置不少于四個防上拔力的地錨裝置。目前我國各類大型起重機上已普遍配備了各種防風(fēng)防臺設(shè)施，其中以安裝慣性制動器為代表的主要機種有門座起重機、龍門式起重機、卸車機、橋式起重機、斗輪堆取料機、裝船機、卸船機等，今年還將在岸邊集裝箱起重機上進行加裝；以安裝防跑制動器為代表的主要機