港口大型起重机防风防台的研究

港口大型起重机防风防台的研究

港口的大型起重机几乎每年都会发生风灾。特别是，1996年9月，强江港遭受9615号台风，2003年9月韩国釜山港遭受扇台风袭击。这些警察为防风安全管理做出了警钟。一、起重机的动态防风港口起重机所受风灾包括龙卷风、阵风和台风（又称飓风）。其中，龙卷风和阵风归属于突发风范畴，具有无法预测预报、小区域、突发和发作时间短等特点，风力作用时间通常为10～30min；风速大于15m/s。飓风是指风力等于或大于12级（风速≥32.7m/s）的热带气旋。突发风由于不可预知，故其危害性极大，我们把对突发风的防范归入防风之列。防风工作可分为动态与静态防风两类。台风的破坏力也很大，但可预知。台风报告分为三种形式：预报（风来临时间≤48h）、紧报（风来临时间≤24h）和紧急紧报（风来临时间≤12h）。我们把对台风的防范归入防台之列。防台是静态防风的特例。动态防风是指起重机在工作中的安全防风，静态防风是指起重机在非工作时的安全防风。由于起重机作业时，操作者和机械设备都受到风力的威胁，因此，起重机的动态防风尤为重要。上海港目前界定的大型起重机动态作业抗风安全管理的设防等级为蒲福风力（Beaufortscale)11级，取其最大风速值32.6m/s。二、重量结构与风速的关系常见的起重机结构有桁架和箱形结构之分。箱形结构迎风面积比桁架结构大几倍甚至十几倍，故在防风和防台工作中应区别对待。三、辅助配套设施国内目前装备的各种防风防台设施主要是为了对抗风害对起重机作用的水平力和拔力。防风防台设施由两部分组成，一部分安装在起重机上，称为防风防台装置；另一部分安在码头地面上，称为基建辅助配套设施，如锚定坑、防风拉索地拎（亦即地锚）、地销等。防风装置包括惯性制动器、防跑制动器、液压式轮边制动器（夹轮器）、大车行走制动器、顶轨器、防爬器、防风塞铁和防风预（警）报装置等。防台装置包括夹轨器、锚定、拉索或拉杆、索具螺旋扣、卸扣及系缆墩柱等。上海港自1997起就与国内一些公司合作研发了防风防台产品并开展实效验证、测试鉴定及推广使用，保障了港口大型起重机生产安全，推动了防风防台工作的发展。以下介绍几种常用的防风装置的原理和功效。1.静态和动态防风该产品结构融制动器、联轴器于一体，安装在大车行走电机与减速器中间。其特点是采取纯机械构件，无电器及液压元件；制动力矩大且不退化；可同时实现静态防风与动态防风。产品具有国际领先水平，已获得包括我国在内的77个国家的专利。该产品在港机中运用的最大优点是动态防风：由于惯性制动器的特有结构，当大车行走遇到突发阵风时，只要行走电机切断电源使主动力消失，就能实现对大车的有效制动。并设提醒操作者及时切断电源的功能。2.道面带齿板的铁鞋该产品不改变设备原结构，在行走轮边加装一套电动铁鞋装置，利用液压推动器的动作使落在轨道面上带齿板的铁鞋提起或放下，起到阻止行走轮滑动或滚动的作用。产品获得四项国家专利。其最大优点是不改变原结构，调试和维护保养简便，既取代了防风塞铁，又大大提高了可靠性。其最大特点是风力小时能防止起重机在轨道上跑、滑；风力增大时，防风能力也增强（变摩擦系数）。3防止从动行驶轮滚动装置该产品也不改变设备原结构，而是在从动行走轮边加装一套电动液压制动装置，利用液压推动器动作使闸瓦松开或抱紧，起到阻止从动行走轮滚动的作用。产品目前在大型桥式类型的起重机上使用较多。理论上讲，加装该产品后能使起重机的抗风能力提高一倍（主动轮数等于从动轮数）。四、抗风能力分析为对上海港使用的防风防台设施有个数据结论，实施推广应用工作课题组邀请了上海交通大学、上海同济大学、上海海事大学的起重输送机械检测中心、达通设备诊断研究所、建筑工程机械检测中心、上海港口机械质量监督检验测试中心等检验检测机构对集团公司在用的部分防风防台装置（设施）进行了现场实物性能测定，验证结果如下。1.M10-30型10t门座起重机使用四只惯性制动器，实测结果可抵挡风速36.03m/s以及抗拒12级（风速为33m/s）飓风。2.M02型10t门座起重机如装两只防跑制动器（单一方向），其抗风能力可大于38.6t，相当于可抗15级风力作用所产生的水平推力。3.M60型40t门座起重机如装两个防跑制动器（单一方向），其抗风能力为26t，相当于可抗11级风力作用；如装四个防跑制动器（单一方向），其抗风能力为44t，相当于可抗14级风力作用。4．单个防风塞铁的实际抗风能力为8.35t。5．防风拉索地拎（亦即地锚）的抗拉能力实测值≥111kN，即10t以上。实测结论证明上海港的防风防台装置是可靠的。动态防风除了不用防台装置外，其余防风装置（满足抗风工况要求）都可配用。为保障作业和工人的安全，提升防风装备的机械化及自动化水平，可应用电动铁鞋取代手动防风塞铁。起重机工作中遇突发风时，切不可盲目将它移至锚定位处，应就地采取防风措施，如多加防风塞铁及抛砂袋等以保障起重机的安全。静态防风时，如起重机回各自防台锚定位置有困难，应在动态防风的基础上再加入防风塞铁。如有条件的话，应回到各自锚定位并插好锚定板（销）。我们的防风经验是要想尽一切办法在抗风时不能移动起重机。因为一旦发生移动，停住该起重机风险很大，处理不当会机毁人亡。防台是在防风基础上的再设防，因此起重机必须回到自己的锚定位并锚定住，同时栓紧防风拉索（拉杆），条件允许则应采用单机设防（旋转制动器锁紧到阻尼状态），按防台要求做好一切防范工作。五、大型起重机包括海上施工力量的抗风能力防风防台工作的管理实施应有一套完整的体系、制度和规程作保证，应落实三方面工作：（1）健全和理顺指挥决策系统、信息传递系统、抢险救灾及灾后恢复系统；（2）设施到位、人员到位、责任到位、奖惩到位；（3）在每年4月布置当年防风工作的要点，总结过去1年工作得失，保养检修防风防台设施，添置和备足易损易耗用品，检查整改遗留的设施隐患。基于以往的经验，建议对突发风的动态设防分成三类。1．据GB6067《起重机械安全规程》规定，当风力大于7级时，沿海地区的起重机应停止工作。因此必须具备的设防风速为17.1m/s，此属最低要求。2．以大型起重机设计的工作风速为依据，确定我们的标准设防风速为20m/s，此属基本要求。3．短时出现的龙卷风，风力达到11级时（认定的最大设防等级），即风速为32.6m/s，此属设防上限。由此，我们规定所有抵抗水平风力装置的动态防御性能要达到或超过第三类（极限要求）抗风等级。否则，该防风装置被视作不合格。此外还规定所有抵抗上拔力（垂直力）装置的单个防风拉索地拎（亦即地锚）的最小抗拉值≥98kN(10t），且单台大型起重机必须配置不少于四个防上拔力的地锚装置。目前我国各类大型起重机上已普遍配备了各种防风防台设施，其中以安装惯性制动器为代表的主要机种有门座起重机、龙门式起重机、卸车机、桥式起重机、斗轮堆取料机、装船机、卸船机等，今年还将在岸边集装箱起重机上进行加装；以安装防跑制动器为代表的主要机