港口大型起重机动态防风等级研究

港口大型起重机动态防风等级研究

有效抗风灾港口大轮箱的灾害率是促进安全生产，保障装卸作业顺利开展的一项重要工作。上海港本着坚持“安全第一、预防为主”的方针，多年来从自身的安全预控与安全防范实际需要出发，制订并实施了一整套大型起重机防范风灾事故的有力措施，并收到了良好效果。一、大型起重机动态防台风的量值由于大型起重机作业时，操作者和机械设备都处于工作状态，同时遭受着风力的威胁，灾害的结果很难预料和想象。所以，大型起重机的动态防风尤为紧迫与重要，处于防风工作的首要地位。上海港依据沿海地区多发季风特点，结合码头水工设施和防风装备的性能，现时界定：大型起重机作业动态抗风的安全设防等级（上限）为蒲福风力11级，取其最大风速值32.6米/秒；大型起重机非作业静态抗风的安全设防等级为大于11级蒲福风力；对防台、抗台的安全设防等级则以1990年为时点，此前建成的码头按最大风速44米/秒限值设防，此后建设的码头按最大风速55米/秒限值设防。基于以往经验教训，上海港将大型起重机动态设防突发风定为三级，具体量值如下：第1级：按照GB6067《起重机械安全规程》规定，当风力大于7级时，沿海起重机应停止工作。由此得到必须具备的设防风速v≥17.1米/秒———此属设防下限（最低要求）。第2级：以制造厂对大型起重机设计的工作风速为依据，确定的标准设防风速v=20米/秒———防阵风袭击的通常状态（基本要求）。第3级：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Vmax=32.6米/秒———此属设防上限（极限要求）。说明：(1)当出现风速大于32.6米/秒以上的天象时，应归属起重机静态抗台风范畴；(2)考虑防风装备本身固有特性的不同，最大抗风能力势必存在差异；(3)树立整合资源发挥联防作用的抗风抗台理念；(4)洋山港按工作风速25米/秒、非工作风速70米/秒（瞬时78米/秒）设防。由此明确：所有抵抗水平力装置的动态防御等级不得低于起重机设计工作风速，就是说必须超过上述第1级（最低要求）动态防风要求、满足第2级（常态要求）风速设防的基本条件，并要求达到或超过第3级（极限要求）抗风能级。否则，该防风装置被视作不合格，不能而且不应装备在大型起重机上使用（质量不保证的产品，使用后患无穷）。同时又规定，所有抵抗上拔力（垂直力）装置、设施的单个防风拉索地拎（亦即地锚）的最小抗拉值≥98kN(10吨），单台大型起重机必须配置≥4个防上拔力的地锚装置（注：增加数量和/或最大抗拉值应依据理论计算出台风作用时大型起重机产生的上拔力值来确定）。二、大型起重机防风防台装置防风防台装备由两部分组成：安装于大型起重机设备上的部分称之为防风防台装置；安设在码头地面上的部分称作基建辅助配套设施，如锚定坑、防风拉索地拎（亦即地锚）、地销、轨道终端阻挡和系缆墩柱等。防风装置包括防跑制动器、惯性制动器、从动轮液压式轮边制动器（夹轮器）、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（钩）、拉索或拉杆、索具螺旋扣、卸扣、栓销等。装备在大型起重机上的各类型防风防台装置、设施，归结起来不外乎要达到以下两种保护目的：一是抵御风害作用对大型起重机产生的水平力；二是抵御风害作用对大型起重机产生的上拔力。三、轮液压式轮边土壤膜夹轮器上海港目前使用的主要防风防台装置组成，有防跑制动器、从动轮液压式轮边制动器（夹轮器）、行走制动器（含二级制动、主动轮制动）、顶轨器、防爬器、防风塞铁、防风预（警）报装置、夹轨器、锚定（钩）、拉索，拉杆、索具螺旋扣、卸扣/栓销等。1.动态防风装置除了不用防台装置外，其余防风装置在满足抗风工况要求前提下都可配用。为保障作业和辅助作业人员的安全，提升防风装备的机械化、自动化水平。对作业过程中需经常移动大车行走的大型起重机，应用电动铁鞋（即防跑制动器类）取代手动防风塞铁；并限定处于动态防风中的大型起重机遇突发风时，必须坚持就地防风的原则，切不可盲目回开至锚定位，并且要多加防风塞铁，还可增加一些其他的防风措施（如填抛沙袋、加塞木楔、减少迎风面积等）来保障大型起重机的安全。这里简要介绍一下动态防风的几种装置：(1)GBS-II型防跑制动器。该产品不改变设备原结构，仅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，达到阻止行走轮的滚动或滑动目的。其最大优点是不改变原结构，调试和维护保养非常简便。产品取代了防风塞铁，大大地提高了可靠性，最大特点是：当风力不大时能防止大型起重机在轨道上跑动、滑动；当风力增大时，防风能力也随之增强（技术理论创新点：变摩擦系数）。(2）液压式轮边制动器（或称夹轮器）。该产品亦不改变设备原结构，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。(3）顶轨器。产品生产制造厂家较多。该产品亦不改变设备原有结构，将其安装在两个行走台车中间，利用液压推动器的作用使钳口顶住轨道面或脱开轨面。2.静态抗台装置防台是在防风基础上的再设防，因此，大型起重机必须回到自己锚定位并锚定住，同时栓紧防风拉索（拉杆），条件允许时门机采用单机设防（旋转制动器上锁到带阻尼状态），岸桥前大梁置水平状态，按防台要求做好一切防范工作。这里再简要介绍几种静态抗台的装置：(1）防风拉索或防风拉杆系统。防风拉索/防风拉杆用以抵抗台风作用于大型起重机时产生的上拔力，其主要由钢丝绳、索具螺旋扣、卸扣和地铃、拉杆、栓销和地铃等用具组成。垂直使用时仅承受上拔力；与地面成角度使用时，除能承受上拔力外还承受风作用产生的水平力。(2）锚定装置。该装置主要由锚定钣、锚定插销或者锚定钩与码头面上的锚定坑连接件构成，起到防止风的水平力作用危害。由于钣、销插入坑中或多或少存在间隙，这对大型起重机防风防台工作带来隐患，因而已研制出锚定钩来克服前二者的不足。(3）防风塞铁。防风塞铁是上海港最早应用在大型起重机上的防风用具，因其简便实用、成本低廉、效果尚佳，所以也不失为一种较理想的辅助用品。还有其他的一些抗台设施，基本功用大同小异，故这里不一一表述。3.．能有效地抗风能力验证（模拟法）防风防台装备的抗风有效性，是推广使用的最后一道“槛”。上海港先后与上海交通大学、同济大学、海事大学和振华港机公司的检验检测机构对应用的门机和岸桥上的防跑制动器、惯性制动器、防风拉索、从动轮制动器、主动轮二级制动器等装备进行过性能测定。由验测结论推断：上海港大型起重机所装备的防风防台装置、设施，都是经得起考验、能在风害袭击中发挥作用的安全保障支柱。实物性能测定结论：(1)M02型10t-30m门机单一方向装2只防跑制动器，其抗风能力大于38.6吨，相当可抗15级风力作用所产生的水平推力。(2)M60型20/40t-35/20m门机单一方向装2个防跑制动器，其抗风能力为26吨，相当可抗11级风力作用；如装4个防跑制动器（单一方向），其抗风能力为44吨，相当可抗14级风力作用。(3)50t-50m超巴拿马型岸桥同方向加装2个防跑制动器时，就能抗击≥8级风袭击（对应的风力24.92吨；实测值25.95吨，此时测试用的牵引设备已达到极限输出马力）。上海港规定，岸桥同一方向必须装设4个防跑制动器(即两套防风装置),以确保安全。(4)单个防风塞铁的实际抗风能力为8.35吨,是一种有效的防风辅助用具。(5)防风拉索地铃(亦即地锚)的抗拉能力实测值超过了规定的最小抗拉值10吨。(6)61t-63m岸桥,只要大车全部车轮有效地制动(主、从动轮不滚动),就能有效地防止工作情况下的阵风(35米/秒),不被吹动。四、防风措施实施防风防台工作管理,务必建立起一套完整的体系、制度和规程作保证,完备应急预案,落实四方面工作:(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