港口大型起重機動態防風等級研究

有效抗風災港口大輪箱的災害率是促進安全生產，保障裝卸作業順利開展的一項重要工作。上海港本著堅持“安全第一、預防為主”的方針，多年來從自身的安全預控與安全防范實際需要出發，制訂并實施了一整套大型起重機防范風災事故的有力措施，并收到了良好效果。一、大型起重機動態防臺風的量值由于大型起重機作業時，操作者和機械設備都處于工作狀態，同時遭受著風力的威脅，災害的結果很難預料和想象。所以，大型起重機的動態防風尤為緊迫與重要，處于防風工作的首要地位。上海港依據沿海地區多發季風特點，結合碼頭水工設施和防風裝備的性能，現時界定：大型起重機作業動態抗風的安全設防等級（上限）為蒲福風力11級，取其最大風速值32.6米/秒；大型起重機非作業靜態抗風的安全設防等級為大于11級蒲福風力；對防臺、抗臺的安全設防等級則以1990年為時點，此前建成的碼頭按最大風速44米/秒限值設防，此后建設的碼頭按最大風速55米/秒限值設防。基于以往經驗教訓，上海港將大型起重機動態設防突發風定為三級，具體量值如下：第1級：按照GB6067《起重機械安全規程》規定，當風力大于7級時，沿海起重機應停止工作。由此得到必須具備的設防風速v≥17.1米/秒———此屬設防下限（最低要求）。第2級：以制造廠對大型起重機設計的工作風速為依據，確定的標準設防風速v=20米/秒———防陣風襲擊的通常狀態（基本要求）。第3級：短時出現的龍卷風，風力達到11級時（認定的最大設防等級），即風速Vmax=32.6米/秒———此屬設防上限（極限要求）。說明：(1)當出現風速大于32.6米/秒以上的天象時，應歸屬起重機靜態抗臺風范疇；(2)考慮防風裝備本身固有特性的不同，最大抗風能力勢必存在差異；(3)樹立整合資源發揮聯防作用的抗風抗臺理念；(4)洋山港按工作風速25米/秒、非工作風速70米/秒（瞬時78米/秒）設防。由此明確：所有抵抗水平力裝置的動態防御等級不得低于起重機設計工作風速，就是說必須超過上述第1級（最低要求）動態防風要求、滿足第2級（常態要求）風速設防的基本條件，并要求達到或超過第3級（極限要求）抗風能級。否則，該防風裝置被視作不合格，不能而且不應裝備在大型起重機上使用（質量不保證的產品，使用后患無窮）。同時又規定，所有抵抗上拔力（垂直力）裝置、設施的單個防風拉索地拎（亦即地錨）的最小抗拉值≥98kN(10噸），單臺大型起重機必須配置≥4個防上拔力的地錨裝置（注：增加數量和/或最大抗拉值應依據理論計算出臺風作用時大型起重機產生的上拔力值來確定）。二、大型起重機防風防臺裝置防風防臺裝備由兩部分組成：安裝于大型起重機設備上的部分稱之為防風防臺裝置；安設在碼頭地面上的部分稱作基建輔助配套設施，如錨定坑、防風拉索地拎（亦即地錨）、地銷、軌道終端阻擋和系纜墩柱等。防風裝置包括防跑制動器、慣性制動器、從動輪液壓式輪邊制動器（夾輪器）、行走制動器、頂軌器、防爬器、防風塞鐵和防風預（警）報裝置等。防臺裝置包括夾軌器、錨定（鉤）、拉索或拉桿、索具螺旋扣、卸扣、栓銷等。裝備在大型起重機上的各類型防風防臺裝置、設施，歸結起來不外乎要達到以下兩種保護目的：一是抵御風害作用對大型起重機產生的水平力；二是抵御風害作用對大型起重機產生的上拔力。三、輪液壓式輪邊土壤膜夾輪器上海港目前使用的主要防風防臺裝置組成，有防跑制動器、從動輪液壓式輪邊制動器（夾輪器）、行走制動器（含二級制動、主動輪制動）、頂軌器、防爬器、防風塞鐵、防風預（警）報裝置、夾軌器、錨定（鉤）、拉索，拉桿、索具螺旋扣、卸扣/栓銷等。1.動態防風裝置除了不用防臺裝置外，其余防風裝置在滿足抗風工況要求前提下都可配用。為保障作業和輔助作業人員的安全，提升防風裝備的機械化、自動化水平。對作業過程中需經常移動大車行走的大型起重機，應用電動鐵鞋（即防跑制動器類）取代手動防風塞鐵；并限定處于動態防風中的大型起重機遇突發風時，必須堅持就地防風的原則，切不可盲目回開至錨定位，并且要多加防風塞鐵，還可增加一些其他的防風措施（如填拋沙袋、加塞木楔、減少迎風面積等）來保障大型起重機的安全。這里簡要介紹一下動態防風的幾種裝置：(1)GBS-II型防跑制動器。該產品不改變設備原結構，僅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，達到阻止行走輪的滾動或滑動目的。其最大優點是不改變原結構，調試和維護保養非常簡便。產品取代了防風塞鐵，大大地提高了可靠性，最大特點是：當風力不大時能防止大型起重機在軌道上跑動、滑動；當風力增大時，防風能力也隨之增強（技術理論創新點：變摩擦系數）。(2）液壓式輪邊制動器（或稱夾輪器）。該產品亦不改變設備原結構，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。(3）頂軌器。產品生產制造廠家較多。該產品亦不改變設備原有結構，將其安裝在兩個行走臺車中間，利用液壓推動器的作用使鉗口頂住軌道面或脫開軌面。2.靜態抗臺裝置防臺是在防風基礎上的再設防，因此，大型起重機必須回到自己錨定位并錨定住，同時栓緊防風拉索（拉桿），條件允許時門機采用單機設防（旋轉制動器上鎖到帶阻尼狀態），岸橋前大梁置水平狀態，按防臺要求做好一切防范工作。這里再簡要介紹幾種靜態抗臺的裝置：(1）防風拉索或防風拉桿系統。防風拉索/防風拉桿用以抵抗臺風作用于大型起重機時產生的上拔力，其主要由鋼絲繩、索具螺旋扣、卸扣和地鈴、拉桿、栓銷和地鈴等用具組成。垂直使用時僅承受上拔力；與地面成角度使用時，除能承受上拔力外還承受風作用產生的水平力。(2）錨定裝置。該裝置主要由錨定鈑、錨定插銷或者錨定鉤與碼頭面上的錨定坑連接件構成，起到防止風的水平力作用危害。由于鈑、銷插入坑中或多或少存在間隙，這對大型起重機防風防臺工作帶來隱患，因而已研制出錨定鉤來克服前二者的不足。(3）防風塞鐵。防風塞鐵是上海港最早應用在大型起重機上的防風用具，因其簡便實用、成本低廉、效果尚佳，所以也不失為一種較理想的輔助用品。還有其他的一些抗臺設施，基本功用大同小異，故這里不一一表述。3.．能有效地抗風能力驗證（模擬法）防風防臺裝備的抗風有效性，是推廣使用的最后一道“檻”。上海港先后與上海交通大學、同濟大學、海事大學和振華港機公司的檢驗檢測機構對應用的門機和岸橋上的防跑制動器、慣性制動器、防風拉索、從動輪制動器、主動輪二級制動器等裝備進行過性能測定。由驗測結論推斷：上海港大型起重機所裝備的防風防臺裝置、設施，都是經得起考驗、能在風害襲擊中發揮作用的安全保障支柱。實物性能測定結論：(1)M02型10t-30m門機單一方向裝2只防跑制動器，其抗風能力大于38.6噸，相當可抗15級風力作用所產生的水平推力。(2)M60型20/40t-35/20m門機單一方向裝2個防跑制動器，其抗風能力為26噸，相當可抗11級風力作用；如裝4個防跑制動器（單一方向），其抗風能力為44噸，相當可抗14級風力作用。(3)50t-50m超巴拿馬型岸橋同方向加裝2個防跑制動器時，就能抗擊≥8級風襲擊（對應的風力24.92噸；實測值25.95噸，此時測試用的牽引設備已達到極限輸出馬力）。上海港規定，岸橋同一方向必須裝設4個防跑制動器(即兩套防風裝置),以確保安全。(4)單個防風塞鐵的實際抗風能力為8.35噸,是一種有效的防風輔助用具。(5)防風拉索地鈴(亦即地錨)的抗拉能力實測值超過了規定的最小抗拉值10噸。(6)61t-63m岸橋,只要大車全部車輪有效地制動(主、從動輪不滾動),就能有效地防止工作情況下的陣風(35米/秒),不被吹動。四、防風措施實施防風防臺工作管理,務必建立起一套完整的體系、制度和規程作保證,完備應急預案,落實四方面工作:(1)健全和理順指揮決策系統、信息傳遞系統、搶險救災及災后恢復系統;(2)設施到位、人員到位、責