浅析海港码头大型起重机械的防风问题

2018-10-15吕宗远

中国设备工程 2018年18期

吕宗远

（北部湾港防城港码头有限公司，广西防城港 538001）

海上运输业的发展，使得港口规模不断发展壮大，港口大型起重机械不断发展，被广泛使用到港口运输业中。我国大型起重机械包括装卸船机、斗轮堆取料机、岸桥、门机等。科技的发展使得大型起重机械设备技术越来越先进，设备大型化，效率高。但是沿海地区受天气影响，天气变化大，且风力大。大型起重机械的防风成为重点。尤其是夏季和秋季，海上风暴、台风多发，损毁大型起重机械。下面以台风为例，介绍风力的作用和影响。台风在热带海洋中形成，是海上形成的一种热带旋转、气旋。当风力达到不同级别时，形成的气象现象不同。台风一般是达到7级以上的热带气旋，在我国港口管理规定中称之为阵风。台风对大型起重机械有较大的影响，必须采取防风措施，保护港口大型起重机械。风力级别不同，其风速和风压也不同，风力级别越大，风速和风压越大，对大型起重机械的损坏能力越大，具体风力情况如表1所示。

表1 不同风级下风压风速情况

从表1中可知，热带气旋的种类有4种，按照世界气象组织的规定，包括热带低气压、热带风暴、强热带风暴和台风等4种。风级增加时，破坏力随之增强。

1 台风对大型起重机械的损坏

1.1 整机滑移

台风对大型起重机械的损坏表现为整机滑移，大型起重机械被台风推动产生移位。可能造成起重机械与其他设备碰撞而产生损坏、导致起重机械操作人员的人身安全受到威胁、港口货物或其他设备被移动的大型破坏，造成人身和财产损失。例如，在2018年某港口发生的卸船机冲入海事件，产生的原因是台风对大型起重机械产生的力量超过了起重夹轨器的防风能力。

1.2 整机倾覆

该种损坏是指大型起重设备被台风吹倒，整机被倾覆，从而产生破坏。

1.3 金属结构局部被破坏

强风作用下，大型起重机械部分零部件的刚度有限，导致受到强烈外力作用下变形或者焊缝开裂。

综上所述，对大型起重机械的防风设计要从多个方面进行，关注整体和局部结构，分析被损的原因，从而提高防风能力。

2 大型起重机械防风装置及受风害的原因分析

2.1 大型起重机械常用的防风装置

防风装置主要是用于防风，避免在阵风发生时起重机械发生沿轨道爬行的现象。一般防风装置的防风作用原理是利用摩擦力来抵抗风力对大型起重机械的推动力，防止发生爬行。常见的防风装置包括。

（1）夹轨器。夹轨器是一种传统的防风装置。一般在台风作用下，尤其是大风力作用下，大型起重机械会振摆，导致钳体滑动，造成夹轨器的防风作用降低甚至失效。

（2）顶轨器。和夹轨器相比，顶轨器具有更可靠的性能。顶轨器也称为压轨器，是较为常用的一种防风装置。顶轨器一般直接顶定在轨道上，其效果受到轨道垂直方向挠曲的影响，即轨道敷设的质量。所以轨道敷设时要提高质量，减少挠曲。此外，顶轨器的安装位置选择，一般要保证其两侧的车轮支点的距离最短。根据实际经验，门腿下的主平衡梁下是较好的位置。

（3）防风铁楔。防风铁楔是一种可靠性较低的防风装置，但是其结构简单，制作成本低。可起到一定的防风作用。但是对于自动控制的大型起重机械，为避免造成较高的故障率，一般不采用该防风装置。

一般好的防风装置需要关注其设计、制作和安装等多个方面，保证其可靠性。此外对安装的防风装置应当定期检查，规范管理。管理不当将对大型起重机械造成安全隐患，例如，当电器联锁失效后，夹轨器没有在起重机械停止行走时夹住机械，且顶轨器模块缺失，则直接导致起重机械在阵风中整机滑落；或者防风装置产品不达标，如缆绳直接不达标或打结处松弛也都导致防风装置的效率和可靠性的降低。所以必须做好防风管理工作，提高大型起重机械的安全保障力度。

2.2 大型起重机械损坏的原因分析

设计抗风能力低。《起重设计规范》中对风压和起重倾覆稳定性验算进行了规定，从倾覆稳定性上看，起重机械的最大抗风能力是11级，一般起重机械对抗风压范围为600～1000Pa，从表1中可以得到对应风级为9～11级。但是依据实际情况，起重机械的抗风压标准有待提高。根据以上分析，如果防风标准设置偏低，则导致起重机械中相关器件的强度、稳定性等的设计偏低。当风压超过标准时，将会使部件受到压力影响而变形、断裂等。因此，需要提高防风设计的标准和起重机械的防风能力。

2.3 防风装置性能不达标，可靠性差

防风装置的性能包括定量和定性的两种，具体表现为防风装置的数量、防风性能、防风装置质量等。在早期，尤其是80年代，我国大型起重机械的防风措施包含手动夹轨器，但是对一般的起重机仅采用了防风铁楔，从而导致防风装置的效果差，可靠性低。防风装置的质量具有重要作用。例如，如果锚定杆的材质、设计或焊接不达标，将导致在强风中产生断裂的问题，造成起重机械倒塌。因此，必须从防风装置的质量、设置数量等方面加强管理，提高整个防风系统的可靠性。

2.4 防风操作或措施不当

造成防风装置可靠性低的另一个原因是防风装置的操作和相关措施的制定与实施不到位。如放松对防风装置的质量检查，在作业完成后不检查防风装置的工作状态等都将增加大型起重机械受损坏的可能。具体表现为：大型起重机械结束作业后，未被放到锚定点进行锚定；工作人员未设置需要手动操作的防风装置等。

3 提高防风能力的方法和注意事项

3.1 从设计上提高防风能力

从1996年15号台风造成的大型起重机械损坏的事件可知，我国大型起重机械的防风能力设计有待提高。为此，交通部还颁布了相关的文件加强防风装置的配置和防风能力的提升。相关文件提高了工作状态下大型起重机械的抗风能力，如从原来最高的10级提升到11级，非工作状态下将抗风压提升到1850Pa等。此外还可在防风装置的设置上进行改善，例如，在工作状态下使用夹轨器、顶轨器、防爬器。提高防风装置的抗风能力标准、规定防风装置的布置位置、提高抵抗浮动能力等。

3.2 加强防风装置的安全管理

防风装置的设计、质量等得到保证，但是如果疏于日常的安全管理，也将降低其可靠性。需要定期进行检查。例如，电动设备包括电动液压夹轨器/顶轨器/锚定装置，需要电气联锁方式进行控制。也就是电气联锁故障将导致上述电动设备失效（夹轨器不能夹住轨道、顶推器模块未正常放置等），因此当发生台风时，会造成大型起重设备滑移甚至倾覆。另外，在大型起重机械行走时，夹轨器和顶轨器未松开或移走会产生阻力，导致行走电机烧毁。因此，加强防风装置的安全管理十分重要。

3.3 提高防风装置的可靠性

防风装置是保障大型起重设备在台风中不受损坏的重要部件，其可靠性直接反应了防风装置的防风能力。因此在设计、制造、安装防风装置的过程中，必须严格按照标准规范操作，保证防风装置的可靠性。

3.4 提高防风操作的规范性

防风操作包括日常防风处理和抵御台风对起重机械伤害的两个方面。其中防风处理包括作业中和作业后两个部分。在进行防风操作时，需要注意：（1）施工安全性，应做好大型起重机械的防风装置检测，包括防爬制动、行走制动等。在完成作业后，大型起重机械应停放到指定的锚定地点，做好防风处理。保证各个设备处于可靠性较好的状态。（2）作业中如果突发高于标准规定的级别以上的台风时，需要停止作业，进行防风处理。（3）大型起重机械停放到特定位置后，要保证不同门及间有足够的间距，一般为50m以上。（4）针对轨道式起重机械，要着重对制动和防滑装置进行配备，而且防滑装置的防滑作用要达到抗风力为15～35m/s的水平，保证在35～55m/s的风力下，起重机械不会倾覆。（5）保证有平坦的行走轨道以及与码头基础紧密结合的梁段。（6）提供完善应对措施，在台风到来时，要终止正在进行的作用，做好防风处理；台风过后，要对现场设备进行检查，检查起重机械的完好程度、防风设施的完好程度，发现问题、及时处理，确保安全性和可靠性。