港口大型起重機(jī)防風(fēng)災(zāi)的思考

港口大型起重機(jī)防風(fēng)災(zāi)的思考

有效抵抗風(fēng)災(zāi)是促進(jìn)安全生產(chǎn)、保障裝卸車間正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作。上海港本著堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主”的方針,多年來(lái)從自身的安全預(yù)控與安全防范實(shí)際需要出發(fā),制訂并采取了一整套大型起重機(jī)防風(fēng)災(zāi)事故的有力措施,收到良好效果。1大型起重機(jī)產(chǎn)品在“受”臺(tái)風(fēng)襲擊而造成的損害港口用大型起重機(jī)幾乎每年都會(huì)出現(xiàn)因風(fēng)害而引發(fā)的事故。1996年9月我國(guó)湛江港遭9615號(hào)臺(tái)風(fēng)襲擊和2003年9月韓國(guó)釜山港受“蟬鳴”號(hào)臺(tái)風(fēng)襲擊(見圖1)的破壞最為慘重、教訓(xùn)深刻,導(dǎo)致港口生產(chǎn)癱瘓,造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失,給大型起重機(jī)的安全工作敲響了警鐘,人們至今記憶猶新。上海港開平碼頭在1990年8月中下旬的某日下午16時(shí)左右,突遭一股強(qiáng)陣風(fēng)襲擊,導(dǎo)致碼頭上的4臺(tái)門機(jī)全部被吹離軌道,其中401號(hào)門機(jī)跑出碼頭軌道終端,幸虧卡在兩分離碼頭(開平碼頭和鐵路南站碼頭)的間隔當(dāng)中,否則后果無(wú)疑是整機(jī)報(bào)廢。2大型起重機(jī)動(dòng)態(tài)防風(fēng)設(shè)計(jì)要求大型起重機(jī)受風(fēng)災(zāi)主要有3種,即陣風(fēng)、龍卷風(fēng)和臺(tái)風(fēng)。其中,陣風(fēng)和龍卷風(fēng)歸屬于突發(fā)風(fēng)范疇,臺(tái)風(fēng)亦稱颶風(fēng)。突發(fā)風(fēng)指一種強(qiáng)對(duì)流天氣,是風(fēng)速大于15m/s以上的間隙性大風(fēng),通常風(fēng)力作用的時(shí)間僅10～30min(數(shù)分鐘情況也發(fā)生過(guò)),風(fēng)速劇烈變化。突發(fā)風(fēng)是災(zāi)害性天氣,由于受現(xiàn)今測(cè)報(bào)技術(shù)手段所限,事前很難預(yù)知,故它的破壞性和危害性極大,大型起重機(jī)對(duì)突發(fā)風(fēng)的防范稱防風(fēng)(或稱防陣風(fēng)),為動(dòng)態(tài)防風(fēng)和靜態(tài)防風(fēng)。颶風(fēng)則是指風(fēng)力等于或大于12級(jí)(風(fēng)速≥32.7m/s)的熱帶氣旋最高形式,同樣屬災(zāi)害性天氣,其破壞力相當(dāng)大,但能從氣象部門的預(yù)報(bào)中事先得知并加以防范。臺(tái)風(fēng)報(bào)告通常分為3種形式:預(yù)報(bào)(風(fēng)來(lái)臨時(shí)間≤48h)、緊報(bào)(風(fēng)來(lái)臨時(shí)間≤24h)和緊急緊報(bào)(風(fēng)來(lái)臨時(shí)間≤12h)。同理,大型起重機(jī)對(duì)臺(tái)風(fēng)的防范為靜態(tài)防風(fēng)。動(dòng)態(tài)防風(fēng)是大型起重機(jī)在生產(chǎn)作業(yè)(即工作)過(guò)程中的安全防風(fēng),靜態(tài)防風(fēng)則是大型起重機(jī)非作業(yè)狀態(tài)(即非工作)時(shí)的安全防風(fēng)。由于大型起重機(jī)作業(yè)時(shí),操作者和機(jī)械設(shè)備都處于工作狀態(tài),兩者同時(shí)遭受著風(fēng)力的威脅,災(zāi)害的結(jié)果無(wú)法預(yù)料和想象。所以,大型起重機(jī)的動(dòng)態(tài)防風(fēng)就顯得尤為重要,應(yīng)當(dāng)置其于防風(fēng)工作的首要地位。上海港依據(jù)沿海地區(qū)多發(fā)季風(fēng)特點(diǎn)以及從保障企業(yè)重要設(shè)備生產(chǎn)安全考慮,結(jié)合碼頭水工設(shè)施和防風(fēng)裝備的性能,現(xiàn)界定:大型起重機(jī)作業(yè)動(dòng)態(tài)抗風(fēng)的安全設(shè)防等級(jí)(上限)為蒲福風(fēng)力(Beaufortscale)11級(jí),取其最大風(fēng)速值32.6m/s;大型起重機(jī)非作業(yè)靜態(tài)抗風(fēng)的安全設(shè)防等級(jí)為大于11級(jí)蒲福風(fēng)力;對(duì)防臺(tái)/抗臺(tái)的安全設(shè)防等級(jí)則以1990年為時(shí)點(diǎn),1990年前建成的碼頭按最大風(fēng)速44m/s限值設(shè)防,1990年后建設(shè)的碼頭按最大風(fēng)速55m/s限值設(shè)防?；谝酝?jīng)驗(yàn)教訓(xùn),上海港大型起重機(jī)設(shè)備防范突發(fā)風(fēng)定義為3級(jí)。具體量值如下:第1級(jí)按照GB6067《起重機(jī)械安全規(guī)程》規(guī)定,沿海起重機(jī),當(dāng)風(fēng)力大于7級(jí)時(shí),應(yīng)停止工作。由此得到必須具備的設(shè)防風(fēng)速v≥17.1m/s,為設(shè)防下限(最低要求)。第2級(jí)以制造廠大型起重機(jī)設(shè)計(jì)的工作風(fēng)速為依據(jù)。確定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防風(fēng)速v=20m/s,為防陣風(fēng)襲擊的通常狀態(tài)(基本要求)。第3級(jí)短時(shí)出現(xiàn)的龍卷風(fēng),風(fēng)力達(dá)到11級(jí)時(shí)(認(rèn)定的最大設(shè)防等級(jí)),即風(fēng)速vmax=32.6m/s,為設(shè)防上限(極限要求)。說(shuō)明:①當(dāng)風(fēng)速大于32.6m/s以上的天象情況,理應(yīng)歸屬起重機(jī)靜態(tài)抗臺(tái)風(fēng)范疇;②考慮防風(fēng)裝備本身固有特性的不同,最大抗風(fēng)能力勢(shì)必存在差異;③樹立整合資源發(fā)揮聯(lián)防作用的抗風(fēng)抗臺(tái)理念;④洋山港按工作風(fēng)速25m/s、非工作風(fēng)速70m/s(瞬時(shí)78m/s)。由此可明確:所有抵抗水平力裝置的動(dòng)態(tài)防御等級(jí)不得低于起重機(jī)設(shè)計(jì)工作風(fēng)速,就是說(shuō)必須超過(guò)上述第1級(jí)(最低要求)動(dòng)態(tài)防風(fēng)要求;滿足第2級(jí)(常態(tài)要求)風(fēng)速設(shè)防的基本條件;要求達(dá)到或超過(guò)第3級(jí)(極限要求)抗風(fēng)能級(jí)。否則,該防風(fēng)裝置被視作不合格,不能而且不應(yīng)裝備在大型起重機(jī)上使用(質(zhì)量不保證的產(chǎn)品,使用后患無(wú)窮)。再者,又規(guī)定所有抵抗上拔力(垂直力)裝置/設(shè)施的單個(gè)防風(fēng)拉索地錨的最小抗拉值≥98kN,單臺(tái)大型起重機(jī)必須配置≥4個(gè)防上拔力的地錨裝置(注:增加數(shù)量和/或最大抗拉值應(yīng)依據(jù)理論計(jì)算出臺(tái)風(fēng)作用時(shí)大型起重機(jī)產(chǎn)生的上拔力值來(lái)確定)。3大型起重機(jī)防風(fēng)防臺(tái)裝置/設(shè)施保護(hù)防風(fēng)防臺(tái)裝備由2部分組成,安裝于大型起重機(jī)設(shè)備上的稱之為防風(fēng)防臺(tái)裝置;安設(shè)在碼頭地面上的稱作基建輔助配套設(shè)施,如錨定坑、防風(fēng)拉索地錨、地銷、軌道終端阻擋和系纜墩柱等。綜上所述,防風(fēng)防臺(tái)裝置系防風(fēng)裝置和防臺(tái)裝置總稱。防風(fēng)防臺(tái)工作是一個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互依存的有機(jī)整體,防風(fēng)裝置亦能兼顧防臺(tái)而用,反之防臺(tái)裝置中包含了防風(fēng)裝置。裝置/設(shè)施的分類只不過(guò)是為便于區(qū)別和歸口管理。防風(fēng)裝置包括防跑制動(dòng)器、慣性制動(dòng)器、從動(dòng)輪液壓式輪邊制動(dòng)器(夾輪器)、行走制動(dòng)器、頂軌器、防爬器、防風(fēng)塞鐵和防風(fēng)預(yù)(警)報(bào)裝置等。防臺(tái)裝置包括夾軌器、錨定鉤(見圖2)、拉索或拉桿、索具螺旋扣、卸扣、栓銷等。裝備在大型起重機(jī)上的各類防風(fēng)防臺(tái)裝置/設(shè)施要達(dá)到以下2種保護(hù),其一抵御風(fēng)害作用對(duì)大型起重機(jī)產(chǎn)生的水平力,其二抵御風(fēng)害作用對(duì)大型起重機(jī)產(chǎn)生的上拔力。近年來(lái),我們根據(jù)防風(fēng)防臺(tái)安全管理形勢(shì)需要,頒發(fā)了《上海港大型機(jī)械防臺(tái)管理暫行規(guī)定》、轉(zhuǎn)發(fā)了交通部令2003年第3號(hào)《港口大型機(jī)械防陣風(fēng)防臺(tái)風(fēng)管理規(guī)定》、制訂了“軌道式大型機(jī)械防風(fēng)技術(shù)操作要求(試行)”、完善了安全操作規(guī)程及技術(shù)操作規(guī)程、加強(qiáng)了檢查制度(自查、互查、巡查和抽查),從而有力地推進(jìn)了防風(fēng)抗臺(tái)工作的規(guī)范化與步步深入。4輪液壓式輪邊土壤主要處理工藝上海港目前使用的主要防風(fēng)防臺(tái)裝置組成有,防跑制動(dòng)器、從動(dòng)輪液壓式輪邊制動(dòng)器(夾輪器)、行走制動(dòng)器(含二級(jí)制動(dòng),主動(dòng)輪制動(dòng))、頂軌器、防爬器、防風(fēng)塞鐵、防風(fēng)預(yù)(警)報(bào)裝置、夾軌器、錨定鉤、拉索/拉桿、索具螺旋扣、卸扣/栓銷等。4.1防跑冷凝器類大型起重機(jī)除了防臺(tái)裝置外,其余防風(fēng)裝置在滿足抗風(fēng)工況要求前提下都可配用;為保障作業(yè)和輔助作業(yè)人員的安全,提升防風(fēng)裝備的機(jī)械化、自動(dòng)化水平,對(duì)作業(yè)過(guò)程中需經(jīng)常移動(dòng)大車行走的大型起重機(jī),應(yīng)用電動(dòng)鐵鞋(即防跑制動(dòng)器類)取代手動(dòng)防風(fēng)塞鐵。并限定:處于動(dòng)態(tài)防風(fēng)中的大型起重機(jī)遇突發(fā)風(fēng)時(shí),切不可盲目回開至錨定位,必須采取就地防風(fēng)的原則,多加塞防風(fēng)塞鐵,還可增加一些其他的防風(fēng)措施(如填拋沙袋、加塞木楔、減少迎風(fēng)面積等)來(lái)保障大型起重機(jī)的安全。在此介紹幾種動(dòng)態(tài)防風(fēng)裝置。(1)輪的滑動(dòng)或滑動(dòng)產(chǎn)品由通州市意達(dá)港口機(jī)械有限公司研制生產(chǎn)。該產(chǎn)品不改變?cè)O(shè)備原結(jié)構(gòu),僅在行走輪邊加裝一套電動(dòng)鐵鞋裝置(見圖3),利用液壓推動(dòng)器的動(dòng)作使落在軌道面上帶齒板的鐵鞋提起或放下,達(dá)到阻止行走輪的滾動(dòng)或滑動(dòng)。其最大優(yōu)點(diǎn)是不改變?cè)Y(jié)構(gòu),調(diào)試和維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便。產(chǎn)品取代了防風(fēng)塞鐵、大大提高了可靠性,最大特點(diǎn)是:當(dāng)風(fēng)力不大時(shí)固然能防止大型起重機(jī)在軌道上跑動(dòng)、滑動(dòng);當(dāng)風(fēng)力增大時(shí),防風(fēng)能力也隨之增強(qiáng)(技術(shù)理論創(chuàng)新點(diǎn)是變摩擦系數(shù))。該產(chǎn)品已應(yīng)用于上海港的岸邊集裝箱起重機(jī)(簡(jiǎn)稱岸橋)、門座起重機(jī)(簡(jiǎn)稱門機(jī))、裝船機(jī)、卸船機(jī)、斗輪堆取料機(jī)等大型起重機(jī),至今共安裝了135臺(tái)套(每套4～8只),其中岸橋32臺(tái)套、裝船機(jī)2臺(tái)套、卸船機(jī)6臺(tái)套、斗輪堆取料機(jī)5臺(tái)套、門機(jī)90臺(tái)套。配套的防跑制動(dòng)器經(jīng)拉力測(cè)試都達(dá)到或超過(guò)了上述第3級(jí)(極限要求)抗風(fēng)能級(jí)要求。(2)動(dòng)液壓制動(dòng)裝置產(chǎn)品由上海振華港機(jī)(集團(tuán))股份有限公司研制生產(chǎn)。該產(chǎn)品不改變?cè)O(shè)備原結(jié)構(gòu),而是在從動(dòng)行走輪邊加裝一套電動(dòng)液壓制動(dòng)裝置,利用液壓推動(dòng)器動(dòng)作使閘瓦松開或抱緊,起到阻止從動(dòng)行走輪滾動(dòng)(見圖4)。該產(chǎn)品目前在大型橋式起重機(jī)上使用較多,例如上海港新添的岸橋上廣泛應(yīng)用。其作用是達(dá)到起重機(jī)工作狀態(tài)下的防風(fēng)制動(dòng)及非工作狀態(tài)下的輔助防風(fēng)制動(dòng)。理論上講,加裝該產(chǎn)品后能使大型起重機(jī)的抗風(fēng)能力提高一倍(主動(dòng)輪數(shù)等于從動(dòng)輪數(shù))。(3)液壓推動(dòng)器的應(yīng)用,使鉗口案面設(shè)置在軌道面該產(chǎn)品不改變?cè)O(shè)備原有結(jié)構(gòu),將其安裝在2個(gè)行走臺(tái)車中間,利用液壓推動(dòng)器的作用使鉗口頂住軌道面或脫開軌面(見圖5)。另處,防爬器、主動(dòng)輪制動(dòng)器等皆屬動(dòng)態(tài)防風(fēng)裝置,其基本原理、功能和作用與已介紹的產(chǎn)品相似。4.2防臺(tái)措施的確定防臺(tái)是在防風(fēng)基礎(chǔ)上的再設(shè)防,因此,大型起重機(jī)必須在錨定位并錨定住,同時(shí)栓緊防風(fēng)拉索(拉桿),條件允許時(shí)門機(jī)采用單機(jī)設(shè)防(旋轉(zhuǎn)制動(dòng)器上鎖到帶阻尼狀態(tài))、岸橋前大梁置水平狀態(tài),按防臺(tái)要求做好防范工作。在此再介紹幾種靜態(tài)抗臺(tái)裝置。(1)地錨桿拔力的組成防風(fēng)拉索/防風(fēng)拉桿用以抵抗臺(tái)風(fēng)作用于大型起重機(jī)時(shí)產(chǎn)生的上拔力,其主要由鋼絲繩、索具螺旋扣、卸扣和地錨/拉桿、栓銷和地錨等用具組成。垂直使用時(shí)僅承受上拔力,與地面成角度使用時(shí)除能承受上拔力外還承受風(fēng)作用產(chǎn)生的水平力(見圖6、圖7)。(2)定坑連接件構(gòu)成該裝置主要有錨定鈑、錨定插銷或者錨定鉤與碼頭面上的錨定坑連接件構(gòu)成,起到防止風(fēng)的水平力作用的危害。由于飯、銷插入坑中或多或少存在間隙,這對(duì)大型起重機(jī)防風(fēng)防臺(tái)工作帶來(lái)隱患,因而已研制出錨定鉤克服其不足(見圖8)。(3)防風(fēng)和鐵脈防風(fēng)塞鐵是最早應(yīng)用在大型起重機(jī)上的防風(fēng)用具,因其簡(jiǎn)便實(shí)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(見圖9)。4.3防跑器及防風(fēng)裝置的抗風(fēng)能力我們先后與上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、海事大學(xué)和振華港機(jī)公司的檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)用在上海港門機(jī)和岸橋上的防跑制動(dòng)器、慣性制動(dòng)器、防風(fēng)拉索、從動(dòng)輪制動(dòng)器、主動(dòng)輪二級(jí)制動(dòng)器等裝備進(jìn)行性能測(cè)定,驗(yàn)證(模擬法)防風(fēng)防臺(tái)裝備的抗風(fēng)有效性。圖10和圖11是門機(jī)、岸橋裝備防風(fēng)防臺(tái)裝置/設(shè)施的具體應(yīng)用,實(shí)物性能測(cè)定結(jié)論為:(1)M02型10t-30m門機(jī)單一方向裝2只防跑制動(dòng)器,其抗風(fēng)能力大于386kN,相當(dāng)可抗15級(jí)風(fēng)力作用所產(chǎn)生的水平推力。(2)M60型20/40t-35/20m門機(jī)單一方向裝2個(gè)防跑制動(dòng)器,其抗風(fēng)能力為260kN,相當(dāng)可抗11級(jí)風(fēng)力作用;如裝4個(gè)防跑制動(dòng)器(單一方向),其抗風(fēng)能力為440kN,相當(dāng)可抗14級(jí)風(fēng)力作用。(3)50t-50m超巴拿馬型岸橋同方向加裝2個(gè)防跑制動(dòng)器時(shí),就能抗擊≥8級(jí)風(fēng)襲擊(對(duì)應(yīng)的風(fēng)力249.2kN;實(shí)測(cè)值259.5kN,此時(shí)測(cè)試用的牽引設(shè)備已達(dá)到極限輸出馬力)。我們規(guī)定,岸橋同一方向必須裝設(shè)4個(gè)防跑制動(dòng)器(即2套防風(fēng)裝置),以確保安全。(4)單個(gè)防風(fēng)塞鐵的實(shí)際抗風(fēng)能力為83.5kN,是一種有效的防風(fēng)輔助用具。(5)防風(fēng)拉索地錨的抗拉能力實(shí)測(cè)值≥111kN,超過(guò)了規(guī)定的最小抗拉值98kN。(6)61t-63m岸橋,只要大車全部車輪有效地制動(dòng)(主、從動(dòng)輪不滾動(dòng)),就能有效地防止工作情況下的陣風(fēng)(35m/s),不被吹動(dòng)(見圖11)。5防風(fēng)防臺(tái)的注意事項(xiàng)實(shí)施防風(fēng)防臺(tái)工作管理,務(wù)必建立起一套完整的體系、制度和規(guī)程作保證,完備應(yīng)急預(yù)案,落實(shí)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(xiǎn)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(jiǎng)懲到位;(3)在每年4月份,布