淺析海港碼頭大型起重機械的防風問題

呂宗遠

（北部灣港防城港碼頭有限公司，廣西 防城港 538001）

海上運輸業(yè)的發(fā)展，使得港口規(guī)模不斷發(fā)展壯大，港口大型起重機械不斷發(fā)展，被廣泛使用到港口運輸業(yè)中。我國大型起重機械包括裝卸船機、斗輪堆取料機、岸橋、門機等?？萍嫉陌l(fā)展使得大型起重機械設(shè)備技術(shù)越來越先進，設(shè)備大型化，效率高。但是沿海地區(qū)受天氣影響，天氣變化大，且風力大。大型起重機械的防風成為重點。尤其是夏季和秋季，海上風暴、臺風多發(fā)，損毀大型起重機械。下面以臺風為例，介紹風力的作用和影響。臺風在熱帶海洋中形成，是海上形成的一種熱帶旋轉(zhuǎn)、氣旋。當風力達到不同級別時，形成的氣象現(xiàn)象不同。臺風一般是達到7級以上的熱帶氣旋，在我國港口管理規(guī)定中稱之為陣風。臺風對大型起重機械有較大的影響，必須采取防風措施，保護港口大型起重機械。風力級別不同，其風速和風壓也不同，風力級別越大，風速和風壓越大，對大型起重機械的損壞能力越大，具體風力情況如表1所示。

表1 不同風級下風壓風速情況

從表1中可知，熱帶氣旋的種類有4種，按照世界氣象組織的規(guī)定，包括熱帶低氣壓、熱帶風暴、強熱帶風暴和臺風等4種。風級增加時，破壞力隨之增強。

1 臺風對大型起重機械的損壞

1.1 整機滑移

臺風對大型起重機械的損壞表現(xiàn)為整機滑移，大型起重機械被臺風推動產(chǎn)生移位?？赡茉斐善鹬貦C械與其他設(shè)備碰撞而產(chǎn)生損壞、導致起重機械操作人員的人身安全受到威脅、港口貨物或其他設(shè)備被移動的大型破壞，造成人身和財產(chǎn)損失。例如，在2018年某港口發(fā)生的卸船機沖入海事件，產(chǎn)生的原因是臺風對大型起重機械產(chǎn)生的力量超過了起重夾軌器的防風能力。

1.2 整機傾覆

該種損壞是指大型起重設(shè)備被臺風吹倒，整機被傾覆，從而產(chǎn)生破壞。

1.3 金屬結(jié)構(gòu)局部被破壞

強風作用下，大型起重機械部分零部件的剛度有限，導致受到強烈外力作用下變形或者焊縫開裂。

綜上所述，對大型起重機械的防風設(shè)計要從多個方面進行，關(guān)注整體和局部結(jié)構(gòu)，分析被損的原因，從而提高防風能力。

2 大型起重機械防風裝置及受風害的原因分析

2.1 大型起重機械常用的防風裝置

防風裝置主要是用于防風，避免在陣風發(fā)生時起重機械發(fā)生沿軌道爬行的現(xiàn)象。一般防風裝置的防風作用原理是利用摩擦力來抵抗風力對大型起重機械的推動力，防止發(fā)生爬行。常見的防風裝置包括。

（1）夾軌器。夾軌器是一種傳統(tǒng)的防風裝置。一般在臺風作用下，尤其是大風力作用下，大型起重機械會振擺，導致鉗體滑動，造成夾軌器的防風作用降低甚至失效。

（2）頂軌器。和夾軌器相比，頂軌器具有更可靠的性能。頂軌器也稱為壓軌器，是較為常用的一種防風裝置。頂軌器一般直接頂定在軌道上，其效果受到軌道垂直方向撓曲的影響，即軌道敷設(shè)的質(zhì)量。所以軌道敷設(shè)時要提高質(zhì)量，減少撓曲。此外，頂軌器的安裝位置選擇，一般要保證其兩側(cè)的車輪支點的距離最短。根據(jù)實際經(jīng)驗，門腿下的主平衡梁下是較好的位置。

（3）防風鐵楔。防風鐵楔是一種可靠性較低的防風裝置，但是其結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低?？善鸬揭欢ǖ姆里L作用。但是對于自動控制的大型起重機械，為避免造成較高的故障率，一般不采用該防風裝置。

一般好的防風裝置需要關(guān)注其設(shè)計、制作和安裝等多個方面，保證其可靠性。此外對安裝的防風裝置應當定期檢查，規(guī)范管理。管理不當將對大型起重機械造成安全隱患，例如，當電器聯(lián)鎖失效后，夾軌器沒有在起重機械停止行走時夾住機械，且頂軌器模塊缺失，則直接導致起重機械在陣風中整機滑落；或者防風裝置產(chǎn)品不達標，如纜繩直接不達標或打結(jié)處松弛也都導致防風裝置的效率和可靠性的降低。所以必須做好防風管理工作，提高大型起重機械的安全保障力度。

2.2 大型起重機械損壞的原因分析

設(shè)計抗風能力低?！镀鹬卦O(shè)計規(guī)范》中對風壓和起重傾覆穩(wěn)定性驗算進行了規(guī)定，從傾覆穩(wěn)定性上看，起重機械的最大抗風能力是11級，一般起重機械對抗風壓范圍為600～1000Pa，從表1中可以得到對應風級為9～11級。但是依據(jù)實際情況，起重機械的抗風壓標準有待提高。根據(jù)以上分析，如果防風標準設(shè)置偏低，則導致起重機械中相關(guān)器件的強度、穩(wěn)定性等的設(shè)計偏低。當風壓超過標準時，將會使部件受到壓力影響而變形、斷裂等。因此，需要提高防風設(shè)計的標準和起重機械的防風能力。

2.3 防風裝置性能不達標，可靠性差

防風裝置的性能包括定量和定性的兩種，具體表現(xiàn)為防風裝置的數(shù)量、防風性能、防風裝置質(zhì)量等。在早期，尤其是80年代，我國大型起重機械的防風措施包含手動夾軌器，但是對一般的起重機僅采用了防風鐵楔，從而導致防風裝置的效果差，可靠性低。防風裝置的質(zhì)量具有重要作用。例如，如果錨定桿的材質(zhì)、設(shè)計或焊接不達標，將導致在強風中產(chǎn)生斷裂的問題，造成起重機械倒塌。因此，必須從防風裝置的質(zhì)量、設(shè)置數(shù)量等方面加強管理，提高整個防風系統(tǒng)的可靠性。

2.4 防風操作或措施不當

造成防風裝置可靠性低的另一個原因是防風裝置的操作和相關(guān)措施的制定與實施不到位。如放松對防風裝置的質(zhì)量檢查，在作業(yè)完成后不檢查防風裝置的工作狀態(tài)等都將增加大型起重機械受損壞的可能。具體表現(xiàn)為：大型起重機械結(jié)束作業(yè)后，未被放到錨定點進行錨定；工作人員未設(shè)置需要手動操作的防風裝置等。

3 提高防風能力的方法和注意事項

3.1 從設(shè)計上提高防風能力

從1996年15號臺風造成的大型起重機械損壞的事件可知，我國大型起重機械的防風能力設(shè)計有待提高。為此，交通部還頒布了相關(guān)的文件加強防風裝置的配置和防風能力的提升。相關(guān)文件提高了工作狀態(tài)下大型起重機械的抗風能力，如從原來最高的10級提升到11級，非工作狀態(tài)下將抗風壓提升到1850Pa等。此外還可在防風裝置的設(shè)置上進行改善，例如，在工作狀態(tài)下使用夾軌器、頂軌器、防爬器。提高防風裝置的抗風能力標準、規(guī)定防風裝置的布置位置、提高抵抗浮動能力等。

3.2 加強防風裝置的安全管理

防風裝置的設(shè)計、質(zhì)量等得到保證，但是如果疏于日常的安全管理，也將降低其可靠性。需要定期進行檢查。例如，電動設(shè)備包括電動液壓夾軌器/頂軌器/錨定裝置，需要電氣聯(lián)鎖方式進行控制。也就是電氣聯(lián)鎖故障將導致上述電動設(shè)備失效（夾軌器不能夾住軌道、頂推器模塊未正常放置等），因此當發(fā)生臺風時，會造成大型起重設(shè)備滑移甚至傾覆。另外，在大型起重機械行走時，夾軌器和頂軌器未松開或移走會產(chǎn)生阻力，導致行走電機燒毀。因此，加強防風裝置的安全管理十分重要。

3.3 提高防風裝置的可靠性

防風裝置是保障大型起重設(shè)備在臺風中不受損壞的重要部件，其可靠性直接反應了防風裝置的防風能力。因此在設(shè)計、制造、安裝防風裝置的過程中，必須嚴格按照標準規(guī)范操作，保證防風裝置的可靠性。

3.4 提高防風操作的規(guī)范性

防風操作包括日常防風處理和抵御臺風對起重機械傷害的兩個方面。其中防風處理包括作業(yè)中和作業(yè)后兩個部分。在進行防風操作時，需要注意：（1）施工安全性，應做好大型起重機械的防風裝置檢測，包括防爬制動、行走制動等。在完成作業(yè)后，大型起重機械應停放到指定的錨定地點，做好防風處理。保證各個設(shè)備處于可靠性較好的狀態(tài)。（2）作業(yè)中如果突發(fā)高于標準規(guī)定的級別以上的臺風時，需要停止作業(yè)，進行防風處理。（3）大型起重機械停放到特定位置后，要保證不同門及間有足夠的間距，一般為50m以上。（4）針對軌道式起重機械，要著重對制動和防滑裝置進行配備，而且防滑裝置的防滑作用要達到抗風力為15～35m/s的水平，保證在35～55m/s的風力下，起重機械不會傾覆。（5）保證有平坦的行走軌道以及與碼頭基礎(chǔ)緊密結(jié)合的梁段。（6）提供完善應對措施，在臺風到來時，要終止正在進行的作用，做好防風處理；臺風過后，要對現(xiàn)場設(shè)備進行檢查，檢查起重機械的完好程度、防風設(shè)施的完好程度，發(fā)現(xiàn)問題、及時處理，確保安全性和可靠性。

4 結(jié)語

港口運輸業(yè)的發(fā)展，促使大型起重機械的使用更加頻繁。然而由于港口區(qū)域遭受到臺風，尤其是夏秋季節(jié)，臺風頻發(fā)，臺風對大型起重機械造成損壞，對人身財產(chǎn)安全造成威脅。本文主要明確了臺風對大型起重機械的危害，介紹常用的防風裝置，并從防風裝置設(shè)施、管理等多個方面討論了如何提高防風處理的可靠性。