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營口港務(wù)集團(tuán)有限公司

1 引言

近年來極端氣候發(fā)生的概率不斷增加，強(qiáng)風(fēng)天氣下如何保證頻繁作業(yè)的港口大型起重設(shè)備安全，已經(jīng)成為廣大港口管理人員亟待解決的重點(diǎn)難題。

國內(nèi)港口制定的大型起重設(shè)備管理規(guī)定中，對于限制設(shè)備作業(yè)條件的風(fēng)速值大小如何取得沒有明確描述，同時(shí)各港口制定的設(shè)備停止作業(yè)的極限風(fēng)速值也未統(tǒng)一，上述兩個(gè)風(fēng)速值的大小對于港口大型設(shè)備防風(fēng)工作是否成功至關(guān)重要，必須在管理規(guī)定中明確提出切實(shí)可行的解決辦法來指導(dǎo)、規(guī)范生產(chǎn)[1]。本文重點(diǎn)對沿海碼頭(內(nèi)河碼頭可參考)風(fēng)速值取得和停止作業(yè)風(fēng)速大小進(jìn)行論述。

2 港口大型起重設(shè)備防風(fēng)工作現(xiàn)狀

各港口根據(jù)現(xiàn)行的交通運(yùn)輸部頒布實(shí)施的《JT/T90-2008港口裝卸機(jī)械風(fēng)載荷計(jì)算及防風(fēng)安全要求》(下稱《JT/T90》)、《JTS 169-2017碼頭附屬設(shè)施技術(shù)規(guī)范》(下稱《JTS 169》)以及2018年8月1日印發(fā)的《港口大型機(jī)械防陣風(fēng)防臺風(fēng)安全工作指南》(下稱《指南》)、風(fēng)級風(fēng)速對照表等，制定港口防風(fēng)管理規(guī)程。

2.1 風(fēng)速值計(jì)算

2.1.1 起重設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)速

根據(jù)《JT/T90》，風(fēng)載荷計(jì)算基本公式：

Pw=C×Kh×q×A

(1)

q=0.625×vs2

(2)

式中，Pw為作用在港口起重設(shè)備上的風(fēng)載荷，N；C為迎風(fēng)結(jié)構(gòu)物的風(fēng)載體型系數(shù)；Kh為風(fēng)壓高度變化系數(shù)；q為計(jì)算風(fēng)壓，N/m2；A為港口起重設(shè)備垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積，m2；vs為計(jì)算風(fēng)速，m/s。

港口起重設(shè)備出廠后，C和A值已經(jīng)確定，是一個(gè)定量常數(shù)；Kh在港口起重設(shè)備工作狀態(tài)下取值為1；計(jì)算風(fēng)壓q是唯一的與計(jì)算風(fēng)速vs相關(guān)的變量。

工作狀態(tài)下用于計(jì)算港口起重設(shè)備的零部件和金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛性及穩(wěn)定性，驗(yàn)算驅(qū)動(dòng)裝置的過載能力及整機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性的最小計(jì)算風(fēng)壓為250 N/m，將其代入公式(2)，可得出此時(shí)的計(jì)算風(fēng)速為：

(3)

《JT/T90》、《JTS 169》和《指南》對這一風(fēng)速下，港口起重設(shè)備是否可以正常作業(yè)，并沒有過多的文字描述和解釋，僅在《JT/T90》中有“防風(fēng)預(yù)(警)報(bào)裝置，應(yīng)具有顯示瞬時(shí)風(fēng)速、報(bào)警及存儲(chǔ)報(bào)警時(shí)風(fēng)速值的各項(xiàng)功能。露天工作的港口裝卸機(jī)械，風(fēng)力大于工作狀態(tài)的計(jì)算風(fēng)速設(shè)定值時(shí)，防風(fēng)預(yù)(警)報(bào)裝置應(yīng)能發(fā)出報(bào)警信號”的敘述[2]。

非工作狀態(tài)下用于驗(yàn)算港口起重設(shè)備的零部件及金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、整機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性和防風(fēng)抗滑安全裝置和錨定裝置的最小計(jì)算風(fēng)壓取值范圍為800～1 200 N/m，同樣，代入公式(2)可得此時(shí)的計(jì)算風(fēng)速大小為36～44 m/s。《JT/T90》和《指南》中都規(guī)定了最小35 m/s風(fēng)速作用下，在未使用錨定和防風(fēng)系拉裝置時(shí)，其他防風(fēng)裝置應(yīng)滿足港口起重設(shè)備沿軌道運(yùn)行方向不發(fā)生滑移；錨定和防風(fēng)系拉裝置應(yīng)滿足在最小55 m/s風(fēng)速作用下，港口起重設(shè)備不發(fā)生滑移和傾覆。

2.1.2 港口起重設(shè)備出廠防風(fēng)能力設(shè)計(jì)值

表1是某沿海港口現(xiàn)有設(shè)備出廠時(shí)的設(shè)計(jì)風(fēng)速值，設(shè)備基本上是按照表中計(jì)算值進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。由于歷史或執(zhí)行國外標(biāo)準(zhǔn)等原因，部分設(shè)計(jì)值偏小，設(shè)備出廠提供給客戶的技術(shù)規(guī)格書，通常未對35 m/s的風(fēng)速狀態(tài)進(jìn)行說明。

表1 某港起重(輸送)設(shè)備出廠設(shè)計(jì)防風(fēng)能力

2.1.3 各港口防風(fēng)管理對于風(fēng)速的規(guī)定

目前，各港口基本上是依據(jù)《指南》中關(guān)于陣風(fēng)的定義“指突發(fā)的、風(fēng)速15 m/s(7級)以上的大風(fēng)”來制定港口起重設(shè)備停止裝卸作業(yè)的風(fēng)速上限。如表2所示，7級風(fēng)的風(fēng)速范圍是13.9～17.1 m/s，各港口根據(jù)本港特點(diǎn)，規(guī)定停止裝卸作業(yè)的風(fēng)速。上述港口起重設(shè)備作業(yè)風(fēng)速限制條件只是對風(fēng)級風(fēng)速的一種簡單的解讀、應(yīng)用，其取值大小并不存在任何事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)、理論依據(jù)[3]。

表2 風(fēng)級風(fēng)速對照表

2.2 關(guān)于獲取風(fēng)速值大小

一般情況下，風(fēng)速值是由安裝在港口起重設(shè)備上的風(fēng)速儀實(shí)地進(jìn)行測量取得的，實(shí)測風(fēng)速與測量高度和周圍下墊面表面粗糙度2個(gè)因素有關(guān)。根據(jù)《JT/T90》和《JTS 169》規(guī)定，設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)速“按空曠地區(qū)離地10 m高度處的計(jì)算風(fēng)速來確定”。港口起重設(shè)備上的風(fēng)速儀安裝高度為30～60 m，再加上地貌不同，實(shí)際測量出的風(fēng)速值與計(jì)算風(fēng)速取值條件存在較大誤差，用這種方式取得的實(shí)際測量值來指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)既不準(zhǔn)確也不科學(xué)。

《JTS 169》中規(guī)定“計(jì)算風(fēng)速取3 s時(shí)距的平均瞬時(shí)風(fēng)速”，這一點(diǎn)，在各港口的防風(fēng)管理規(guī)定中基本上也沒有進(jìn)行描述和解讀[4]。

3 港口大型起重設(shè)備防風(fēng)工作主要問題

綜合上述分析，港口起重設(shè)備防風(fēng)工作主要存在下面2個(gè)問題。

3.1 風(fēng)速值達(dá)到多少應(yīng)停止作業(yè)

雖然各港口規(guī)定了停止作業(yè)的風(fēng)速上限是17 m/s，但其缺乏理論依據(jù)，港口實(shí)際作業(yè)時(shí)往往會(huì)突破這一紅線。一旦遇到持續(xù)較長的陣風(fēng)，就可能會(huì)造成設(shè)備傾覆等安全事故?？茖W(xué)、合理地設(shè)置港口起重設(shè)備停止裝卸作業(yè)風(fēng)速極限值，已經(jīng)成為港口生產(chǎn)及設(shè)備管理人員的迫切需求。

3.2 風(fēng)速值應(yīng)如何取得

本地氣象臺發(fā)布的預(yù)報(bào)風(fēng)速信息只適合作為參考值來使用，不能作為港口起重設(shè)備停止作業(yè)的直接依據(jù)。目前設(shè)備上安裝的風(fēng)速儀因安裝高度和地面粗糙度的影響，也不適合直接作為停機(jī)依據(jù)，如何獲取相對準(zhǔn)確的風(fēng)速值是港口防風(fēng)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)[5]。

4 港口大型起重設(shè)備防風(fēng)工作對策

基于目前港口起重設(shè)備防風(fēng)工作中存在的主要問題，根據(jù)長期的一線防風(fēng)工作經(jīng)驗(yàn)，提出以下對策：

(1)實(shí)際檢測。港口起重設(shè)備新機(jī)交付時(shí)，必須取得生產(chǎn)廠家的防風(fēng)計(jì)算書。通過對大車行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行外力牽引實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)大車行走機(jī)構(gòu)是工作機(jī)構(gòu)還是非工作機(jī)構(gòu)來確定大車防滑制動(dòng)裝置的開、閉狀態(tài)，確定引起整機(jī)移動(dòng)的外加牽引力的大小，再經(jīng)過計(jì)算，得出設(shè)備的實(shí)際安全抗風(fēng)能力的風(fēng)速值大小。實(shí)際檢測時(shí)，應(yīng)保持大車車輪處于滑動(dòng)狀態(tài)的工況下，車輪不得發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，一旦發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)采取調(diào)整制動(dòng)力矩等措施防止車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

(2)風(fēng)速儀設(shè)置。風(fēng)速儀安裝在離地10 m高度，或是實(shí)測各起重設(shè)備的現(xiàn)有安裝高度和10 m高度的風(fēng)速(風(fēng)壓)數(shù)據(jù)，將風(fēng)速儀實(shí)測數(shù)據(jù)修正到10 m高度的風(fēng)速值來做防風(fēng)風(fēng)速。也可以考慮在碼頭合適的固定地點(diǎn)設(shè)置高度10 m的風(fēng)速儀，并確保測得的結(jié)果可與港口起重設(shè)備及時(shí)通訊。

(3)加法原則。港口起重設(shè)備的防風(fēng)裝置應(yīng)遵循只能增加，不能減少的原則。若確實(shí)需要改變制動(dòng)裝置方式，必須經(jīng)過理論計(jì)算和實(shí)際測試，保證不少于原有的制動(dòng)效果，嚴(yán)禁隨意拆除防風(fēng)制動(dòng)裝置。

(4)持續(xù)原則。應(yīng)持續(xù)保持軌道和車輪表面處于清潔狀態(tài)，無油、無水、無冰、無沙塵，保持制動(dòng)裝置處于完好有效狀態(tài)。

5 結(jié)語

大型港口起重設(shè)備防風(fēng)工作是一項(xiàng)長期、細(xì)致的工作，本文提出了目前港口在確定限制設(shè)備作業(yè)條件的風(fēng)速值和設(shè)備停止作業(yè)的極限風(fēng)速值大小方面的不足，并針對目前港口起重設(shè)備防風(fēng)工作中存在的不足提出防風(fēng)工作對策，對于指導(dǎo)港口開展防風(fēng)工作具有實(shí)際意義。