港口大型岸邊設(shè)備防陣風(fēng)能力檢測

尹 鋒 胡志輝 吳偉明 郝永全 袁建明

1 武漢開銳海洋起重技術(shù)有限公司2 武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院3 廣州港南沙港務(wù)有限公司

1 引言

近年來，隨著全球氣候變化，極端天氣頻繁出現(xiàn)，突發(fā)陣風(fēng)對港口大型岸邊設(shè)備造成災(zāi)難性損毀的事故越來越多，嚴(yán)重影響港口安全生產(chǎn)。2018年交通運(yùn)輸部頒布《港口大型機(jī)械防陣風(fēng)防臺風(fēng)安全工作指南》(以下簡稱《指南》)，提出較《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》(GB/T 3811-2008)更明確、更嚴(yán)格的防陣風(fēng)要求[1-2]。現(xiàn)有大多數(shù)港口的門座起重機(jī)(以下簡稱門機(jī))、岸邊集裝箱起重機(jī)(以下簡稱岸橋)、抓斗卸船機(jī)等大型岸邊設(shè)備使用年限長，其設(shè)計防陣風(fēng)能力達(dá)不到要求，且設(shè)備防風(fēng)設(shè)施缺失、老化、腐蝕嚴(yán)重，其實際防陣風(fēng)能力急需檢測驗證。

由于現(xiàn)有檢測手段較為匱乏，僅有少量港口嘗試開展岸邊設(shè)備的防風(fēng)能力檢測，其采用的檢測方法主要有3種。

(1)采用多臺大功率裝載機(jī)通過鋼絲繩同時牽引待檢設(shè)備模擬風(fēng)載作用。該方法簡單易實施，但多臺裝載機(jī)的牽引動作同步性較難控制，存在損壞待檢設(shè)備的風(fēng)險，且動態(tài)測量的準(zhǔn)確性較低。

(2)以錨定后的相鄰起重機(jī)或起重機(jī)軌道端部止擋為固定端，在待檢設(shè)備大車均衡梁端部和固定端間架設(shè)液壓缸，通過液壓缸頂推固定端來模擬風(fēng)載作用[3-5]。該方法空中架設(shè)橫梁及液壓缸較為復(fù)雜，且需現(xiàn)場焊接，實施不便。

(3)在檢測現(xiàn)場以固定結(jié)構(gòu)物或其他大噸位物質(zhì)作為固定端，使用電動、液壓或其他方式拉緊鋼絲繩來模擬風(fēng)載作用[6]。此方法需搭建專門固定端，檢測效率低且檢測裝置轉(zhuǎn)場困難。

近年來，國內(nèi)也出現(xiàn)了一些新型的港口岸邊設(shè)備防風(fēng)能力檢測裝置[7-8]，但由于檢測裝置體型巨大、轉(zhuǎn)場困難等原因，很少應(yīng)用于實際檢測。

港口設(shè)備的抗風(fēng)防滑能力直接關(guān)系到設(shè)備使用的安全性和可靠性，為準(zhǔn)確掌握在役港口岸邊設(shè)備的抗風(fēng)防滑能力，急需一種簡單、安全、方便、有效的檢測方法及裝置，對港口大型岸邊設(shè)備防陣風(fēng)能力進(jìn)行檢測。本文提出了一種基于新型便捷式檢測裝置的港口在役岸邊設(shè)備防陣風(fēng)能力檢測方法，經(jīng)過實際測試表明，該檢測裝置和方法能方便、準(zhǔn)確地檢測港口設(shè)備真實的抗風(fēng)防滑能力。

2 檢測裝置與檢測方法

2.1 檢測裝置組成及工作原理

新型便捷式防風(fēng)檢測裝置結(jié)構(gòu)組成見圖1，主要由頂板、傳感器、加載油缸、鎖軌機(jī)構(gòu)、推力梁和液壓站及電控箱等組成。

圖1 新型便捷式防風(fēng)檢測裝置結(jié)構(gòu)組成

檢測裝置頂板的一側(cè)與起重機(jī)行走車架或錨碇立柱結(jié)構(gòu)連接，另一側(cè)通過裝有銷軸傳感器的鉸點(diǎn)與加載油缸相連，頂板下方設(shè)有卡勾，防止測試過程頂板上滑。加載油缸連接了頂板和推力梁，使用液壓驅(qū)動提供推力以模擬沿軌道方向的風(fēng)載荷。加載油缸與頂板采用鉸軸連接并設(shè)置有銷軸傳感器，用以實時測量加載油缸的推力值。加載油缸尾部與推力梁結(jié)構(gòu)鉸接，推力梁置于軌道上方并設(shè)置鎖軌機(jī)構(gòu)，用于將推力梁結(jié)構(gòu)與軌道鎖緊，保證推力梁在加載過程中不產(chǎn)生滑移。機(jī)構(gòu)由夾鉗、夾鉗塊、連接座、液壓缸、連桿等組成，連接座連接各個零部件并與推力梁固接。

新型便捷式防風(fēng)檢測裝置工作原理為：檢測裝置一側(cè)的推力梁置于軌道上方，通過鎖緊機(jī)構(gòu)與軌道鎖緊后成為固定支點(diǎn)；另一側(cè)的頂板頂住待測設(shè)備行走車架或錨定立柱結(jié)構(gòu)，加載油缸逐步對設(shè)備施加傾斜的推力，直至設(shè)備發(fā)生滑移(見圖2)。由銷軸傳感器實時顯示并記錄油缸加載過程的推力值，根據(jù)加載油缸施加的最大推力以及對應(yīng)的傾斜角度，同時考慮傾斜推力的豎直分力因減弱待測設(shè)備輪壓而對設(shè)備防風(fēng)能力的影響，即可獲得設(shè)備的防風(fēng)能力。

圖2 新型便捷式防風(fēng)檢測裝置工作原理

2.2 檢測步驟及方法

進(jìn)行防風(fēng)能力檢測時，港口岸邊設(shè)備運(yùn)行至合適位置，在海陸兩側(cè)錨定位分別放置1套新型便捷式防風(fēng)檢測裝置，將裝置的推力梁通過鎖緊機(jī)構(gòu)和錨定插板分別進(jìn)行固定。啟動抗風(fēng)防滑裝置，海陸兩側(cè)檢測裝置加載油缸伸出，消除頂板與設(shè)備結(jié)構(gòu)間的間隙，使頂板頂住設(shè)備的行走車架或錨定立柱結(jié)構(gòu)。此時，檢測裝置加載油缸逐步對設(shè)備施加推力，直至設(shè)備開始沿軌道有微小滑移。檢測過程中，位于加載油缸頭部的傳感器實時獲得并記錄油缸加載過程的推力值，將岸邊設(shè)備產(chǎn)生滑移時測得的推力值與設(shè)備在不同風(fēng)速下受到的風(fēng)力值進(jìn)行對比，即可判斷該設(shè)備防風(fēng)裝置是否滿足抗風(fēng)等級。

3 防陣風(fēng)能力檢測實例

3.1 岸橋防陣風(fēng)能力檢測

應(yīng)用新型便捷式防風(fēng)檢測裝置對某港口岸橋在采用不同防風(fēng)裝置狀態(tài)下的防陣風(fēng)能力進(jìn)行檢測。

按前文所述檢測步驟和方法，測得該岸橋在4種不同防風(fēng)裝置作用狀態(tài)下的防風(fēng)能力，見表1。

表1 某岸橋在4種不同防風(fēng)裝置作用狀態(tài)下的防風(fēng)能力

由檢測結(jié)果可以看出，該岸橋在前3種防風(fēng)裝置的作用下，設(shè)備的防風(fēng)能力均達(dá)不到《指南》要求的35 m/s風(fēng)速，只有在第4種防風(fēng)狀態(tài)下符合要求。

3.2 門機(jī)防陣風(fēng)能力檢測

應(yīng)用新型便捷式防風(fēng)檢測裝置對某港口門機(jī)在采用不同防風(fēng)裝置狀態(tài)下的防陣風(fēng)能力進(jìn)行檢測，檢測現(xiàn)場見圖3。

按前文所述檢測步驟和方法，測得該門機(jī)在2種狀態(tài)下的防風(fēng)能力見表2。

圖3 門機(jī)防陣風(fēng)能力檢測現(xiàn)場

表2 某門機(jī)在2種不同防風(fēng)裝置作用狀態(tài)下的防風(fēng)能力

由檢測結(jié)果可以看出，該門機(jī)在第1種防風(fēng)裝置作用狀態(tài)下，只能抵御19.83 m/s的陣風(fēng)，達(dá)不到《指南》的要求，只有采用第2種防風(fēng)裝置，該門機(jī)的防陣風(fēng)能力才能符合《指南》要求。

4 結(jié)語

港口設(shè)備投資大、壽命長、更新慢，許多現(xiàn)有在用港口設(shè)備按舊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計，設(shè)備防風(fēng)設(shè)施缺失、老化、腐蝕嚴(yán)重，因此需要對港口設(shè)備實際防風(fēng)能力進(jìn)行檢測，以判定是否滿足現(xiàn)有規(guī)范的防風(fēng)安全要求。新型便捷式防風(fēng)檢測裝置采用夾鉗式鎖緊機(jī)構(gòu)固定檢測基座，有效解決防風(fēng)檢測時檢測裝置固定端難以構(gòu)建的問題；采用液壓系統(tǒng)準(zhǔn)靜態(tài)斜推的方式模擬風(fēng)載荷，方便實現(xiàn)載荷的精準(zhǔn)控制；銷軸傳感器能準(zhǔn)確測量加載油缸的推力值，通過液壓加載顯示及控制系統(tǒng)實時顯示并記錄模擬風(fēng)載荷值。采用該裝置進(jìn)行港口在役岸邊設(shè)備防陣風(fēng)能力檢測，具有操作簡便、檢測效率高、測試數(shù)據(jù)可靠、安全無破壞等優(yōu)點(diǎn)，投入實際檢測效果良好。