港口大型岸邊設備防陣風能力檢測

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有限公司2 武漢理工大學物流工程學院3 廣州港南沙港務有限公司

1 引言

近年來，隨著全球氣候變化，極端天氣頻繁出現，突發陣風對港口大型岸邊設備造成災難性損毀的事故越來越多，嚴重影響港口安全生產。2018年交通運輸部頒布《港口大型機械防陣風防臺風安全工作指南》(以下簡稱《指南》)，提出較《起重機設計規范》(GB/T 3811-2008)更明確、更嚴格的防陣風要求[1-2]?，F有大多數港口的門座起重機(以下簡稱門機)、岸邊集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)、抓斗卸船機等大型岸邊設備使用年限長，其設計防陣風能力達不到要求，且設備防風設施缺失、老化、腐蝕嚴重，其實際防陣風能力急需檢測驗證。

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

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

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

(3)在檢測現場以固定結構物或其他大噸位物質作為固定端，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場困難。

近年來，國內也出現了一些新型的港口岸邊設備防風能力檢測裝置[7-8]，但由于檢測裝置體型巨大、轉場困難等原因，很少應用于實際檢測。

港口設備的抗風防滑能力直接關系到設備使用的安全性和可靠性，為準確掌握在役港口岸邊設備的抗風防滑能力，急需一種簡單、安全、方便、有效的檢測方法及裝置，對港口大型岸邊設備防陣風能力進行檢測。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備防陣風能力檢測方法，經過實際測試表明，該檢測裝置和方法能方便、準確地檢測港口設備真實的抗風防滑能力。

2 檢測裝置與檢測方法

2.1 檢測裝置組成及工作原理

新型便捷式防風檢測裝置結構組成見圖1，主要由頂板、傳感器、加載油缸、鎖軌機構、推力梁和液壓站及電控箱等組成。

圖1 新型便捷式防風檢測裝置結構組成

檢測裝置頂板的一側與起重機行走車架或錨碇立柱結構連接，另一側通過裝有銷軸傳感器的鉸點與加載油缸相連，頂板下方設有卡勾，防止測試過程頂板上滑。加載油缸連接了頂板和推力梁，使用液壓驅動提供推力以模擬沿軌道方向的風載荷。加載油缸與頂板采用鉸軸連接并設置有銷軸傳感器，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構鉸接，推力梁置于軌道上方并設置鎖軌機構，用于將推力梁結構與軌道鎖緊，保證推力梁在加載過程中不產生滑移。機構由夾鉗、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。

新型便捷式防風檢測裝置工作原理為：檢測裝置一側的推力梁置于軌道上方，通過鎖緊機構與軌道鎖緊后成為固定支點；另一側的頂板頂住待測設備行走車架或錨定立柱結構，加載油缸逐步對設備施加傾斜的推力，直至設備發生滑移(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，根據加載油缸施加的最大推力以及對應的傾斜角度，同時考慮傾斜推力的豎直分力因減弱待測設備輪壓而對設備防風能力的影響，即可獲得設備的防風能力。

圖2 新型便捷式防風檢測裝置工作原理

2.2 檢測步驟及方法

進行防風能力檢測時，港口岸邊設備運行至合適位置，在海陸兩側錨定位分別放置1套新型便捷式防風檢測裝置，將裝置的推力梁通過鎖緊機構和錨定插板分別進行固定。啟動抗風防滑裝置，海陸兩側檢測裝置加載油缸伸出，消除頂板與設備結構間的間隙，使頂板頂住設備的行走車架或錨定立柱結構。此時，檢測裝置加載油缸逐步對設備施加推力，直至設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，將岸邊設備產生滑移時測得的推力值與設備在不同風速下受到的風力值進行對比，即可判斷該設備防風裝置是否滿足抗風等級。

3 防陣風能力檢測實例

3.1 岸橋防陣風能力檢測

應用新型便捷式防風檢測裝置對某港口岸橋在采用不同防風裝置狀態下的防陣風能力進行檢測。

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

表1 某岸橋在4種不同防風裝置作用狀態下的防風能力

由檢測結果可以看出，該岸橋在前3種防風裝置的作用下，設備的防風能力均達不到《指南》要求的35 m/s風速，只有在第4種防風狀態下符合要求。

3.2 門機防陣風能力檢測

應用新型便捷式防風檢測裝置對某港口門機在采用不同防風裝置狀態下的防陣風能力進行檢測，檢測現場見圖3。

按前文所述檢測步驟和方法，測得該門機在2種狀態下的防風能力見表2。

圖3 門機防陣風能力檢測現場

表2 某門機在2種不同防風裝置作用狀態下的防風能力

由檢測結果可以看出，該門機在第1種防風裝置作用狀態下，只能抵御19.83 m/s的陣風，達不到《指南》的要求，只有采用第2種防風裝置，該門機的防陣風能力才能符合《指南》要求。

4 結語

港口設備投資大、壽命長、更新慢，許多現有在用港口設備按舊標準規范設計，設備防風設施缺失、老化、腐蝕嚴重，因此需要對港口設備實際防風能力進行檢測，以判定是否滿足現有規范的防風安全要求。新型便捷式防風檢測裝置采用夾鉗式鎖緊機構固定檢測基座，有效解決防風檢測時檢測裝置固定端難以構建的問題；采用液壓系統準靜態斜推的方式模擬風載荷，方便實現載荷的精準控制；銷軸傳感器能準確測量加載油缸的推力值，通過液壓加載顯示及控制系統實時顯示并記錄模擬風載荷值。采用該裝置進行港口在役岸邊設備防陣風能力檢測，具有操作簡便、檢測效率高、測試數據可靠、安全無破壞等優點，投入實際檢測效果良好。