熱帶季風(fēng)海洋性氣候?qū)β短炱鹬貦C械安全的影響

 

    海南地處我國南部，四面環(huán)海，氣候多變，屬于典型的熱帶季風(fēng)海洋性氣候。每年因氣候條件產(chǎn)生的雷電、熱帶氣旋（臺風(fēng)）、陣風(fēng)（地形風(fēng)）、太陽暴曬、暴雨、海水侵蝕等自然災(zāi)害給露天作業(yè)的大型起重機械造成很大的損害，直接經(jīng)濟損失高達上千萬元。經(jīng)對海南10來年起重機械檢驗工作統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，海南大多數(shù)露天作業(yè)的大型起重機械缺少防范上述自然災(zāi)害的相應(yīng)措施（見表1）。而且氣候?qū)β短熳鳂I(yè)的大型起重機械安全影響在海南未能引起相關(guān)單位的足夠重視。本文通過分析熱帶季風(fēng)海洋性氣候?qū)β短熳鳂I(yè)大型起重機械安全的影響因素，并提出相應(yīng)的防范措施，給起重機械相關(guān)單位提供技術(shù)。

 

    表1近10年海南露天作業(yè)缺少防災(zāi)措施的大型起重機械設(shè)備類別架橋機門式起重機（含裝卸橋）門座起重機流動式起重機移動式塔式起重機合計設(shè)備總數(shù)32臺92臺51臺21臺缺陷設(shè)備數(shù)30臺%臺85臺39臺17臺所占比例/%造成損失的不完全統(tǒng)計265萬元/1943萬元萬元~850萬元萬元1海南的氣候特點海南氣候的基本特征為：四季不分明，日照時間長、雨水多、臺風(fēng)和雷電活動頻繁。光、熱、水資源豐富，年降水量在1100~2500mm之間，年光照時間為1700~2的Oh.同時海南是全國*嚴重的雷擊高發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū)，雷擊頻率和強度均居全國之首。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，海南的年平均雷暴天數(shù)高達120天左右，*多年份多達149天。登陸海南的臺風(fēng)個數(shù)多，強度等級高，12級以上的臺風(fēng)幾乎每年都有。此外，海南的暴雨和太陽暴曬交替頻繁，暴雨一年四季都可能出現(xiàn)。

 

    所以海南一直是我國受到海洋氣候影響*大的省份。

 

    2海南氣候?qū)Υ笮推鹬貦C械的影響露天作業(yè)的大型起重機械如岸邊集裝箱起重機、裝卸橋、門座起重機、移動式塔式起重機、架橋機、大型履帶起重機等，它們的機構(gòu)形式不盡相同，但是它們都具有共同的特點：就是設(shè)備高、體型大、迎風(fēng)面積較大。因此極容易遭受雷擊和臺風(fēng)、陣風(fēng)的損害。同時，海南太陽暴曬、暴雨活動頻繁，對大型起重機械交替侵蝕，起重機很容易銹蝕。

 

    2.1雷電的影響雷電是自然界中一種常見的放電現(xiàn)象。雷電放電過程中，在短時間內(nèi)產(chǎn)生的高電流（可達上千安）、高電壓（可產(chǎn)生上萬甚至數(shù)十萬伏沖擊電壓）、高溫度（電弧溫度可達幾千甚至上萬攝氏度）對露天作業(yè)的大型起重機械構(gòu)成很大的威脅。

 

    直擊雷產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械效應(yīng)會使受起重機械毀壞，甚至引起火災(zāi)或造成人員傷亡。

 

    感應(yīng)雷的雷電感應(yīng)和電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的感應(yīng)浪涌電流會使起重機電氣線路中的相關(guān)元器件遭到損壞，擊穿集成化的電子線路。雷電浪涌引起的電磁、無線和靜電等干擾使得起重機械安全監(jiān)控管理系統(tǒng)受到嚴重影響，產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤碼或亂碼，傳輸?shù)臏蚀_性和傳輸速率降低。并且感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓可以通過各種金屬導(dǎo)線傳輸?shù)狡鹬貦C的司機室或電氣室，致使雷災(zāi)范圍擴大。

 

    總則對起重機械的防雷做出了相應(yīng)的規(guī)定：對于安裝在野外且相對周圍地面處在較高位置的起重機，應(yīng)考慮避除雷擊對其高位部件和人員造成損壞和傷害。特別是易遭雷擊的結(jié)構(gòu)件（例如：臂架的支撐纜索）；連接大部件之間的滾動軸承和車輪（例如：支撐回轉(zhuǎn)大軸承，運行車輪軸承）；為保證人身安全起重機運行軌道應(yīng)可靠接地。

 

    目前，接閃、接地、等電位連接、分流、屏蔽等是設(shè)備主要的五種防雷方法。其中接地是起重機械防雷系統(tǒng)中*基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，接地不好，所有防雷措施的防雷效果均不能發(fā)揮出來。針對海南露天作業(yè)的大型起重機械特點，應(yīng)考慮從以下方面來保證防雷安全：固定軌道上運行作業(yè)的大型起重機械防雷確保起重機各個部件的等電位連接，即將起重機上各類電氣電子信息設(shè)備、各個金屬結(jié)構(gòu)的接地用導(dǎo)線連接，使各個部件之間進行等電位連接，減小各金屬結(jié)構(gòu)件之間、電氣系統(tǒng)中各個裝置之間因雷電感應(yīng)產(chǎn)生的電位差。具體做法是：將起重機上的電氣設(shè)備的金屬外殼、金屬管線、電纜線的金屬外皮、變壓器的中性點等均可靠接地，并連在一起。

 

    將起重機上通過銷軸連接的各個金屬結(jié)構(gòu)件用截流面積不小于16mm2的軟銅線進行跨接，以保證各個金屬結(jié)構(gòu)件之間的等電位連接。

 

    在起重機的行走機構(gòu)和行走軌道之間，回轉(zhuǎn)機構(gòu)與回轉(zhuǎn)支撐軌道之間設(shè)置掃軌接地刷，以保證它們之間的等電位連接。

 

    對起重機上的PLC變頻調(diào)速裝置設(shè)備，大型監(jiān)控管理系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備等相應(yīng)地設(shè)置浪涌保護器。并將起重機信息管理系統(tǒng)中的各個外露導(dǎo)電部位進行等電位連接。

 

    對于按質(zhì)檢辦特聯(lián)5號文要求安裝有安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的造船門式起重機和架橋機，防雷保護尤其重要。這些起重機其安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的終端設(shè)備一般都是安放在監(jiān)控室和司機室內(nèi)，所以監(jiān)控室的防雷應(yīng)從多方面、多種措施進行考慮。監(jiān)控室所處建筑物其防雷措施應(yīng)符合GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定。進人監(jiān)控室的各種金屬管線應(yīng)接到防感應(yīng)雷的接地裝置上。并在監(jiān)控室內(nèi)設(shè)置一等電位連接母線，將該連接母線與建筑物的各種接地線連接到一起以防止危險的電位差。各種浪涌保護器的接地線與等電位連接母排之間的電氣連接應(yīng)是*直和*短的。裝設(shè)在起重機各個重要位置上的攝像頭盡量置于接閃器（避雷針或其它接閃導(dǎo)體）的有效保護范圍之內(nèi)，其接地線應(yīng)與起重機金屬結(jié)構(gòu)間可靠連接。

 

    此外，還應(yīng)在起重機的行走軌道每隔5m設(shè)置一個接地極，各段軌道之間采用銅質(zhì)的跨接地線連接，以保證良好的接地連通性。

 

    流動式作業(yè)的大型起重機械防雷對于大型履帶起重機、輪胎式集裝箱門式起重機等流動式作業(yè)的起重機不能用其本身直接作為防直擊雷的設(shè)施用。發(fā)生雷電時，應(yīng)盡量將其停放在有避雷設(shè)施的保護區(qū)域內(nèi)，并盡可能地采取措施有效降低其高度，關(guān)閉整車電源，人機分離。

 

    對于架橋機等流動野外作業(yè)的起重機，可借用大橋橋墩、鐵路（或公路）路基基礎(chǔ)的接地線與大地進行可靠連接，并將起重機上通過銷軸連接的各個金屬結(jié)構(gòu)件用軟銅線進行跨接。

 

    2.2臺風(fēng)和陣風(fēng)對大型起重機械的影響熱帶氣旋（臺風(fēng)）是影響海南的主要自然災(zāi)害，12級以上的臺風(fēng)幾乎每年都有，*高級別達15級，如2005年影響海南的“達維”臺風(fēng)，在海南的三亞市就特神i備蝰i1安呈技m有9臺塔式起重機在臺風(fēng)中倒塌，損失慘重。

 

    露天工作在軌道上的起重機，在其制造設(shè)計時一般是按照9級風(fēng)力的標準來考慮其風(fēng)力因素的。但是當起重機受突發(fā)強風(fēng)吹襲時，由于來不及啟用錨定等安全裝置，風(fēng)力可能會克服大車運行機構(gòu)制動器的制停力而使起重機發(fā)生滑行。這種失控的滑行，將使起重機出軌并撞擊軌道端部或起重機之間相互撞擊，以致整體傾翻或損毀。此外，在海南個別港口，因環(huán)境因素的影響，可能出現(xiàn)地形風(fēng)。它的持續(xù)時間較短，但風(fēng)力很強，足以吹動起重機做較長距離的滑動，造成起重機出軌相撞或傾翻。如海南的馬村港，在2013年的4月和5月就連續(xù)發(fā)生了兩起門座起重機滑移相撞的事故，并造成了1臺門座起重機傾翻報廢，2臺門座起重機損毀的嚴重后果。

 

    2.2.2露天作業(yè)的大型起重機械防風(fēng)總則中規(guī)定：室外工作的軌道式起重機應(yīng)裝設(shè)可靠的防風(fēng)防滑裝置，并應(yīng)滿足規(guī)定的工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)防風(fēng)防滑要求。露天作業(yè)的大型起重機械，應(yīng)考慮通過以下措施提高其抗風(fēng)能力：同時用多種防風(fēng)裝置和措施對于露天作業(yè)的大型起重機械，如岸邊集裝箱起重機、門座起重機、移動式塔式起重機等，為了增強防風(fēng)防滑裝置的安全可靠性，應(yīng)在起重機上同時采用幾種防風(fēng)防滑裝置和措施。

 

    新購置的大型起重機采取提高防風(fēng)等級設(shè)計對于新購置的大型起重機械，在相關(guān)的制造協(xié)議中應(yīng)根據(jù)海南的氣候特點，相應(yīng)地提高防風(fēng)等級設(shè)計，以保證起重機能承受12級以上臺風(fēng)和陣風(fēng)的抗風(fēng)防滑要求。

 

    在用起重機械加裝防風(fēng)防滑裝置對于在用的大型起重機械，應(yīng)加強行走機構(gòu)工作制動器的維護，保證其可靠有效。對于一些只有工作制動器，而無防滑裝置的大型起重機，如門座起重機、移動式塔式起重機等，應(yīng)通過改造加裝夾輪器、電動鐵鞋、頂軌器等起重機抗風(fēng)防滑裝置。

 

    2.3暴曬和暴雨對起重機械的影響海南四面環(huán)海，在靠近海邊地區(qū)的空氣里含有很大的鹽分，對起重機械金屬結(jié)構(gòu)件的腐蝕相對來講會嚴重得多。加上海南氣候多變，強對流天氣時有發(fā)生，尤其是在5~10月之間，白天氣候時常是一會太陽暴曬，一會傾盆大雨，而后馬上又是一陣暴曬。對露天作業(yè)的起重機械金屬結(jié)構(gòu)很容易造成腐蝕。

 

    2.3.2露天作業(yè)的大型起重機械防暴曬。暴雨和抗腐蝕措施露天作業(yè)的大型起重機械應(yīng)考慮通過以下途徑來防暴曬、暴雨，并提篼其抗腐蝕能力：起重機械設(shè)計過程增加防腐蝕考慮在起重機的設(shè)計思路和施工圖紙中，應(yīng)考慮焊接在主結(jié)構(gòu)上的構(gòu)件盡量在車間內(nèi)與主結(jié)構(gòu)同步制作并整體沖砂油漆；需現(xiàn)場安裝的平臺欄桿等盡量采用螺栓連接，避免起重機總裝后的現(xiàn)場焊接對油漆的破壞；螺栓等緊固件必需有不銹鋼、達克羅或熱浸鋅等防腐措施，結(jié)構(gòu)高強度螺栓可在終擰后再覆涂一層面漆；不需要人進人的結(jié)構(gòu)小箱體采用密封設(shè)計等。

 

    起重機械制造過程加強防腐處理通過加強對原材料的清除鐵銹、氧化皮的處理，并嚴格按照涂漆工藝流程和守則抓好制造過程中各個環(huán)節(jié)的涂漆質(zhì)量，以保證在起重機的制造過程中金屬結(jié)構(gòu)件較好的防腐處理。

 

    在用起重機械定期進行防腐對在用的起重機械，尤其是重要的金屬結(jié)構(gòu)件、連接件等，應(yīng)定期進行除銹防銹處理。在靠近海邊作業(yè)的起重機械，應(yīng)合理布局，做好防波堤的建設(shè)，盡量避免海風(fēng)和海水的正面襲擊。經(jīng)海水侵蝕過的構(gòu)件應(yīng)及時用淡水沖洗，避免食鹽腐蝕。

 

    4>給起重機設(shè)置遮陽遮雨棚對有條件的門式起重機，設(shè)置遮陽遮雨棚，非工作時將起重機移至遮陽棚內(nèi)避暴曬和暴雨，防止交變天氣加速起重機金屬結(jié)構(gòu)的銹蝕。

 

    3結(jié)束語氣候條件對露天作業(yè)的大型起重機械的安全有很大影響，尤其是對于按照國家質(zhì)檢總局質(zhì)檢辦特聯(lián)5號文要求裝有安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的兩類大型起重機械，影響更大。起重機械的設(shè)計制造單位應(yīng)適應(yīng)環(huán)境設(shè)計，在制造過程中合理選材；使用單位在使用過程中采取有效的防范措施，這樣才能更加可靠地確保大型起重機械的安全。