热带季风海洋性气候对露天起重机械安全的影响

 

    海南地处我国南部，四面环海，气候多变，属于典型的热带季风海洋性气候。每年因气候条件产生的雷电、热带气旋（台风）、阵风（地形风）、太阳暴晒、暴雨、海水侵蚀等自然灾害给露天作业的大型起重机械造成很大的损害，直接经济损失高达上千万元。经对海南10来年起重机械检验工作统计发现，海南大多数露天作业的大型起重机械缺少防范上述自然灾害的相应措施（见表1）。而且气候对露天作业的大型起重机械安全影响在海南未能引起相关单位的足够重视。本文通过分析热带季风海洋性气候对露天作业大型起重机械安全的影响因素，并提出相应的防范措施，给起重机械相关单位提供技术。

 

    表1近10年海南露天作业缺少防灾措施的大型起重机械设备类别架桥机门式起重机（含装卸桥）门座起重机流动式起重机移动式塔式起重机合计设备总数32台92台51台21台缺陷设备数30台%台85台39台17台所占比例/%造成损失的不完全统计265万元/1943万元万元~850万元万元1海南的气候特点海南气候的基本特征为：四季不分明，日照时间长、雨水多、台风和雷电活动频繁。光、热、水资源丰富，年降水量在1100~2500mm之间，年光照时间为1700~2的Oh.同时海南是全国*严重的雷击高发区和重灾区，雷击频率和强度均居全国之首。据相关资料统计，海南的年平均雷暴天数高达120天左右，*多年份多达149天。登陆海南的台风个数多，强度等级高，12级以上的台风几乎每年都有。此外，海南的暴雨和太阳暴晒交替频繁，暴雨一年四季都可能出现。

 

    所以海南一直是我国受到海洋气候影响*大的省份。

 

    2海南气候对大型起重机械的影响露天作业的大型起重机械如岸边集装箱起重机、装卸桥、门座起重机、移动式塔式起重机、架桥机、大型履带起重机等，它们的机构形式不尽相同，但是它们都具有共同的特点：就是设备高、体型大、迎风面积较大。因此极容易遭受雷击和台风、阵风的损害。同时，海南太阳暴晒、暴雨活动频繁，对大型起重机械交替侵蚀，起重机很容易锈蚀。

 

    2.1雷电的影响雷电是自然界中一种常见的放电现象。雷电放电过程中，在短时间内产生的高电流（可达上千安）、高电压（可产生上万甚至数十万伏冲击电压）、高温度（电弧温度可达几千甚至上万摄氏度）对露天作业的大型起重机械构成很大的威胁。

 

    直击雷产生的电效应、热效应和机械效应会使受起重机械毁坏，甚至引起火灾或造成人员伤亡。

 

    感应雷的雷电感应和电磁感应而产生的感应浪涌电流会使起重机电气线路中的相关元器件遭到损坏，击穿集成化的电子线路。雷电浪涌引起的电磁、无线和静电等干扰使得起重机械安全监控管理系统受到严重影响，产生数据误码或乱码，传输的准确性和传输速率降低。并且感应产生的过电压可以通过各种金属导线传输到起重机的司机室或电气室，致使雷灾范围扩大。

 

    总则对起重机械的防雷做出了相应的规定：对于安装在野外且相对周围地面处在较高位置的起重机，应考虑避除雷击对其高位部件和人员造成损坏和伤害。特别是易遭雷击的结构件（例如：臂架的支撑缆索）；连接大部件之间的滚动轴承和车轮（例如：支撑回转大轴承，运行车轮轴承）；为保证人身安全起重机运行轨道应可靠接地。

 

    目前，接闪、接地、等电位连接、分流、屏蔽等是设备主要的五种防雷方法。其中接地是起重机械防雷系统中*基础的环节，接地不好，所有防雷措施的防雷效果均不能发挥出来。针对海南露天作业的大型起重机械特点，应考虑从以下方面来保证防雷安全：固定轨道上运行作业的大型起重机械防雷确保起重机各个部件的等电位连接，即将起重机上各类电气电子信息设备、各个金属结构的接地用导线连接，使各个部件之间进行等电位连接，减小各金属结构件之间、电气系统中各个装置之间因雷电感应产生的电位差。具体做法是：将起重机上的电气设备的金属外壳、金属管线、电缆线的金属外皮、变压器的中性点等均可靠接地，并连在一起。

 

    将起重机上通过销轴连接的各个金属结构件用截流面积不小于16mm2的软铜线进行跨接，以保证各个金属结构件之间的等电位连接。

 

    在起重机的行走机构和行走轨道之间，回转机构与回转支撑轨道之间设置扫轨接地刷，以保证它们之间的等电位连接。

 

    对起重机上的PLC变频调速装置设备，大型监控管理系统中的相关设备等相应地设置浪涌保护器。并将起重机信息管理系统中的各个外露导电部位进行等电位连接。

 

    对于按质检办特联5号文要求安装有安全监控管理系统的造船门式起重机和架桥机，防雷保护尤其重要。这些起重机其安全监控管理系统的终端设备一般都是安放在监控室和司机室内，所以监控室的防雷应从多方面、多种措施进行考虑。监控室所处建筑物其防雷措施应符合GB50057-2010建筑物防雷设计规范中的有关规定。进人监控室的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。并在监控室内设置一等电位连接母线，将该连接母线与建筑物的各种接地线连接到一起以防止危险的电位差。各种浪涌保护器的接地线与等电位连接母排之间的电气连接应是*直和*短的。装设在起重机各个重要位置上的摄像头尽量置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）的有效保护范围之内，其接地线应与起重机金属结构间可靠连接。

 

    此外，还应在起重机的行走轨道每隔5m设置一个接地极，各段轨道之间采用铜质的跨接地线连接，以保证良好的接地连通性。

 

    流动式作业的大型起重机械防雷对于大型履带起重机、轮胎式集装箱门式起重机等流动式作业的起重机不能用其本身直接作为防直击雷的设施用。发生雷电时，应尽量将其停放在有避雷设施的保护区域内，并尽可能地采取措施有效降低其高度，关闭整车电源，人机分离。

 

    对于架桥机等流动野外作业的起重机，可借用大桥桥墩、铁路（或公路）路基基础的接地线与大地进行可靠连接，并将起重机上通过销轴连接的各个金属结构件用软铜线进行跨接。

 

    2.2台风和阵风对大型起重机械的影响热带气旋（台风）是影响海南的主要自然灾害，12级以上的台风几乎每年都有，*高级别达15级，如2005年影响海南的“达维”台风，在海南的三亚市就特神i备蝰i1安呈技m有9台塔式起重机在台风中倒塌，损失惨重。

 

    露天工作在轨道上的起重机，在其制造设计时一般是按照9级风力的标准来考虑其风力因素的。但是当起重机受突发强风吹袭时，由于来不及启用锚定等安全装置，风力可能会克服大车运行机构制动器的制停力而使起重机发生滑行。这种失控的滑行，将使起重机出轨并撞击轨道端部或起重机之间相互撞击，以致整体倾翻或损毁。此外，在海南个别港口，因环境因素的影响，可能出现地形风。它的持续时间较短，但风力很强，足以吹动起重机做较长距离的滑动，造成起重机出轨相撞或倾翻。如海南的马村港，在2013年的4月和5月就连续发生了两起门座起重机滑移相撞的事故，并造成了1台门座起重机倾翻报废，2台门座起重机损毁的严重后果。

 

    2.2.2露天作业的大型起重机械防风总则中规定：室外工作的轨道式起重机应装设可靠的防风防滑装置，并应满足规定的工作状态和非工作状态防风防滑要求。露天作业的大型起重机械，应考虑通过以下措施提高其抗风能力：同时用多种防风装置和措施对于露天作业的大型起重机械，如岸边集装箱起重机、门座起重机、移动式塔式起重机等，为了增强防风防滑装置的安全可靠性，应在起重机上同时采用几种防风防滑装置和措施。

 

    新购置的大型起重机采取提高防风等级设计对于新购置的大型起重机械，在相关的制造协议中应根据海南的气候特点，相应地提高防风等级设计，以保证起重机能承受12级以上台风和阵风的抗风防滑要求。

 

    在用起重机械加装防风防滑装置对于在用的大型起重机械，应加强行走机构工作制动器的维护，保证其可靠有效。对于一些只有工作制动器，而无防滑装置的大型起重机，如门座起重机、移动式塔式起重机等，应通过改造加装夹轮器、电动铁鞋、顶轨器等起重机抗风防滑装置。

 

    2.3暴晒和暴雨对起重机械的影响海南四面环海，在靠近海边地区的空气里含有很大的盐分，对起重机械金属结构件的腐蚀相对来讲会严重得多。加上海南气候多变，强对流天气时有发生，尤其是在5~10月之间，白天气候时常是一会太阳暴晒，一会倾盆大雨，而后马上又是一阵暴晒。对露天作业的起重机械金属结构很容易造成腐蚀。

 

    2.3.2露天作业的大型起重机械防暴晒。暴雨和抗腐蚀措施露天作业的大型起重机械应考虑通过以下途径来防暴晒、暴雨，并提篼其抗腐蚀能力：起重机械设计过程增加防腐蚀考虑在起重机的设计思路和施工图纸中，应考虑焊接在主结构上的构件尽量在车间内与主结构同步制作并整体冲砂油漆；需现场安装的平台栏杆等尽量采用螺栓连接，避免起重机总装后的现场焊接对油漆的破坏；螺栓等紧固件必需有不锈钢、达克罗或热浸锌等防腐措施，结构高强度螺栓可在终拧后再覆涂一层面漆；不需要人进人的结构小箱体采用密封设计等。

 

    起重机械制造过程加强防腐处理通过加强对原材料的清除铁锈、氧化皮的处理，并严格按照涂漆工艺流程和守则抓好制造过程中各个环节的涂漆质量，以保证在起重机的制造过程中金属结构件较好的防腐处理。

 

    在用起重机械定期进行防腐对在用的起重机械，尤其是重要的金属结构件、连接件等，应定期进行除锈防锈处理。在靠近海边作业的起重机械，应合理布局，做好防波堤的建设，尽量避免海风和海水的正面袭击。经海水侵蚀过的构件应及时用淡水冲洗，避免食盐腐蚀。

 

    4>给起重机设置遮阳遮雨棚对有条件的门式起重机，设置遮阳遮雨棚，非工作时将起重机移至遮阳棚内避暴晒和暴雨，防止交变天气加速起重机金属结构的锈蚀。

 

    3结束语气候条件对露天作业的大型起重机械的安全有很大影响，尤其是对于按照国家质检总局质检办特联5号文要求装有安全监控管理系统的两类大型起重机械，影响更大。起重机械的设计制造单位应适应环境设计，在制造过程中合理选材；使用单位在使用过程中采取有效的防范措施，这样才能更加可靠地确保大型起重机械的安全。