熱帶季風海洋性氣候對露天大型起重機械安全影響分析

 

表1近10年海南露天作業缺少防災措施的大型起重機械統計表設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備總數32臺108臺92臺51臺21臺304臺缺陷設備數30臺96臺85臺39臺17臺267臺所占比例94%89%92%76%81%88%造成損失的不完全統計265萬元1943萬元4962萬元1270萬元850萬元9290萬元75海南地處我國南部，四面環海，氣候多變，屬于典型的熱帶季風海洋性氣候。每年因氣候條件產生的雷電、熱帶氣旋（臺風）、陣風（地形風）、太陽暴曬、暴雨、海水侵蝕等自然災害給露天作業的大型起重機械造成很大的損害，直接經濟損失高達上千萬元。經對海南10來年起重機械檢驗工作統計發現，海南大多數露天作業的大型起重機械缺少防范上述自然災害的相應措施（見表1）。而且氣候X才露天作業的大型起重機械安全影響在海南未能引起相關單位的足夠重視。本文通過分析熱帶季風海洋性氣候對露天作業大型起重機械安全的影響因素，并進一步提出相應的防范措施，給起重機械相關單位提供技術。

 

2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、臺風和雷電活動頻繁。光、熱、水資源豐富，年降水量在1100毫米~2500毫米之間，年光照時間為1700~2650小時。同時海南是全國*嚴重的雷擊高發區和重災區，雷擊頻率和強度均居全國之首。據相關資料統計，海南的年平均雷暴天數高達120天左右，*多年份多達149天。登陸海南的臺風個數多，強度等級高，12級以上的臺風幾乎每年都有。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。所以海南一直是我國受到海洋氣候影響*大的省份。

 

3海南熱帶季風海洋性氣候對大型起重機械的影響和防范露天作業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，它們的機構形式不盡相同，但是它們都具有共同的特點：就是設備高、體型大、迎風面積較大。因此極容易遭受雷擊和臺風、陣風的損害。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，起重機很容易鎊蝕。

 

3.1雷電對大型起重機械的影響和防范3.1.1雷電對露天大型起重機械的危害雷電是自然界中一種常見的放電現象。

 

雷電放電過程中，在短時間內產生的高電流（可達上千安）、篼電壓（可產生上萬甚至數十萬伏沖擊電壓）、高溫度（電弧溫度可達幾千甚至上萬攝氏度）對露天作業的大型起重機械構成很大的威脅。

 

直擊雷產生的電效應、熱效應和機械效應會使受雷擊的起重機械毀壞，甚至引起火災或造成人員傷亡。

 

感應雷的雷電感應和電磁感應而產生的感應浪涌電流會使起重機電氣線路中的相關元器件遭到損壞，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大型起重機械安全監控管理系統受到嚴重影響，產生數據誤碼或亂碼，傳輸的準確性和傳輸速率降低。并且感應產生的過電壓可以通過各種金屬導線傳輸到起重機的司機室或電氣室，致使雷災范圍擴大。

 

分：總則對起重機械的防雷做出了相應的規定：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。特別是如下情況：易遭雷擊的結構件（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：支撐回轉大軸承，運行車輪軸承）；為保證人身安全起重機運行軌道應可靠接地。

 

目前，接閃、接地、等電位連接、分流、屏蔽等是設備主要的五種防雷方法。其中接地是起重機械防雷系統中*基礎的環節，接地不好，所有防雷措施的防雷效果均不能發揮出來。針對海南露天作業的大型起重機械特點，應考慮從以下方面來保證防雷安全：（1）固定軌道上運行作業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備、各個金屬結構的接地用導線連接，使各個部件之間進行等電位連接，減小各金屬結構件之間、電氣系統中各個裝置之間因雷電感應產生的電位差。具體做法是：將起重機上的電氣設備的金屬外殼、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構件用截流面積不小于16mm2的軟銅線進行跨接，以保證各個金屬結構件之間的等電位連接。

 

在起重機的行走機構和行走軌道之間，回轉機構與回轉支撐軌道之間設置掃軌接地刷，以保證它們之間的等電位連接。

 

對起重機上的PLC變頻調速裝置設備，大型監控管理系統中的相關設備等相應地設置浪涌保護器。并將起重機信息管理系統中的各個外露導電部位進行等電位連接。

 

安裝有安全監控管理系統的造船門式起重機和架橋機此兩類大型起重機械，防雷保護尤其重要。這些起重機其安全監控管理系統的終端設備一般都是安放在監控室和司機室內，所以監控室的防雷應從多方面、多種防雷措施進行考慮。監控室所處建筑物其防雷措施應符合GB50057-2010建筑物防雷設計規范中的有關規定。進入監控室的各種金屬管線應接到防感應雷的接地裝置上。并在監控室內設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是*直和*短的。裝設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體）的有效保護范圍之內，其接地線應與起重機金屬結構間可靠連接。

 

此外，還應在起重機的行走軌道每隔50m設置一個接地極，各段軌道之間采用銅質的跨接地線連接，以保證良好的接地連通性。

 

（2）流動式作業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的起重機不能用其本身直接作為防直擊雷的設施用。發生雷電時，應盡量將其停放在有避雷設施的保護區域內，并盡可能地采取措施有效降低其高度，關閉整車電源，人機分離。

 

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

 

露天進行起重機作業的人員防雷對于在露天大型起重機械上作業的人員，當遇到雷雨時，應該及時關閉起重機電源，放下手中的金屬工具，離開作業現場，迅速到安全處所躲避。如有條件，可進入有寬大金屬構架或有防雷設施的建筑物、汽車內。嚴禁在大樹下、電線桿旁或涵洞內躲避。應盡量離開小山、小丘、隆起的小道，以及盡量遠離海濱、湖濱、河邊、池塘旁等涉水地帶和避開鐵絲網、煙囪、寶塔等設施。

 

3.2臺風和陣風對大型起重機械的影響和防范熱帶氣旋（臺風）是影響海南的主要自然災害，年平均影響約7個。在海南，12級以上的臺風幾乎每年都有，*高級別達15級，如2005年影響海南的“達維”臺風，在海南的三亞市就有9臺塔式起重機在這次臺風中倒塌，損失慘重。所以防御臺風對于露天作業的大型起重機械來講是重中之重。

 

3.2.1臺風和陣風對大型起重機械的影響露天工作在軌道上的起重機，在其制造設計時一般是按照9級風力的標準來考慮其風力因素的。但是當起重機受突發強風吹襲時，由于來不及啟用錨定等安全裝置，風力可能會克服大車運行機構制動器的制停力而使起重機發生滑行。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，因環境因素的影響，可能出現地形風。它的持續時間較短，但風力很強，足以吹動起重機做較長距離的滑動，并且可能撞毀軌道端部的止擋，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月就連續發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，直接經濟損失幾百萬元。

 

3.22露天作業的大型起重機械防風GB6067.1-2010起重機械安全規程第1部分：總則中規定：室外工作的軌道式起重機應裝設可靠的防風防滑裝置，并應滿足規定的工作狀態和非工作狀態防風防滑要求。露天作業的大型起重機械，應考慮通過以下措施提高其抗風能力同時采用多種防風裝置和措施對于露天作業的大型起重機械，如岸邊集裝箱起重機、門座起重機、移動式塔式起重機等，為了增強防風防滑裝置的安全可靠性，應在起重機上同時采用幾種防風防滑裝置和措施。

 

（2）新購置的大型起重機采取提高防風等級設計對于新購置的大型起重機械，在相關的制造協議中應根據海南的氣候特點，相應地提高防風等級設計，以保證起重機能承受12級以上臺風和陣風的抗風防滑要求。

 

（3）在用起重機械加裝防風防滑裝置對于在用的大型起重機械，應加強行走機構工作制動器的維護，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，應通過改造加裝夾輪器、電動鐵鞋、頂軌器等起重機抗風防滑裝置。

 

3.3暴曬和暴雨對起重機械的影響和防范3.3.1太陽暴曬和暴雨對起重機械的影響海南四面環海，在靠近海邊地區的空氣里含有很大的鹽分，對起重機械金屬結構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。此類天氣對露天作業的起重機械金屬結構很容易造成腐蝕。因此防腐是露天作業大型起重機械的一項很重要工作。

 

3.3.2露天作業的大型起重機械防暴曬、暴雨和抗腐蝕措施露天作業的大型起重機械應考慮通過以下途徑來防暴曬、暴雨，并提高其抗腐蝕能力：起重機械設計過程增加防腐蝕考慮在起重機的設計思路和施工圖紙中，應考慮焊接在主結構上的構件盡量在車間內與主結構同步制作并整體沖砂油漆；需現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，結構高強度螺栓可在終擰后再覆涂一層面漆；不需要人進入的結構小箱體采用密封設計等。

 

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節的涂漆質量，以保證在起重機的制造過程中金屬結構件較好的防腐處理。

 

（3）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構件、連接件等，應定期進行除鎊防鎊處理。

 

在靠近海邊作業的起重機械，應合理布局，做好防波提的建設，盡量避免海風和海水的正面襲擊。經海水侵蝕過的構件應及時采用淡水沖洗，避免食鹽腐蝕。

 

給起重機設置遮陽遮雨棚對有條件的起重機械，如門式起重機，給起重機設置遮陽遮雨棚，非工作時將起重機移至遮陽棚內避暴曬和暴雨，防止交變天氣加速起重機金屬結構的銹蝕。

 

氣候條件對露天作業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檢總局質檢辦特聯〔2013〕5號文要求裝有安全監控管理系統的兩類大型起重機械，影響更大。起重機械的設計制造單位在起重機械的設計、制造過程，起重機械的使用單位在起重機的選型和使用中均應充分考慮環境氣候因素對起重機的影響，適應環境設計，在制造過程中合理選材，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。