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研究与探索Research and Exploration ·智能检测与诊断
中国设备工程 2021.05 (下)
随着我国城市建设，各地高楼林立、公路拓宽，需要钻山取道、高架桥梁，正是门式起重机等露天起重机械用武之地。随着此类设备向大型化、高速化、自动化发展，设备的受风面积越来越大，整体重心越来越高，一旦在突发强风的作用下，出现倾覆等事故灾害，后果不堪设想。 风灾是全世界影响最大的自然灾害，占自然灾害总数的51.4%，造成经济损失占灾害总损失的40.5%。起重机械受强风影响发生滑动碰撞甚至倾覆破坏的事故在全球屡见不鲜。2020年3月21日，一股突发超强风，致使某企业一台额载10吨的门式起重机发生了倾覆事故。此次事故的直接原因是：浅谈一起门式起重机风灾事故引发的思索
黄超亮，程俊，王坚，孙亚良
（绍兴市特种设备检测院，浙江 绍兴 312000）
摘要：风灾是全世界影响最大的自然灾害，露天起重机械在向大型化发展的过程中，面临越来越大的风
灾隐患威胁。本文对一起突发强对流天气引起的门式起重机倾覆的事故进行分析，对露天起重机风灾防控中一些常见和容易忽视的问题，提出了自己的看法。
关键词：风灾；露天起重机械；倾覆；防风装置；迎风面积；端部止挡 中图分类号：TH213.5 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）05（下）-0150-02
事故起重机突遇超强对流天气时，事故起重机的抗风防滑装置（夹轨器和锚定装置）处于非工作状态；在风载荷作用下，事故起重机经50米轨道加速距离后高速运行，以设计速度19倍的撞击速度，瞬间撞飞焊接在轨道上的端部止挡，从而滑出轨道绊墙体倾覆。所幸此次大风突发之际，正是企业下班时，未造成人员伤亡。在对事故的原因进行分析后，我们看到了有很多在露天起重机械使用管理上容易忽视却值得反思的地方。
1 防风装置必须强调
从事故看出，当门式起重机处于非工作状态时, 如果防（2）当锅炉运行在最佳燃烧区域时（见曲线②和④的最低拐点），其对应的O 2浓度是不同的，但它始终对应着一个CO 浓度的范围50～300ppm（见CO 控制带），换句话说，只要把CO 浓度设定值设定在50～300ppm 范围之内的一个数值上，无论锅炉的负荷如何变化，始终能使锅炉保持在最佳燃烧区域，同时烟道热总损失也为最低值。
煮面炉
因此，结论是：由于锅炉负荷是变化的，
（1）如果用O 2控制法，不可能用一个固定的O 2浓度设定值进行供风调节。如300MW 以上的机组，90%负荷时余氧含量为3%～5%；70%负荷时为5%～7%；50%负荷时为8%～10%。一般电厂为避免熄火或冒黑烟，通常采用上偏差或人为提高氧量比。每提高1%的氧量，同时额外带进4%的N 2（空气中79%左右为N 2）。
（2）如果采用CO 控制法，只要把设定值设定在50～300ppm 的某一个数值上，就可以保证锅炉系统的最佳燃烧，使控制操作简单化。
5 燃烧效率改变对节能效果的影响
过剩空气会从以下几个方面影响煤耗：排烟温度：↑10℃:↑1.66g（g/kW/h）送风温度：↓10℃:↑0.56g 锅炉效率：↑1%：↓3.2g 过剩氧：↑1%：↑0.85g
三体船由于几个方面的影响重叠，仅以锅炉燃烧效率为例，600MW 机组，如果效率提高0.5%，一年可节省约500 万元。
根据国外的经验数据，氧量一般控制1.5%（取决于煤质）。我们的操作上还有较大的空间。6 实现O 2+CO 测量方案
可以供选择的测量方案有三种：
（1）激光：测量精度高，维护量少。但投资大，国外应用目前不够普遍。主要缺点是烟道内粉尘浓度超出激光运行允许的范围，激光发射端发出的光能量无法达到接收端。
价格最高。
（2）红外线+氧化锆：红外线与氧化锆不是处于同一个采样点；氧化锆为原位在线测量，而红外线为抽取法，时间滞后于氧化锆；红外线法要采用故障率很高、维护量很大的预处理系统。
（3）氧化锆+CO：在欧美有大量应用。一氧化碳+氧化锆一体化插入式探头。安装简便，不用预处理装置，没有维护量；两种气体在同一地点、同一时间取样。为调节提供更精准的参考数据。这也是代表世界先进水平的。而且实现起来会顺利一些，时间要短。也符合操作人员历来依据氧化锆操作的工艺和习惯。
表
钙粉生产线设备
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氧化锆O 2+CO 红外线CO 激光O 2和CO 原位测量法抽取法原位测量法测量一点测量一点测量一条线响应时间快响应时间略慢响应时间快直接接触被测烟气接触处理后的烟气光学法，不接触烟气
无需预处理要有预处理无需预处理1700℃以下600℃以下1400℃以下价格低价格适中价格高应用广泛应用广泛国内无业绩无维护量维护量多维护量少使用经验多
使用经验多
使用经验少
采用O 2+CO 控制，降低煤耗，提高燃烧效率，在国内已探讨许多年了，也进行了不少实践尝试，但终究没有取得广泛的应用效果。除了人的认识原因以外，主要是没有解决测量手段。激光没有解决高尘下测量的难题，且价格高；红外线法无论人工还是部件上都有极大的维护量。因此，利用O 2+CO 的控制原理提高燃烧效率是非常有效的手段，且这种控制方法可以对我国节能减排有立竿见影的效果。
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杨梅采摘机中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i n
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中国设备工程 2021.05 （下）风锚定装置不处于有效的工作状态, 门式起重机就在强大的风力作用下沿着轨道溜走。一直遇到大于它许多倍的阻力如端部止挡等，才能骤然受阻力而停止。但是，如果风力持续够大，门式起重机会在轨道加速运动，又由于门式起重机的重心较高，下部遇到阻挡时，上部主梁在强大惯性的作用下可能还会继续高速向前移动，这便必然造成门式起重机走行梁后部翘起而发生脱轨或倾覆事故。因此使用单位必须在起重机管理制度或者操作规程中，列入防风装置使用的相关内容，当露天起重机不在工作状态时，必须启用防风装置。
一般情况下，特别是大型起重机，应选用自动作用的防风抗滑装置，以确保在断电和暴风突发时，起重机不会滑动。锚定装置一般只作为补充装置，用来预防的特大暴风（图1）。2 山地地形不能忽视
从地形看，事故发生地处于西北-东南和东北-西南方向两条丘陵山系形成的谷地的交汇处，相当于谷口位置，在图2
中以红十字标志。
图1 液压夹轨器 图2 事故企业地形图
事故地区丘陵环绕，地势起伏多变，对风速影响较为显著。一般山区风速有如下特点：
（1）山间盆地、谷地等闭塞地形，由于四周高山对风的屏障作用，一般比空旷平坦地面风速减小10
%～25%，相应风压要减小20%～40%。
（2）谷口、山口等开敞地形，当风向与谷口或山口趋于一致时，气流由开敞区流入两边为高山的狭窄区，流区压缩，风速必然增大；风速比一般空旷平坦地面增大10-20%。
（3）山顶、山坡等弧尖地形，由于风速随高度增加和气流越过山峰时的抬升作用，山顶和山坡的风速比山麓要大。
可见诸如事故单位这样的谷口位置，更容易遭遇风灾袭击。因此，对处在谷口、山口、山顶和山坡的露天起重机，我们应该在起重机的安装、使用、检验、监管等各个环节均区别对待，加强风灾防控意识。首先，在这些场所都必须安装风速仪，以及时对风速风级进行报警，因为普通的天气预报无法满足这些场地对风力的判别；其次，工作在这些场地的露天起重机，也应选用自动作用的防风抗滑装置。3 迎风面积不能随意增加
从风载荷计算公式（A 表示迎风面积）可以看出，风载荷大小与迎风面积是成正比的关系。
起重机结构和物品的迎风面积，按其净面积与最不利风向的垂直投影面积计算。它等于构件迎风面积的外形轮廓面积A 0乘以结构迎风面充实率φ2，即A=A 0φ2，起重机结构上总的风载荷为其各组成部
分风载荷的总和。门式起重机按照主梁结构分，主要有箱型梁和桁架梁。箱型梁由钢板焊接成箱式结构，桁架梁使用角铁、圆钢或者工字钢焊接而成。箱型梁自重大，安全性能高，刚度大，造价高；桁架梁自重轻，造价低，可靠性相对较低，迎风面积小，抗风性能好。
桁架结构的抗风性能好主要是因为迎风面积小，然而，有些单位喜欢在桁架主梁上挂上安全生产标语或者广告的标
牌，大大增加了起重机的迎风面积，如图3所示，小小的8块标牌，迎风面积增加了几乎一倍。果真是宣传效果喊得好，造成的安全隐患也不小。4 端部止挡需要国家标准
大车端部止挡是阻挡起重机冲出轨道的装置。根据常规设计，起重机大车以额定速度沿大车轨道行驶，轨道两端都有大车端部限位和端部止挡装置。在正常工况下，大车行驶到端部碰触大车端部限位后，大车驱动电机失电，制动器下闸，迫使大车减速直至停止，因此，正常情况下大车缓冲器不会撞到端部止挡装置；但当大车限位装置失效或大车电机失速并以大于额定的速度行驶，大车缓冲器将撞到端部止挡装置，起重机有倾覆、脱轨的可能性，而起重机支腿也有失稳的可能性。如果冲击力足够大，大车端部止挡将被撞飞。 目前，大车端部止挡的设计缺乏国家相关标准，设计与制作大多由安装队或使用单位自行完成，有的安装队贪图方便，会将角铁直接焊接在大车轨道上，作为端部止挡，但是起重机钢轨材料一般为U71
Mn，此种材料的焊接性能差，容易造成焊接困难和焊接融合区应力集中的缺陷及残余应力和变形。
大车端部止挡宜采用联接板加防松垫圈用螺钉固定直角三角形支撑架的方式，或者直接采用钢混结构，撞击面的位置必须和缓冲器相匹配，保证缓冲器最大限度的吸收动能。今后，我们可以设计即增加缓冲距离又保证足够强度的新型大车端部止挡，以增加其防倾覆功能（图
气路接头4）。
图4 钢混结构端部止挡
参考文献：
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看门狗芯片
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[6]董富祥，杨棋剑.起重机大车止档的设计与安全.材料与设计，第34卷第5期.
[7]上海市建工局ZT120设计组.关于起重机风荷载计算问题.设计计算.
[8]王贡献等，起重机新型防风抗滑装置.起重运输机械，2019 年第 12 期
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图3 安全标牌增加的迎风面积
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