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超大型门座起重机的安全装置
孟庆国曹三平2夏建国
1江苏华澄重工有限公司江阴2145212上海亦凡机械设计有限公司上海200941
3常州龙源港机重工集团有限公司常州213133
摘要:介绍某超大型门座起重机上使用的安全装置,包括风速仪、保险机构、光纤光栅应力监测系统、
摄像监控系统、低速轴制动器、钩轨器、夹轨器、防风拉铺、回转锚定、行走错定、缓冲器等,以及这些安
全装置的原理和使用效果,这是在起重机领域的一种尝试。闻述超大型门座起重机在设计、制造、使用中的
注意事项,也是为建造海洋作业平台提供更高效的起重设备,以提高船舶建造企业在当前市场环境下的竞
争力。
关键词;门座起重机;风压;光纤光栅;摄像装置;保险机构
中图分类号:TH213.4文献标识码:A文章编号:1001-0785(2013)01-0073-03
Abstract: The paper introduces safety devices used on the huge portal crane, including anemometer, safety mecha
nism, optical fiber grating stress monitoring system, CCTV, low-speed shaft brake, rail hook device, rail clamping device,
windproof cable, slewing anchor, walking anchor, and umper, etc, with description of the principle and performance of
these safety devices. In addition, the paper presents specific precautions during design, manufacture, and application of
huge portal crane, in order to facilitate to provide more efficient cranes for ocean working pla orm, and improve the ship
building enterprises'competitiveness in present market environment
Keywords portal crane; wind pressure; optical fiber grating; CCTV; safety mechanism
用安全性引起有关各方高度关注。下面就该机的
安全装置进行阐述,仅对一般门座起重机上没有
能源紧缺使世界各国把开采目标移到广阔的使用过或很少使用的技术及装置进行探讨,对常
海洋,作为基础设备的海上钻井平台的需求不断规的安全装置不作叙述。
增长,不仅如此,随着海上作业范围的加大,开
采深度的加深,海上钻井平台的面积越来越大
钻塔高度也越来越高。因此,参与海上钴井平台
建造的架起重机也必须满足大起重量、大变幅
幅度、大起升高度的吊装要求,适应这些要求的
超大型门座起重机应运而生。对于这个没有前例
可参照的门座起重机(以下简称门机)新的领域,
不能照搬中小型门座起重机的设计和制造经验,
其使用安全性与生产适用性凸显关键。
图1所示的HM200105D型门座起重机即属此
类起重机,该机额定起重量200t(常规门机50t
以下),最大起吊幅度105m(常规门机60m以
图1HM200105D型门座起重机
下),轨上起升高度110m(常规门机60m以下)
轨距12m,最小幅度时臂架顶端高170m(常规1安全装置
门机80m以下)。使用地点在长江入海口处,使1.1风速仪的安装位置
用现场气象环境恶劣,常年有大风,起重机的使
因这台门机整机高度高,轨距小,风对起重
《起重运输机械》2013(1)
73一
机的倾覆稳定性的影响大。
紧保险钢丝绳,不参与起放臂架的作功。仅在变
起重机设计手册中风压计算式为q=0.6132,幅钢丝绳断裂时拉住臂架,并将臂架头部平稳地
起重机工作状态的计算风速按瞬时风速考虑,非放到码头面,以便维修。所以,保险机构采用不
工作状态的计算风速为2min时距的平均风速。由同功率的2台电机驱动,起跟随作用时仅需克服
表1-3-9中可仓得工作状态计算风压250N/mn2,保险钢丝绳自重引起的阻力,小功率电机工作;
风压高度变化系数K=(/10)9,表1-3-10中起支持臂架作用时如同变幅机构(因变幅机构有
常规的起重机高度仅有80m以下范围,非工作状钢丝绳卡板,保险机构仅需提供变幅机构支持力
态时将起重机按20m一段划分等风压段。
的一半),大功率电机工作。布置形式见图2。
欧洲起重机械设计规范中风的动压由下式给
出:q=0.6132。表T.2.2.4.1.2.1.给出在露天
工作的一般起重机工作状态风压250Nm2,表
T.2.2.4.1.2.2.给出高度超过100m的起重机非
工作状态设计风压1300Nm2的结果,没有风压
高度变化系数的叙述。
起重机设计规范釆用p=0.625b.,计算风速为
空旷地区离地10m高度处的阵风风速,即3s时
距的平均风速,在表15中可査得pm=250Nm2,
图2保猃机构布置形式
在此规范的释义中也讲该风压值是沿用上一版本
规范的值。计算非工作状态风载荷时,可沿高度1.3光纤光栅应力监测系统
划分成10m高的等风压段,以各段中点高度的系
为了确保钢结构部分在使用过程中的安全,
数K乘以计算风压;也可以取结构顶部的计算风需要对钢结构部分的应力集中处进行检测(应力
压作为起重机全高的定值风压。
集中处的位置及预应力值由有限元分析结果得
该机设计时正处于新旧规范更迭期间,设计到)。该门机的设计使用寿命较长,在长期使用过
中工作风压采用新版设计规范p=0.6252的计算程中,因环境侵蚀、材料老化和载荷的长期效应、
公式(虽然公式与q=0.6132不同,但二者结果疲劳效应与突变效应等灾害因素的耦合作用将不
取值相同)。由于起重机高度超过起重机设计规范可避免地导致结构和系统的损伤积累和抗力衰减,
对常规的非工作风压叙述的范围,并且由于轨距特別是结构内部无法监测,很可能导致突发事故,
较小(轨距应在18~22m较为合适),保证非工.甚至正常工作时也可能出现突发事故,所以采用
作状态下的起重机稳定性是一个难题,经过研究可靠的应力监测系统十分必要。
决定采用K,=(b/10)的计算办法,且在人字架
过去对金属结构进行长期在线监测的方法主
顶(距离地面约100m)及臂架顶各安装一套风速要采用电阻应变片作为传感元件,但是传感器寿
仪,以对工作状态下的风速进行监测,也对实际操命短,稳定性差,抗电磁干扰能力差。光纤光栅
作提供参考依据,实际证明完全可行。
传感器与传统的电式传感器相比,具有使用寿命
1.2保险机构的设置
长、运行稳定、抗电磁干扰能力强等优勢,并且
该机变幅形式采用钢丝绳变幅,为了弥补这能在恶劣环境中工作。所以,采用了光纤光栅传
种变幅形式的固有缺陷,增设了一套保险机构安感器对门机进行应力监测。光纤光栅是测试应变
装在转盘的尾部,其原理相当于一套备用的却又常用的光学元件,现已大量应用在隧桥和建筑等
眼随运行的变幅