Козловой кран 40т для порта: ветроустойчивость для работы в тайфун
Обзор проекта
Отрасль: портовая логистика (контейнерный терминал) | Состав: 4 крана RMG грузоподъёмностью 40 т | Пролёт: 35 м (8 рядов контейнеров + полоса для автопоездов) | Консоли: по 8 м с каждой стороны | Режим работы: A6~A7 | Класс ветроустойчивости: рабочий режим ≤20 м/с (8 баллов), штормовой режим ≤55 м/с (16 баллов)
Контейнерные терминалы прибрежных портов — одна из самых «капризных» сфер применения кранов: в сезон тайфунов (с июня по октябрь) при ветре свыше 8 баллов кран приходится останавливать и закреплять, а каждый день простоя оборачивается потерями в сотни тысяч рублей. Как максимально продлить рабочее время, не жертвуя ветроустойчивостью? Проверенное решение демонстрируют 4 козловых крана RMG грузоподъёмностью 40 т на одном из контейнерных терминалов южного побережья Китая.
Выбор пролёта: больше — не значит лучше
Пролёт козлового крана на контейнерном терминале определяет его складскую ёмкость: сколько рядов контейнеров размещается под краном и проходит ли под ним полоса для автопоездов. На данном терминале каждый RMG обслуживает 8 рядов стандартных 20-футовых контейнеров + 1 полосу для автопоездов при пролёте 35 м. С учётом консолей по 8 м с каждой стороны общая ширина покрытия превышает 50 м. Однако увеличение пролёта имеет свою цену:
① Масса стальной конструкции растёт нелинейно. При увеличении пролёта с 30 до 35 м высота сечения главной балки возрастает с 2,2 до 2,8 м, а собственный вес — примерно на 25%. Каждый дополнительный метр пролёта увеличивает затраты на материал главной балки примерно на 30 000–50 000 юаней. Согласно требованиям жёсткости стандарта ISO 4301 / FEM 1.001 (прогиб в середине пролёта ≤ L/800), с ростом пролёта требуемый момент инерции сечения главной балки увеличивается кубически.
② Концентрация нагрузки на колёса. При пролёте 35 м максимальная нагрузка на колесо 8-колёсной тележки приближается к 350 кН, что практически исчерпывает несущую способность фундамента рельсового пути и плиты причала. При увеличении пролёта до 40 м нагрузка на колесо может превысить 400 кН, что потребует увеличения числа колёс тележки (с 8 до 12) и удорожания конструкции на 15–20%.
③ Усложняется синхронное управление передвижением моста. Чем больше пролёт, тем заметнее рассинхронизация передвижения моста по двум аутригерам (из-за неровностей рельсового пути и разницы ветровых нагрузок). На данном терминале применяется схема синхронизации на базе ведущего и ведомого энкодеров с лазерным измерением расстояния — тот же технический подход, что и при синхронном подъёме двумя кранами на судостроительных верфях.
Ветроустойчивость: работа без остановок и надёжная фиксация в шторм
| класс защиты от ветра | скорость ветра | соответствующая ступень ветра | состояние | меры |
|---|---|---|---|---|
| нормальная работа | ≤20m/s | ≤8соответствующая ступень ветра | нормальная эксплуатация | рельсовый зажимне зажимать(Ручнойосвобождение),крансвободный ход |
| раннее предупреждение | 20~25m/s | 8~10соответствующая ступень ветра | работа на пониженной скорости | скорость передвиженияограничение до номинального50%,ТележкаиПодъем / Поднятиебез ограничения.сигнал скорости ветра машинистураннее предупреждение |
| остановка и анкеровка | >25m/s | >10соответствующая ступень ветра | прекращение работ | кранавтоматический выход на анкерПозиционированиеположение,рельсовый зажимне зажимать+Ветрозащитный тросанкеровка |
| предельная анкеровка | ≤55m/s | ≤16соответствующая ступень ветра | расчетный предел | рельсовый зажим+Ветрозащитный трос+Грунтовый Анкер+четырехуровневая защита колесными упорами,недопущение опрокидывания конструкции |
Ключевая стратегия: автоматическаяклассификацияреагирование через связку анемометр + ПЛК вместо опоры на ручные решения. За 30 минут до прихода тайфуна водитель получает предупреждение и перегоняет кран в зону якорной стоянки, ПЛК автоматически зажимает рельсовые зажимы и натягивает ветрозащитные тросы — это исключает риск незакреплённого крана при нехватке персонала.
Три детали при выборе крана
① Рельс P50 или P60? При давлении колеса ≤350 кН подходит рельс P50, но дляприбрежный портов выбирают P60 — его сечение на 20% больше, а допустимый износ выше. Если рельс в порту получает смятие или боковой износ, простой из-за замены обходится дороже, чем разница в цене самих рельсов (P60 дороже P50 всего на ~80 руб./м).
② Усилие предварительной затяжки ветрозащитных тросов. Если трос ослаблен (без предварительного натяжения), при порыве ветра кран сначала проскальзывает на некоторое расстояние, и только потом трос принимает нагрузку — ударная нагрузка может разорвать трос или вырвать анкерные точки. Стандартная практика — приложить предварительное усилие 5–10 кН, устранить слабину и затем зафиксировать талрепы.
③ Необходимость тормоза на двигателе передвижения моста. В некоторых схемах RMG механизм передвижения моста не оснащён тормозом (полагаясь на электрическое торможение преобразователя частоты) — это риск в портовых условиях: при отключении питания во время тайфуна электрическое торможение не работает, и только рельсовых зажимов недостаточно. В данном портовом проекте на каждом ведущем колесе моста установлен отдельный гидравлический дисковый тормоз.
Часто задаваемые вопросы
В: Почему не использовать козловой кран на пневмоколёсном ходу (RTG)?
О: RMG на рельсовом ходу имеет на один уровень выше ветроустойчивость, чем RTG на пневмоколёсном ходу — у RTG большой собственный вес, но нет рельсового направления, и при ветре 15 баллов возможен сдвиг. Для портов с частыми тайфунами RMG безопаснее. RTG подходит для внутренних портов или регионов с менее чем 2 тайфунами в год.
В: Достаточно ли пролёта 35 м? Сколько ярусов можно штабелировать?
О: В пролёте 35 м размещается 8 рядов 20-футовых контейнеров (шаг рядов 3,6 м) + 5 м на проезд контейнеровоза = 33,8 м, остаётся запас 1,2 м. По высоте штабелирования: у данного RMG подъём над рельсом 18 м, что позволяет штабелировать 6 ярусов с проходом 7-го (6 ярусов контейнеров + проход 1 яруса сверху). Для схемы 7 ярусов + проход 8-го потребуется подъём 22 м и более, что значительно удорожает конструкцию портала.
В: Какова окупаемость модернизации RMG для безлюдной работы?
О: Для 4 кранов RMG традиционно требуется 12 операторов (три смены), после модернизации — 2 оператора на пульте управления, экономия на персонале около 1,2–1,5 млн руб. в год. Стоимость модернизации — около 1,0–1,5 млн руб. на кран (включая датчики + систему диспетчеризации ACS), срок окупаемости 3–4 года — несколько дольше, чем для склада стальных рулонов (2–3 года), но всё равно положительная экономика.
В: Как определить длину консоли?
О: Под консолью обычно проходит контейнеровоз (ширина 3 м + запас прочности = 5 м), плюс 1–2 ряда временного штабелирования контейнеров (3,6 м/ряд). Консоль по 8 м с каждой стороны покрывает 5 м на проезд машины + 1 ряд контейнеров. Чем длиннее консоль, тем больше изгибающий момент в корне главной балки — не рекомендуется более 10 м (иначе потребуется скачкообразное увеличение высоты сечения главной балки, и стоимость резко возрастёт).
Источник: отраслевое исследование | Справочные стандарты: ISO 4301 / FEM 1.001 · ISO 4301 / FEM 1.001 · FEM 1.001
