广州发展燃料港口有限公司
摘要：为解决生产区域扬尘污染问题，满足环境治理需要，促进企业可持续发展，广州某公司正积极开展装船机皮带系统粉尘密封技术改造，将原未密封的皮带机加装全封闭防护罩，降低皮带机运行中的扬尘。本文对装船机皮带系统加装防护罩后的抗风稳定性进行分析，确保改造的安全可靠。
关键词：装船机 防护罩 稳定性 抗风
1 概述
广州某公司计划为3台装船机的皮带机系统加装防护罩装置，减少装船机运行过程中粉尘外溢，达到改善装船机作业环境、优化输煤系统粉尘密封性能的效果。装船机的皮带机系统加装防护罩后其受风面积增大，即其在强风环境下发生倾覆或滑移的风险增大。本文通过装船机在风压作用下的抗倾覆稳定性分析和抗滑移安全性分析，对装船机加装防护罩后的抗风稳定性进行评估。
2 装船机概况
2.1 #1、#2装船机主要参数
#1、#2装船机主要参数详见表2-1。
表2-1 #1、#2装船机主要参数
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2.2 #3装船机主要参数
#3装船机主要参数详见表2-2。
表2-2 #3装船机主要参数
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2.3 装船机皮带系统防护罩设计方案
装船机皮带系统所安装的防护罩的范围及长度如表2-3所列，防护罩的剖面和正面示意图如图2-1所示。
表2-3 防护罩安装范围
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（a）剖面图
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（b）正视图
图2-1 防护罩的示意图
3 装船机抗风稳定性计算
考虑到新安装的防护罩可能对装船机直接构成的不利影响是导致作用在装船机上的风荷载明显增大，因此，暴风侵袭下的非工作状态应是装船机安装防护罩后的最危险工况。鉴于此情况，本报告选取装船机在暴风侵袭下的非工作状态进行装船机在风压作用下的抗倾覆稳定性分析和抗滑移计算。本计算基于保守考虑，假设防护罩上所承受的风荷载完全传递到装船机。此外，由于#1、# 2装船机基本是相同的，本报告将#1、#2 装船机的计算合并为同一型装船机的计算。
3.1 计算风压
按《起重机设计规范》4.2，作用在装船机上的计算风压按下式计算：
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式中p0是基本风压。装船机最大非工作风速为 55m/s，故基本风压按下式计算为
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Kh 是风压高度变化系数。本计算中取Kh = 1.10。C 是风力系数。本计算中对加装了防护罩后的皮带机的风力系数取C = 1.20；对其它构件的风力系数取C = 1.40。综上可得作用在装船机上的计算风压为：
（A）加装了防护罩的皮带机，p = 2495.63 N/m2，实取p = 2500 N/m2。
（B）其它构件，p = 2911.56 N/m2，实取 p = 3000 N/m2。
3.2 #1、#2 装船机在风压作用下的稳定性计算与评估
3.2.1 抗倾覆稳定性计算与评估
以#1、#2 装船机绕岸侧轨道发生原地倾覆为临界状态，计算此状态下作用在#1、#2 装船机上的风倾力矩与装船机的抗倾覆力矩，并进行比较和评价。计算内容如表3-1和3-2所列。
比较表3-1和表3-2的计算结果可知，在极限风压作用下，#1、#2 装船机所承受的风倾力矩低于其本身的抗倾覆力矩，因而#1、#2 装船机的抗倾覆稳定性能满足规范要求。
表3-1 #1、#2 装船机上作用的风倾力矩
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表3-2 #1、#2 装船机的抗倾覆力矩
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表中防风拉索的竖向拉力从设计图纸中取值。
3.2.2 抗滑移计算与评估
以#1、#2 装船机沿轨道发生滑移为临界状态，计算此状态下作用在装船机上的风倾力荷载与装船机的抗滑移水平力，并进行比较和评价。计算内容如表3-3和3-4所列。
比较表3-3和表3-4的计算结果可知，在极限风压作用下，#1、#2 装船机所承受的风荷载低于其本身的抗滑移水平力，因而#1、#2 装船机的抗滑移稳定性能满足规范要求。
表3-3 #1、#2 装船机上作用的沿轨道的风荷载
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表3-4 #1、#2 装船机的抗滑移水平力
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表中夹轨器、锚定装置和防风拉索的水平拉力从设计图纸中取值。
3.3 #3 装船机在风压作用下的稳定性计算与评估
3.3.1 抗倾覆稳定性计算与评估
以#3 装船机绕岸侧轨道发生原地倾覆为临界状态，计算此状态下作用在# 3装船机上的风倾力矩与装船机的抗倾覆力矩，并进行比较和评价。计算内容如表3-5和3-6所列。
比较表2-5和表2-6的计算结果可知，在极限风压作用下，#3 装船机所承受的风倾力矩低于其本身的抗倾覆力矩，因而#3装船机的抗倾覆稳定性能满足规范要求。
表3-5 #3 装船机上作用的风倾力矩
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表3-6 #3 装船机的抗倾覆力矩
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表中防风拉索的竖向拉力从设计图纸中取值。
3.3.2 抗滑移计算与评估
以#3 装船机沿轨道发生滑移为临界状态，计算此状态下作用在装船机上的风倾力荷载与装船机的抗滑移水平力，并进行比较和评价。计算内容如表3-7和3-8所列。
比较表3-7和表3-8的计算结果可知，在极限风压作用下，#3 装船机所承受的风荷载低于其本身的抗滑移水平力，因而#3 装船机的抗滑移稳定性能满足规范要求。
表3-7 #3 装船机上作用的沿轨道的风荷载
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表3-8 #3 装船机的抗滑移水平力
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表中夹轨器、锚定装置和防风拉索的水平拉力从设计图纸中取值。
4 结论
本文选取装船机在暴风侵袭下的非工作状态，通过装船机在风压作用下的抗倾覆稳定性分析和抗滑移安全性分析，对装船机加装防护罩后的抗风稳定性进行评估。经计算可知，在极限风压作用下，#1、#2 和 #3 装船机满足：
（1）抗倾覆力矩超过风倾力矩；
（2）抗滑移水平力超过沿轨道方向的风荷载。
同时，根据设计资料，#1、#2 装船机防护罩的重量约为 0.612t，防护罩与装船机自重之比约为0.35%；#3 装船机所加装的防护罩重量为 0.450t，防护罩与装船机自重之比约为 0.40%。由于防护罩重量相比装船机自重非常小，且防护罩的重量沿皮带机均匀分布，其对装船机结构强度所构成的影响可忽略不计，因而可认为 #1、#2 和 #3 装船机在加装防护罩后其正常作业的结构强度不会受到影响。