在港口的各類大型起重設(shè)備中，門座式起重機(jī)扮演著至關(guān)重要的角色，廣泛應(yīng)用于散雜貨的裝卸作業(yè)。然而，由于其作業(yè)環(huán)境多為沿?？諘鐓^(qū)域，在雷雨天氣下，高聳的臂架極易遭受雷擊，這不僅可能損壞電氣設(shè)備，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此，為門座式起重機(jī)配備高效可靠的防雷系統(tǒng)勢(shì)在必行。本文將深入探討港口門座式起重機(jī)智能防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，為保障港口設(shè)備和人員安全提供有力支持。

一、港口門座式起重機(jī)防雷的重要性

門座式起重機(jī)作為散貨碼頭的核心裝卸設(shè)備，在港口和露天堆料場(chǎng)頻繁作業(yè)。國(guó)內(nèi)散雜貨碼頭中，其數(shù)量眾多且使用頻率極高。但因其長(zhǎng)期在野外工作，作業(yè)地點(diǎn)多處于沿海空曠區(qū)域，在雷雨天氣時(shí)，高聳的臂架很容易成為雷電的引下通道。一旦遭受雷擊，可能會(huì)對(duì)人體造成直接傷害，還會(huì)因閃電影響、火花物理損壞以及閃電干擾電磁導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)出現(xiàn)缺陷等。這些風(fēng)險(xiǎn)會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)損失和其他嚴(yán)重后果，所以做好門式起重機(jī)的防雷工作刻不容緩。

二、港口門座式起重機(jī)原始防雷方案及改進(jìn)方案

1. 起重機(jī)原防雷方案

金屬結(jié)構(gòu)作為防直擊雷裝置：裝卸現(xiàn)場(chǎng)的門座式起重機(jī)、岸橋、卸船機(jī)等，其金屬結(jié)構(gòu)可充當(dāng)防直擊雷的裝置。

軌道接地要求：門座式起重機(jī)等機(jī)械裝卸的軌道必須接地，且接地點(diǎn)至少要有2個(gè)。軌道上每隔30 – 40m需設(shè)置1處接地點(diǎn)，同時(shí)要與并行的另一軌道相跨接。軌道接地線和跨接線一般選用熱鍍鋅圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑在20mm以下，扁鋼截面積在(160 – 160mm²) 以下，厚度在4mm以下，每個(gè)接地點(diǎn)的接地電阻需控制在10Ω以下。

部分起重機(jī)的防雷措施：場(chǎng)地運(yùn)行的場(chǎng)橋、輪胎吊、正面吊等起重機(jī)，不能作為防直擊雷設(shè)施。在雷暴天氣時(shí)，需停放在具有防直擊雷設(shè)施的特定保護(hù)區(qū)內(nèi)，并采取人機(jī)分離的方式。

電氣設(shè)備接地保護(hù)：起重機(jī)上安裝的電氣設(shè)備要可靠接地，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)鉸接處通過金屬跨接軟線連接，以保護(hù)電氣設(shè)備免受雷電損壞。

2. 起重機(jī)防雷改進(jìn)方案

根據(jù)《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB/T 21431 – 2015)，防雷系統(tǒng)檢測(cè)分為竣工驗(yàn)收檢測(cè)、定期監(jiān)督檢測(cè)和單位自行安全檢測(cè)三類。但原始防雷方案存在諸多問題，如檢測(cè)涉及人為因素、設(shè)備停機(jī)影響、檢測(cè)時(shí)效性等，容易因未能及時(shí)檢測(cè)或接地系統(tǒng)接觸不良，導(dǎo)致雷擊損壞電氣設(shè)備等事故。而且隨著碼頭人力成本和檢測(cè)成本的增加，原始防雷方案的經(jīng)濟(jì)性也欠佳。因此，隨著工業(yè)4.0的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)和傳感技術(shù)的應(yīng)用，防雷方案引入了智能防雷監(jiān)控技術(shù)。

三、港口門座式起重機(jī)智能防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

門座式起重機(jī)按照A級(jí)雷電防護(hù)等級(jí)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，一般分為外部直接防雷與內(nèi)部間接防雷兩種方式。外部直接防雷裝置主要通過鋼結(jié)構(gòu)的可靠接地來實(shí)現(xiàn)，是起重機(jī)制造廠采用的傳統(tǒng)防雷措施；內(nèi)部間接防雷則是減少起重機(jī)內(nèi)部的雷電流和電磁效應(yīng)，防止接觸電壓，避免電磁雷電脈沖對(duì)電氣控制系統(tǒng)和設(shè)備產(chǎn)生危害。

1. 外部防雷

避雷針：避雷針的作用是讓一定范圍內(nèi)的閃電和放電按照事先設(shè)計(jì)好的防雷系統(tǒng)泄入大地，保護(hù)門座式起重機(jī)及其周圍設(shè)備免受雷擊。門座式起重機(jī)常用的避雷針能有效避免其保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)備遭受雷擊破壞。近年來引進(jìn)的新型防雷裝置，如半導(dǎo)體射線抑制器、優(yōu)化避雷針等，可中和雷擊負(fù)荷、限制放電電流、增加保護(hù)范圍并抑制雷電電流。避雷針應(yīng)安裝在起重機(jī)最頂層，其保護(hù)范圍通過滾球法確定。對(duì)于大型柱式起重機(jī)，需根據(jù)其延伸與避雷針的保護(hù)半徑來確定避雷針個(gè)數(shù)。避雷針底座要與鋼制機(jī)構(gòu)焊接，以確保良好接觸。

引下線：門座式起重機(jī)本身屬于金屬導(dǎo)體，通常無需額外設(shè)置專門的接地引下線。但需用截面積超過(70mm²)的黃綠線跨接全部鋼結(jié)構(gòu)法蘭、銷軸兩端，確保起重機(jī)各部件之間電氣連接良好。

屏蔽電纜：為保護(hù)門座式起重機(jī)中的控制和通信設(shè)備免受電磁雷電脈沖的影響，建議所有通信和信號(hào)電纜采用屏蔽電纜。電纜應(yīng)盡量放置于電纜槽或鋼管中，電纜保護(hù)層兩側(cè)、電纜橋架或鋼管必須接地。

接地裝置：門座式起重機(jī)采用共用接地系統(tǒng)和一組接地裝置，用于直擊雷防護(hù)、接地設(shè)備和接地安全防護(hù)。土壤安全電阻和接地保護(hù)電阻應(yīng)控制在4Ω以下，起重機(jī)公共網(wǎng)絡(luò)的地面電阻也應(yīng)在4Ω以下。起重機(jī)的行走機(jī)構(gòu)及接地靴與碼頭軌道相連，碼頭軌道需平整安裝，以保證輪軌連接良好。同時(shí)，接地電阻檢測(cè)器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備接地系統(tǒng)是否正常。

2. 內(nèi)部防雷

等電位連接：當(dāng)雷電電流侵入起重機(jī)時(shí)，設(shè)備外殼會(huì)感應(yīng)出數(shù)千伏的升壓電壓，對(duì)人和設(shè)備造成負(fù)面影響。因此，門座式起重機(jī)必須設(shè)置等電位連接網(wǎng)，將電控柜、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、變壓器、照明燈具等電氣設(shè)備的金屬外殼接地，避免設(shè)備之間出現(xiàn)危險(xiǎn)電位差，防止雷電電磁脈沖影響微電子設(shè)備，保障人員安全。

安裝浪涌保護(hù)器：浪涌保護(hù)裝置(SPD)主要用于預(yù)防電磁脈沖波對(duì)起重機(jī)設(shè)備的控制系統(tǒng)和電氣設(shè)備造成損壞。門座式起重機(jī)通常采用三級(jí)SPD進(jìn)行保護(hù)：第一級(jí)在電源進(jìn)線柜主電源處的L – pe和N – pe室內(nèi)安裝；第二級(jí)在隔離變壓器后端的L – PE、N – PE間各裝一個(gè)；第三級(jí)在主要電氣設(shè)備（如PLC、視頻監(jiān)控、風(fēng)速儀、力矩傳感器、通信模塊）的前端分別安裝。SPD連接銅導(dǎo)線的截面積有明確要求，且需盡量與被保護(hù)設(shè)備保持較小距離，連接導(dǎo)線小于0.5m。同時(shí)，為保證多級(jí)SPD之間的能量配合，兩級(jí)SPD之間應(yīng)加裝退耦裝置。此外，SPD監(jiān)控模塊可監(jiān)控DPS的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，在DPS出現(xiàn)故障時(shí)評(píng)估其有效性，并監(jiān)測(cè)雷電的次數(shù)和時(shí)間，確保防雷方案更加合理。

四、應(yīng)用效果

智能防雷系統(tǒng)技術(shù)自2015年下半年開始逐漸應(yīng)用于門座式起重機(jī)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，目前已成為門座式起重機(jī)防雷系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)有效保障了起重機(jī)的生產(chǎn)安全，減少了雷擊造成的損失，使起重機(jī)在遭受強(qiáng)烈風(fēng)暴后能迅速恢復(fù)正常生產(chǎn)。同時(shí)，它還能對(duì)雷電探測(cè)設(shè)備和起重機(jī)部件的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，收集和分析雷電沖擊次數(shù)和強(qiáng)度等數(shù)據(jù)。實(shí)踐充分證明，智能防雷監(jiān)測(cè)技術(shù)在港口起重機(jī)中的應(yīng)用效果顯著。

五、結(jié)束語

通過對(duì)智能防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用測(cè)試可知，智能防雷監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)港口門座式起重機(jī)的防雷效果十分顯著，能有效保障港區(qū)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。完善起重機(jī)的防雷措施，不僅可以減少雷電造成的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，還能提高設(shè)備的整體效益。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)加快配置起重機(jī)智能防雷系統(tǒng)，確保起重機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為港口企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。