目前國(guó)內(nèi)焦?fàn)t四大機(jī)車均為軌道移動(dòng)作業(yè)設(shè)備，供電系統(tǒng)應(yīng)用工業(yè)移動(dòng)供電技術(shù)。隨著焦?fàn)t生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備大型化、自動(dòng)化程度提高以及工況環(huán)境惡劣，現(xiàn)有供電方式暴露出一些問(wèn)題。

一、存在的問(wèn)題

萊鋼焦化廠 1#、2#、5#～8# 焦?fàn)t裝煤車采用懸吊式柔性滑觸線供電方式 （剛體組合滑觸式移動(dòng)供電方式之一），主要由支撐鋼絞線（縱向和橫向）、銅滑觸線、端部彈簧式固定機(jī)構(gòu)和裝煤車集電器組成。銅滑觸線沿裝煤車走行軌道方向跨2 座焦?fàn)t，僅在中間煤塔下部設(shè)有懸掛點(diǎn)，單座焦?fàn)t滑觸線懸空

長(zhǎng)度超過(guò) 100m。裝煤車工作時(shí)，懸吊式柔性滑觸線供電方式存在如下問(wèn)題，嚴(yán)重制約焦?fàn)t生產(chǎn)。

（1）在自身重力和熱脹冷縮作用下，滑觸線連同鋼絞線下垂度加劇，造成裝煤車集電器電刷與滑觸線接觸**，裝煤車供電故障頻發(fā)。

（2）滑觸線中間無(wú)法設(shè)置分段，一旦滑觸線系統(tǒng)故障，兩座焦?fàn)t將同時(shí)停產(chǎn)。

（3）每年要定期更換部分鋼絞線、拉緊彈簧及電刷，維護(hù)量大、費(fèi)用高。

（4）安裝在爐柱頂端的鋼絞線橫向拉緊支柱受爐體膨脹和拉力影響而彎曲變形，導(dǎo)致滑觸線高度、間距改變，裝煤車電刷滑脫失電，同時(shí)存在整套滑觸線裝置掉落的重大安全隱患。

為此改造焦?fàn)t裝煤車供電系統(tǒng)，尋求符合焦?fàn)t生產(chǎn)實(shí)際的移動(dòng)供電方式，確保焦?fàn)t裝煤生產(chǎn)穩(wěn)定電力供應(yīng)。

二、改造方案

移動(dòng)供電方式的選擇牽涉現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、生產(chǎn)要求、用電設(shè)備的接電持續(xù)率、電源電壓、頻率以及功率等諸多因素，目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛的移動(dòng)供電方式見(jiàn)表 1。焦?fàn)t裝煤生產(chǎn)為露天作業(yè)，季節(jié)溫差變化較大，加上粉塵污染、局部高溫等惡劣環(huán)境，電纜移動(dòng)和拖鏈?zhǔn)焦╇姺绞骄贿m合。單（多）極組合滑觸式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高，不能實(shí)現(xiàn)分段控制，亦不符合現(xiàn)場(chǎng)要求。綜合分析，供電系統(tǒng)仍采用剛體組合滑觸式供電方式，但要重新選擇滑觸剛體的形式和材料，才能滿足裝煤生產(chǎn)供電需要。

結(jié)合焦?fàn)t裝煤系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)際以及經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性等綜合分析，決定先改造 5#、6# 焦?fàn)t裝煤供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)固定方式由上部懸吊式改為單側(cè)支架式，滑觸線由柔性銅滑觸線改為剛性輕軌式，同時(shí)改進(jìn)集電器電刷和加裝分段控制開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單座焦?fàn)t裝煤的供電控制。

（1）確定輕軌支架安裝位置和結(jié)構(gòu)形式時(shí)，要充分利用焦?fàn)t爐頂空間。

（2）結(jié)合裝煤車及周邊焦?fàn)t設(shè)施實(shí)際，確定輕軌標(biāo)高、安全間距及設(shè)計(jì)裝煤車集電器結(jié)構(gòu)形式。

（3）兩座焦?fàn)t裝煤生產(chǎn)采用分段控制，便于設(shè)備檢修，降低故障影響。

（4）根據(jù)焦?fàn)t連續(xù)生產(chǎn)要求，利用生產(chǎn)間隙安裝整套裝置，保證原聯(lián)鎖編碼電纜位置不變，實(shí)現(xiàn)對(duì)焦?fàn)t生產(chǎn)零影響。

（5）改進(jìn)系統(tǒng)硬件，完善硬件功能。

三、改造實(shí)施

1.供電系統(tǒng)組成

（1）集電導(dǎo)線和導(dǎo)軌。兩者是滑觸線系統(tǒng)的主體，其幾何形狀、材料直接影響滑觸線系統(tǒng)的安裝形式、整體剛性和導(dǎo)電性能。集電導(dǎo)線和導(dǎo)軌截面選擇合適，可保證供電網(wǎng)絡(luò)與負(fù)載正常工作，節(jié)省有色金屬、減少電耗。要根據(jù)使用環(huán)境和運(yùn)行負(fù)荷選擇集電導(dǎo)線和導(dǎo)軌規(guī)格：①導(dǎo)線和導(dǎo)軌上長(zhǎng)期通過(guò)的負(fù)載電流產(chǎn)生的熱量不能過(guò)熱，否則絕緣損壞，引發(fā)短路失火等事故；②導(dǎo)軌應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，避免導(dǎo)線因風(fēng)力、冰雪或其他外力因素而斷裂；③滑觸線全段電壓損失不能過(guò)大（起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，交流電源供電在尖峰電流時(shí)自供電變壓器的低壓母線側(cè)至起重機(jī)任何一臺(tái)電機(jī)端子的電壓損失都不應(yīng)超過(guò)額定電壓的15%）。

參照國(guó)內(nèi)其他類型焦?fàn)t采用的輕軌滑觸線，結(jié)合 6m 焦?fàn)t生產(chǎn)實(shí)際，綜合考慮爐體、支架承重等因素，導(dǎo)軌選用國(guó)產(chǎn) 12kg/m輕軌，集電導(dǎo)線選擇截面 40mm×5mm 鋁母線，供電電纜選用 VV1000V 3×70+1×50 電力纜。

（2）連接組件。連接組件是滑觸線系統(tǒng)中導(dǎo)軌與導(dǎo)軌之間連接裝置，是串接導(dǎo)軌的續(xù)流裝置，要求連接可靠、過(guò)度平緩和接觸電阻小。安裝時(shí)，輕軌腹板和鋁母線間隔 500mm 進(jìn)行 Φ10mm 孔配鉆，將鋁母線用螺栓緊固在輕軌腹板一側(cè)連接起來(lái)，優(yōu)點(diǎn)是集電導(dǎo)線與導(dǎo)軌并行連接，導(dǎo)電性好，任一拾取點(diǎn)電能損失小。由于單座焦?fàn)t長(zhǎng)度超過(guò) 100m，導(dǎo)軌熱膨脹量會(huì)較大，因此輕軌連接時(shí)要考慮留有 15mm 膨脹間隙，使滑觸線能夠在不同環(huán)境溫度下保持較好的直線度和良好延續(xù)性。

（3）絕緣組件。絕緣組件實(shí)現(xiàn)滑觸線系統(tǒng)導(dǎo)軌與導(dǎo)軌之間（滑觸線系統(tǒng)相間）、導(dǎo)軌與支撐組件之間（滑觸線系統(tǒng)與大地）的隔離。按照輕軌規(guī)格，絕緣組件采用 6102 陶瓷絕緣子，上端安裝輕軌，下部支腿固定在支架上。

（4）支撐組件（支撐架）。支撐組件用于安裝滑觸線系統(tǒng)中導(dǎo)軌與絕緣組件，其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)滑觸線系統(tǒng)布置方式、載荷、位置確定。綜合考慮滑觸線系統(tǒng)總重量、導(dǎo)軌標(biāo)高、受力方向和大小以及安裝機(jī)車聯(lián)鎖編碼電纜需要，支柱采用 HN250×125×5×8型鋼，上部框架結(jié)構(gòu)用 7# 等邊角鋼制作。

（5）集電器。集電器是滑觸線系統(tǒng)重要組件，其作用是從滑觸線導(dǎo)軌直接拾取電能，因此對(duì)集電器結(jié)構(gòu)形式、工作壓力、電刷材料等均有相應(yīng)要求。由于運(yùn)行過(guò)程中輕軌與集電器電刷間磨損較大，而且裝煤車走行軌道受爐頂結(jié)構(gòu)變形影響產(chǎn)生高度差，走行過(guò)程中車體晃動(dòng)易造成集電器電刷失電。為此集 電 器 電 刷 用 16Mn 鋼 板 制 作 （厚 度 20mm， 允 許 磨 損 量10mm），拾取方式采用重力自垂式。為滿足分段控制供電要求，集電器采用雙組并聯(lián)電刷結(jié)構(gòu)，每組間隔 1000mm，保證在滑觸線隔斷位置能同時(shí)拾取不同供電源的電力，同時(shí)減少同段導(dǎo)軌上失電率。

2.系統(tǒng)安裝

（1）滑觸式供電系統(tǒng)的供電方式一般有單端、中間、兩端、兩端 1/6 處、三點(diǎn)供電和四點(diǎn)供電。確定供電點(diǎn)時(shí)要綜合考慮用電設(shè)備臺(tái)數(shù)容量、任務(wù)工作制和導(dǎo)軌電壓降以及環(huán)境狀況。由于鋁母線導(dǎo)電性好、電壓損失小，故可采用單端供電方式。電力站位于兩座焦?fàn)t之間，滑觸線斷開(kāi)處選在煤塔下方位置并作為供電點(diǎn)，這種方式操作簡(jiǎn)便、節(jié)省電纜、故障點(diǎn)少。

（2）滑觸線布置方式。因焦?fàn)t煤塔下部空間所限，滑觸線軌道只能沿爐頂焦側(cè)進(jìn)行垂直安裝，三相軌道上下安全間距為465mm，固定支架安裝在爐柱頂端，高度 4650mm，原編碼電纜支架安裝在輕軌下方?；|線輕軌安裝后要進(jìn)行全線調(diào)直，確保輕軌水平高度差＜±10mm，側(cè)向誤差＜±20mm。

（3）集電器安裝。集電器安裝在裝煤車焦側(cè)平臺(tái)，兩組電刷沿走行方向布置，間距 1000mm。集電器與滑線軌道的合理接觸是整個(gè)滑接輸電系統(tǒng)關(guān)鍵，將直接影響供電系統(tǒng)和用電設(shè)備安全，安裝過(guò)程中必須調(diào)整好集電器與滑線軌道的接觸壓力。壓力過(guò)大將使電刷與滑線軌道的摩擦系數(shù)增大，磨損加大；壓力過(guò)小會(huì)使電刷與滑線軌道的接觸電阻增大，壓降增大。本次改造電刷一端由銷軸固定，另一端靠自重壓在導(dǎo)軌上，可保證走行過(guò)程中與導(dǎo)軌緊密接觸并在一定范圍內(nèi)根據(jù)磨損情況進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。

3.系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)安裝完畢，首先對(duì)安裝過(guò)程進(jìn)行全線機(jī)械性能和電氣性能檢查，確認(rèn)系統(tǒng)安裝良好，檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行加電調(diào)試，調(diào)試過(guò)程如下。

（1）切斷裝煤車的電源輸入端（斷開(kāi)集電器與滑線軌道的接觸），單獨(dú)對(duì)滑線軌道進(jìn)行分段供電和分別測(cè)試。

（2）分段供電測(cè)試合格后，切斷系統(tǒng)所有電源，將裝煤車上集電器與滑線軌道進(jìn)行正確接觸，只對(duì)裝煤車走行電機(jī)加電，調(diào)至低速。

（3）做好加電運(yùn)行前的準(zhǔn)備，專人指揮和啟動(dòng)加電程序，使整個(gè)滑觸線系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。

（4）給系統(tǒng)加電，由專人隨車觀察目測(cè)滑線軌道與集電器運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)記錄，及時(shí)停電調(diào)整。

（5）系統(tǒng)加電運(yùn)行正常后，裝煤車慢速往復(fù)運(yùn)行 1h 后，可逐步加載運(yùn)行（可先加載走行電機(jī)，再加載油泵電機(jī)，*后加載螺旋給料器電機(jī)等），直至加滿負(fù)載后正常運(yùn)行。

四、改造效果

該套供電系統(tǒng) 2009 年 5 月在 5#、6# 焦?fàn)t投運(yùn)以來(lái)，整體性能穩(wěn)定可靠，效果良好、效益明顯。

（1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、供電安全。輕軌和框架鋼支架強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此電能拾取穩(wěn)定，極少失電，確保裝煤車安全、連續(xù)、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

（2）供電實(shí)現(xiàn)分段控制。在煤塔處斷開(kāi)滑觸線，兩段同時(shí)獨(dú)立供電，當(dāng)其中一段故障時(shí)，另一段不受影響，保證了另一座焦?fàn)t裝煤正常生產(chǎn)。

（3）設(shè)備壽命延長(zhǎng)，節(jié)省設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。輕軌作為滑觸體，鋼結(jié)構(gòu)支架防銹處理，系統(tǒng)整體使用壽命至少有 15 年，是原系統(tǒng)5 倍。電刷更換周期約 1 年，平均每年節(jié)省備件費(fèi)和維修費(fèi)用約12 萬(wàn)元。

（4）穩(wěn)定裝煤生產(chǎn)。系統(tǒng)投用后推焦執(zhí)行系數(shù)由 0.96 提高到 0.99，焦?fàn)t綜合評(píng)價(jià)生產(chǎn)系數(shù)提高 0.2%，年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益110 萬(wàn)元。