1 引言

封閉滑線又名安全滑線, 是一種安全、經(jīng)濟(jì)的供電裝置, 在室內(nèi)短距離移動(dòng)式起重機(jī)上有較廣泛的應(yīng)用。該滑線包括膠木外殼和受電器兩部分。膠木外殼是固定安裝的, 其外殼用膠木制做, 里面分上、左、右三個(gè)方位放置三根相同規(guī)格的扁銅條, 銅條間相互隔離, 其配套取電裝置叫受電器。在運(yùn)行中, 安裝在起重設(shè)備上的驅(qū)趕架帶動(dòng)受電器在膠木外殼里滑行, 進(jìn)行移動(dòng)取電。受電器的塑料外殼, 從上、左、右三個(gè)方位分別伸出銅碳刷, 銅碳刷分別與扁銅條直接接觸, 銅碳刷下分別接三條導(dǎo)線引出, 作為電源的 A、B、C 相給起重設(shè)備供電。受電器上裝有滾動(dòng)輪, 以便于受電器在滑線膠木外殼內(nèi)滑行取電。

裝卸橋是一種用于煤場配煤的中型起重機(jī)械, 其小車機(jī)構(gòu)和大車機(jī)構(gòu)均需移動(dòng)取電。電廠燃運(yùn)儲(chǔ)煤場的 #1、#2 裝卸橋共用一條總電源滑線。1997 年 8 月, 為了保證安全生產(chǎn), 廠里將這條總電源滑線及 #1 裝卸橋的小車滑線由原來的裸銅滑線改為封閉滑線。在運(yùn)行中, 由于裝卸橋自身的各種特點(diǎn), 使封閉滑線相繼出現(xiàn)了各種故障。3 年后, 考慮到運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性等因素, 將總電源滑線改回為原來的裸銅滑線。

2 工作原理

廠燃運(yùn)儲(chǔ)煤場裝卸橋總電源滑線長達(dá) 340m。改造后, 總共由 85 段 4m 長的滑線連接而成。#1 裝卸橋小車滑線長 40m, 總共由 10 段 4m 長的滑線連接而成。其單相接頭連接原理如圖 1。

3 氣溫變化產(chǎn)生的影響

當(dāng)氣溫變化時(shí), 封閉滑線內(nèi)部導(dǎo)電銅條發(fā)生熱脹冷縮, 易出現(xiàn)斷電現(xiàn)象, 這種情況在裝卸橋總電源滑線上表現(xiàn)尤為突出。

3.1 因溫度變化而常出現(xiàn)的兩種缺陷

( 1) 熱脹冷縮, 使接頭出現(xiàn)斷點(diǎn), 使裝卸橋在該處無法運(yùn)行。這種情況在冬季常常發(fā)生, 以裝卸橋總滑線為例, 根據(jù)熱膨脹量計(jì)算公式:l = L ×a ×( t2 - t1)

式中: l — 要計(jì)算的熱膨脹量;L — 滑線的總長度( m) ;a — 銅的膨脹系數(shù), 查《常用金屬手冊》應(yīng)取 18.1×10- 6m/℃( 溫度在 25℃～30℃范圍內(nèi)) ;t1 — 導(dǎo)線的*低溫度, 即環(huán)境*低溫度,取- 25℃;t2 — 該導(dǎo)線的*高溫度。取滑線運(yùn)行時(shí)的*高溫度, 查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》其溫度在 80℃~90℃之間, 此處取 85℃。

計(jì)算結(jié)果:

340×[ ( 85-( - 25) ) ] ×18.1×10- 6=0.677( m)

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知, 沿滑線總長將有 0.677m的位移, 當(dāng)此位移不能均勻分配給各段銅導(dǎo)條時(shí),必然會(huì)出現(xiàn)相鄰兩根銅條相互脫離的現(xiàn)象, 因相鄰兩根銅條間距離只有 5mm～15mm, 使后面的銅條出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。

( 2) 熱脹冷縮使接頭處接觸**由于溫度的變化, 金屬銅條應(yīng)力也隨之變化,使壓片 c、導(dǎo)線 a 和導(dǎo)線 b 之間的距離出現(xiàn)間歇性變化, 多次反復(fù)后, 就會(huì)出現(xiàn)接觸**現(xiàn)象。加之煤場環(huán)境較差, 灰塵濃度較大, 一方面會(huì)出現(xiàn)有時(shí)接觸有時(shí)不接觸的“怪毛病”; 另一方面就增大了接觸電阻, 使壓降損失增大。當(dāng)裝卸橋在遠(yuǎn)離電源端運(yùn)行時(shí), 其端電壓必低于額定電壓, 出現(xiàn)壓差;此差值長時(shí)間超過規(guī)定值時(shí), 就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。

3.2 采取的措施

( 1) 對滑線采取兩端送電的措施。此措施的優(yōu)點(diǎn): 一方面將斷點(diǎn)降為原來的一半, 另一方面壓降損減少, 其計(jì)算公式為:

!U = 173Imaxq&UmaxL式中: !U — 壓降;Imax — 負(fù)荷*大電流;q — *大負(fù)荷;& — 材料系數(shù);Umax — 額定電壓;L — 材料長度。

從公式中可以看出, 壓降損失降低了一半, 有效地保護(hù)了電機(jī)。

( 2) 適當(dāng)增大壓片 c 的長度, 抵消熱膨脹帶來的負(fù)面影響。但因封閉滑線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的原因,增加壓片長度有一定的限制。

4 裝卸橋運(yùn)行影響著封閉滑線的壽命

從裝卸橋的結(jié)構(gòu)可知, 當(dāng)裝卸橋小車帶著抓斗自左向右行駛時(shí), 其支腿將受到一個(gè)向右的水平作用力而向右移動(dòng), 而大車的受電器驅(qū)趕架就焊接在支腿上, 使膠木外殼受到一向右的力。由于膠木外殼是固定安裝的, 這個(gè)外力必將使其產(chǎn)生一定形變。同理, 當(dāng)裝卸橋小車帶著抓斗自右向左行駛時(shí), 膠木外殼還將受到一向左的破壞力。

根據(jù)資料統(tǒng)計(jì): 裝卸橋每小時(shí)的供煤任務(wù)是300t, 抓斗抓煤量在 3t~5t 之間, 小車每小時(shí)需來回移動(dòng) 60 次~100 次。從這些數(shù)據(jù)推算出膠木外殼每6h 將受到 240 次~400 次的破壞力, 時(shí)間一長, 膠木外殼張口逐漸增大, 無法恢復(fù)原來的形狀, 受電器便無法取電。

從 2000 年 3 月份開始, 裝卸橋總滑線已有近10m 長出現(xiàn)外觀嚴(yán)重變形情況, 使該處成為 2 臺裝卸橋運(yùn)行的共同禁區(qū)。

5 運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及解決對策

#1 裝卸橋小車滑線雖然由于滑線長度較短和膠木外殼沒有受到左、右外力的破壞, 但由于小車速度高達(dá) 185m/min, 且每工作班來回運(yùn)行達(dá) 240次~400 次, 使其出現(xiàn)了一些弊病, 主要表現(xiàn)在受電器方面。

5.1 受電器滑道易磨損

前文已經(jīng)介紹過, 受電器主要由塑料壓制而成, 其滑道壁厚僅有 5mm,這么薄的塑料顯然不適應(yīng)每小時(shí) 240 次~400 次的來回高速摩擦。當(dāng)其滑道出現(xiàn)磨透的情況時(shí), 就有可能造成三相短路, 從而損壞設(shè)備, 影響安全生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng) 計(jì),1997 年 8 月~1998 年 8 月共出現(xiàn)這種情況達(dá) 48次, 更換受電器共 36 臺。

( 1) 造成滑道磨損的原因主要表現(xiàn)在三方面:一是滑線與小車軌道不完全平行, 導(dǎo)致受電器的運(yùn)行方向與滑線方向有偏差, 在調(diào)整中出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象; 二是整根滑線由十段滑線連接而成, 中間難免會(huì)出現(xiàn)彎曲, 當(dāng)其相對運(yùn)行速度加快時(shí), 彎曲帶來的副作用也更加強(qiáng)烈; 三是導(dǎo)線 a 與導(dǎo)線 b 之間有 5mm~15mm 的間隙, 受電器在快速運(yùn)行時(shí),其碳刷一旦被此間隙咬嚙, 肯定會(huì)損壞碳刷并改變受電器的運(yùn)行方向。

( 2) 解決的措施:

!" 采用厚度為 0.5mm 的銅皮, 沿滑道包一圈, 然后用長 1cm 直徑為 3mm 的鏍桿擰緊, 可保證受電器滑道經(jīng)久耐用。#" 當(dāng)某一滑道有多臺受電器共同工作時(shí), 可用兩塊鐵板將同一滑道上的受電器固定住, 用驅(qū)趕架驅(qū)趕鐵板行進(jìn), 使多臺受電器始終在同一方向上行駛, 以防止受電器跑偏。

采用上述兩種措施后, 從 1998 年 8 月至 1999年 8 月一年間共發(fā)生 12 例類似現(xiàn)象, 更換受電器減少到 14 臺, 效果較為明顯。

5.2 受電器受熱后, 滑道變形卡澀碳刷或塑料融化后粘住碳刷這是受電器在運(yùn)行中出現(xiàn)的另一類常見缺陷。據(jù)統(tǒng)計(jì), 從 1998 年 8 月至 1999 年 8 月, 發(fā)生

此類現(xiàn)象達(dá) 12 次, 更換受電器 14 臺。

5.2.1 原因分析

受電器的發(fā)熱來源于 2 個(gè)方面: 一是碳刷上通過大電流產(chǎn)生熱量; 二是高速頻繁運(yùn)行摩擦產(chǎn)生大量熱。由于封閉滑線結(jié)構(gòu)限制, 其散熱較慢,長時(shí)間累積導(dǎo)致溫度越來越高。輕則使滑道變形卡澀碳刷, 嚴(yán)重時(shí)使塑料融化粘住碳刷, 使受電器取不上電。

5.2.2 解決措施

由于小車運(yùn)行速度是由裝卸橋出力決定的,故無法改變; 因此, 可以減小通過碳刷的電流, 具體辦法有:

( 1) 原來的一道滑線里有 1 臺受電器, 現(xiàn)在改為 2 臺受電器( 受條件限制不能多加) 。這樣一方面將其電流減少為原來的一半; 另一方面也提高了其供電可靠性。

( 2) 采取改變小車總電源滑線接線方式, 其原理見圖 2、圖 3。具體原理如下: 將大電機(jī)回路及其制動(dòng)回路改接從大車配電室引出 。將空出的兩路滑線用于

小車電源總滑線, 使小車受電器的每一項(xiàng)都單獨(dú)使用一條滑線, 從而將通過小車總滑線的電流減少為原來的三分之一。

這樣改接線還有一個(gè)特點(diǎn): 小車受電器的三相碳刷都從同一滑線取同一相電, 無論受電器在行進(jìn)中向哪個(gè)方向偏斜, 其相反方向的碳刷都會(huì)取上電, 大大提高了受電器供電可靠性。

6 結(jié)束語

通過技術(shù)改造改接線后一年多的運(yùn)行情況來看, 石嘴山發(fā)電廠燃運(yùn)儲(chǔ)煤場一直未更換過小車受電器, 也未發(fā)生過因小車封閉滑線影響 #1 裝卸橋出力的情況。提高了輸煤運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。