橋式起重機滑觸裝置故障分析和改造方案的論述

田峰

摘 要：本文分析了本鋼冷軋薄板廠CDCM線橋式起重機電氣滑觸裝置故障原因，論述說明改造方案

關鍵詞：橋式起重機;滑觸線;H型;故障;剛體

起重機械在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用，對物料作起重、運輸、裝卸和安裝作業(yè)，以減輕工人的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率。特別是在冶金鋼鐵企業(yè)，起重機在生產(chǎn)過程中起到無法替代的非常重要的作用。其中橋架型起重機是使用最廣泛的一種起重機械。橋架型起重機是橫架在車間、倉庫及露天料場固定跨間上方，并可沿軌道移動，取物裝置懸掛在可沿橋架運行的起重小車上，使取物裝置上的重物實現(xiàn)垂直升降和水平移動，以及完成某些特殊工藝操作。橋架型起重機的饋電裝置是由滑觸線和集電裝置組成。

本鋼冷軋廠年設計生產(chǎn)能力為70萬噸，通過十幾年的不懈努力，現(xiàn)在的年生產(chǎn)能力已經(jīng)提高到145萬噸。隨著產(chǎn)量的逐年提高，對橋式起重機的安全穩(wěn)定運行也提出了更高的要求。在橋式起重機的各種故障中，饋電裝置故障由于搶修難度大、所需時間長、影響到本區(qū)域其它起重機的運行，因此對生產(chǎn)影響較大。橋式起重機的饋電裝置常用的主要有角鐵型、H型安全滑觸線、剛體滑觸線三種。

角鐵滑觸線的特點是：

（1）造價低。

（2）適于在高溫、高粉塵等惡劣環(huán)境下使用。

（3）機械強度較大，不易彎曲變形，能耐受強度的沖擊短路電流。

（4）運行不穩(wěn)定，易發(fā)生電源中斷故障。

（5）電能損耗相對較大。

（6）安全度低。

H型安全滑觸線的特點是：

（1）造價較高。

（2）不適于在高溫、高腐蝕等惡劣環(huán)境下使用。

（3）機械強度小，易彎曲變形。

（4）運行較穩(wěn)定。

（5）電能損耗較小。

（6）安全度高。

本鋼冷軋廠CDCM線共有6臺橋式起重機，主要負責上料、收料、廢邊斗吊運、換輥等作業(yè)，每個環(huán)節(jié)的作業(yè)出現(xiàn)問題都直接影響CDCM線的生產(chǎn)。這條線上的6臺橋式起重機的饋電裝置采用的是H型安全滑觸線，布置方式為水平式布置。從投產(chǎn)至今，這六臺橋式起重機的饋電裝置每年發(fā)生的故障都比較多，對生產(chǎn)的影響較大，最為嚴重的一次發(fā)生在2006年12月份，這次事故直接造成CDCM線機組、1#鍍鋅線機組、罩式爐全面停產(chǎn)，其中罩式爐共發(fā)生小停1萬多臺時。

饋電裝置發(fā)生故障的原因主要有以下幾種：

（1）設計、安裝及設備本身原因。

①CDCM線起重機軌道梁在122#柱前為水泥梁，122#柱后為鋼梁。水泥梁有一個二次灌漿問題，起重機在軌道上運行一段時間后，水泥梁表面發(fā)生不均勻下沉，嚴重時水泥梁和鋼梁表面高度相150～200mm，這樣就給集電器支架的安裝位置的確定和仰角的調整帶來麻煩。由于H型安全滑觸線集電器仰角的調整有一定的局限，就需要將集電器支架安裝到適當位置。如果在水泥梁面較高處調整好集電器支架位置，當起重機運行到水泥梁面較低處就會出現(xiàn)集電器碳刷與滑觸線接觸不到使起重機斷電或接觸不良打火等現(xiàn)象;如果在水泥梁面較低處調整好集電器支架位置，當起重機運行到水泥梁面較高處時會出現(xiàn)集電器壓力過大變形彈出或集電器支架頂?shù)交|線上造成接地故障。

②CDCM線上的幾臺起重機都運行有15年以上，并且工作頻率較高，車體老化嚴重，因此車體顫動較大，特別是載荷情況下。由于滑觸線的布置方式為水平布置，車體的顫動會造成集電器碳刷與滑觸線接觸不良從而打火現(xiàn)象。

③CDCM線廠房內全年溫度差別達到50℃（夏季最高溫度可達到30℃，冬季最低溫度能達到-20℃），滑觸線長度為4*652米，設計中只在步進梁上方安裝了一處溫度補償裝置，根本無法解決由于溫度變化引起的滑觸線的膨脹問題，導致在溫度變化大的時期滑觸線故障率大大增高。

（2）滑觸裝置本身存在缺陷

①集電器的橋形罩和滑觸線的外套是塑料的，當碳刷與滑觸線接觸不良產(chǎn)生火花時容易發(fā)生集電器橋形罩和滑觸線外套過熱起火事故。

②H型安全滑觸線采用鋁材，表面硬度低且不耐磨，為此在滑觸線內通過特殊工藝嵌裝不銹鋼型材作為導電耐磨體，這層不銹鋼非常薄，雖然耐磨性好，但是當出現(xiàn)打火現(xiàn)象時，這層不銹鋼卻很容易被燒斷，并變形翹起來，當集電器經(jīng)過此處時將集電器頂出來，造成故障的進一步擴大。

③H型安全滑觸線安全性較高，但是不利于設備點檢人員對集電器碳刷的磨損情況和滑觸線內不銹鋼片燒損情況進行檢查。

④滑觸線與固定用三角架安裝距離太近，當雙集電器中其中一個從滑觸線軌道中彈出時，集電器會頂?shù)饺羌苌?，將多個三角架和滑觸線刮變形，造成滑觸線脫落，使故障擴大化。

（3）人為原因

①集電器支架位置和仰角調整不當。

②點檢人員未能按照點檢標準對滑觸裝置進行點檢作業(yè)，對于存在的問題不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，從而發(fā)生故障并且可能造成故障的擴大。

經(jīng)過上面的分析，我們可以看到，對于人為原因造成的滑觸裝置故障，可以通過加強對點檢作業(yè)的管理，提高點檢、維護人員的責任心和業(yè)務水平來減少和避免故障的發(fā)生。對于幾臺起重機顫動大和水泥梁二次灌漿問題，我們也采取了一些措施，情況有所好轉，但是H型滑觸裝置自身存在的缺陷比較嚴重，因此故障率還是比較高，。為了減少橋式起重機饋電裝置的故障，降低材料和檢修費用，滿足生產(chǎn)需要，我們認為有必要對現(xiàn)在的H型安全滑觸線進行改造，重新選型，選擇設計合理，運行可靠的新型滑觸裝置。

改造方案：

（1）選型：建議選用JXGH節(jié)能新型低阻抗剛體滑觸線。

（2）JXGH節(jié)能新型低阻抗剛體滑觸線的特點

①運行可靠，決不發(fā)生電源中斷故障，可使用于高溫、高粉塵、高腐蝕等惡劣環(huán)境。

②采用燕尾槽嵌裝工藝，解決其它剛體滑線運行中受振動引起的螺絲松動現(xiàn)象，從而保證滑線整體牢固可靠。

③機械強度大，不易彎曲變形，能承受強大的短路沖擊電流。

④電壓等級可達到5kv以上。

⑤采用銅體導電，可大幅度降低導線電能損耗。

⑥添加輔助電纜后，可組成低阻抗滑觸線，線路阻抗成倍降低。

⑦散熱面大，結構緊湊簡單，安裝維修方便。

⑧布線可在上部滑觸或側面滑觸。

⑨集電器采用拉簧壓力，雙極電刷，具有優(yōu)良的續(xù)電能力。

（3）滑觸線的安裝方式。

①采用側面滑觸方式。

②滑觸線的安裝支架一般為3米一個，特殊情況亦可采取加強措施，適當擴大距離，三根滑觸線之間的相間距離不低于400mm。

（4）技術數(shù)據(jù)：

①滑觸線阻抗值及100A-100m時的線路電壓降值（使用電壓為380V，COSφ為0.8時）。

②負荷電流計算。

滑觸線負荷電流計算方法，過去采用二項式公式計算?，F(xiàn)介紹國外多數(shù)資料中采用的計算方式如下：即根據(jù)起重機上安裝的有可能同時運轉的電動機和額定電流乘以暫載系數(shù)和多臺起重機的同時系數(shù)。

負荷電流（I）=所有工作電動機額定電流（IH）×暫載系數(shù)（FED）×同時系數(shù)（F）

多臺起重機同時工作系數(shù)：F取0.4～0.7。

③滑觸線路的電壓降問題。

過去設計滑觸線路時，采用最大電流來檢驗電壓降。即從低壓屏上的饋電開關（變壓器二次側）到滑觸線最末端，包括供電電纜在內的電壓降不得超過12%，也就是滑觸線和供電線路當作一個整體來考慮，在滿足電壓降的要求下，務使投資最少。隨著近年來引進工程增多，綜合國外資料，國外一般都以負荷計算電流來檢驗電壓降，包括供電線路在內到滑觸線最末端的電壓降不得超過5%。

④為了防止鋼體因溫度變化引起的膨脹，安裝時在連接處應留有間隙，間隙的尺寸見下表2。

預留間隙的尺寸跟安裝時的環(huán)境溫度有關，一般冬季安裝時取高值，夏天安裝時取低值。

（5）低阻抗滑觸線的運行維護。

滑觸線在正常運行中應制定點檢標準、維修技術標準和維修作業(yè)標準，對滑觸線進行定期檢查，在檢查滑觸線時，應檢查每6米一個接頭處是否有松動、脫開現(xiàn)象。檢查集電器時應檢查集電器活動部位是否轉動靈活，拉簧是否疲勞，電刷磨損等情況。