一種滑觸線集電器安全性能自動(dòng)檢測(cè)裝置

莊 巖

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，福建泉州 362200）

0 引言

起重機(jī)械在當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用廣泛，數(shù)量也較多，常用種類有橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、門座式起重機(jī)、桅桿式起重機(jī)等。這些起重機(jī)通常有一個(gè)共同的特點(diǎn)：起重機(jī)并不能長(zhǎng)期處于一個(gè)位置上作業(yè)，而是在不同位置來回移動(dòng)。因此除了部分起重機(jī)會(huì)使用電纜供電外，大多數(shù)起重機(jī)的供電通常是需要移動(dòng)供電，目前常用的供電是用滑觸式母線干線系統(tǒng)，即滑觸線集成器供電。滑觸線特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、導(dǎo)電能力強(qiáng)、安全性強(qiáng)[1-3]。當(dāng)前對(duì)滑觸線的研究也較多，例如黃容等[4]對(duì)起重機(jī)安全滑觸線設(shè)計(jì)選型進(jìn)行了研究，分別從機(jī)械強(qiáng)度要求、允許載流量要求、降低電壓損失、伸縮縫裝置等方面進(jìn)行選型的分析；季敬能等[5]對(duì)橋式起重機(jī)使用四極滑觸線的必要性進(jìn)行了研究，研究表明針對(duì)現(xiàn)在通常使用的三級(jí)滑觸線存在較大問題，應(yīng)該對(duì)其改造使用四級(jí)滑觸線即增加接地保護(hù)，從而保護(hù)起重機(jī)的安全使用；莊傳盛等[6]發(fā)明了新型起重機(jī)用無接縫滑觸線，該滑觸線使用銅包鋁復(fù)合導(dǎo)體，可以提高導(dǎo)電率、提高接觸的可靠性，同時(shí)又具有耐腐蝕，性價(jià)比高等特點(diǎn)。以上參考文獻(xiàn)是國內(nèi)目前對(duì)滑觸線的主要研究動(dòng)向。

滑觸線集電器連續(xù)運(yùn)行性能的檢測(cè)是一項(xiàng)精度要求較高的工作，測(cè)量精度會(huì)直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)論，更可能對(duì)滑觸線集電器安全性做出錯(cuò)誤性的判斷。而目前滑觸線集電器連續(xù)運(yùn)行性能的檢測(cè)設(shè)備較少。為了更好地進(jìn)行集電器連續(xù)運(yùn)行性能的檢驗(yàn)，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，本文設(shè)計(jì)了一款精準(zhǔn)高效的檢測(cè)裝置，解決了因依靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行集電器連續(xù)運(yùn)行性能檢驗(yàn)而造成檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，促進(jìn)了對(duì)滑觸線集電器連續(xù)運(yùn)行性能檢驗(yàn)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，提高了檢驗(yàn)效率、準(zhǔn)確性和權(quán)威性，保障特種設(shè)備的安全。

1 滑觸線工作原理及標(biāo)準(zhǔn)要求

滑觸線對(duì)起重機(jī)的饋電主要通過集電器在金屬導(dǎo)體上滑動(dòng)并接觸，從而使電能上車。滑觸線主要由導(dǎo)軌和集電器組成[7]。導(dǎo)軌始終與電源相連，集電器又能在導(dǎo)軌上始終接觸著，因此可以始終都與電源相連。目前使用的滑觸線方式有剛性滑觸線或型鋼、安全式滑觸線等[8]。

表1 裝置的溫升極限值

JB/T6391.1-2010 6.16規(guī)定：從產(chǎn)品中隨機(jī)抽取試樣不少于2件，以正常工作狀態(tài)安裝，連接點(diǎn)不少于1個(gè)，集電器通以50 Hz額定電流，多級(jí)絕緣防護(hù)型滑接輸電導(dǎo)管或?qū)Ь€可采用單量電源串聯(lián)方式，集電器以額定運(yùn)行速度連續(xù)運(yùn)行，通過連接點(diǎn)20 000 次，且行走距離不少于120 km 后，立即停止，用熱電偶直接測(cè)量集電刷端部溫度和檢查裝置性能[9]。同時(shí)根據(jù)JB/T6391.1-20105.5.9規(guī)定實(shí)驗(yàn)后的集電刷的極限溫升符合表1要求。

2 滑觸線集電器性能檢測(cè)裝置

為保障滑觸線的正常使用，提升其使用壽命，需要對(duì)投入大批量產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，如載荷檢驗(yàn)、溫升檢驗(yàn)等。目前對(duì)集電器連續(xù)運(yùn)行性能的檢測(cè)主要通過人工進(jìn)行檢測(cè)，存在安全隱患、檢驗(yàn)周期長(zhǎng)且檢測(cè)的準(zhǔn)確性難以得到保證。在實(shí)施起重機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中，絕緣防護(hù)型滑接輸電裝置的集電器連續(xù)運(yùn)行性能檢驗(yàn)是一項(xiàng)關(guān)鍵的檢驗(yàn)測(cè)量工作。福建省起重機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心設(shè)計(jì)了一套滑觸線集電器性能檢測(cè)裝置。該檢測(cè)裝置便于測(cè)量、讀取相關(guān)數(shù)據(jù)的集電器連續(xù)運(yùn)行性能檢測(cè)。其技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線圖

該裝置的關(guān)鍵點(diǎn)在于設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)行走小車，該檢測(cè)小車可實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)、運(yùn)行距離測(cè)量、運(yùn)行圈數(shù)計(jì)數(shù)、速度調(diào)節(jié)等功能。同時(shí)在裝置上設(shè)置有溫度測(cè)量裝置，該裝置可以用于測(cè)量集電刷端部溫度。整體裝置如圖2所示。滑觸線集電器性能檢測(cè)裝置工作原理如下。

圖2 裝置整體圖

圖3 滑觸線固定及上電

（1）將需要檢測(cè)的滑觸線截取4 m，將頭尾分別固定于工作臺(tái)兩端的固定裝置上，如圖3所示，固定端上需要將電源接上四級(jí)滑觸線上，保證滑觸線可以實(shí)現(xiàn)饋電的功能。

（2）將小車上的集電器分別固定于滑觸線上的三相電源槽中，并將溫度傳感器放置于滑觸線上，用于為小車提供電源并測(cè)控溫度，如圖4所示。

（3）將小車手動(dòng)開至軌道的最左側(cè)，待得一切恢復(fù)正常后，調(diào)整小車的調(diào)速裝置使其調(diào)整至需要試驗(yàn)的速度（例如普通單梁起重機(jī)大車運(yùn)行速度為0.3 m/s）啟動(dòng)小車自動(dòng)運(yùn)行程序，該程序運(yùn)行后，小車將從左側(cè)向右側(cè)運(yùn)行到達(dá)最右側(cè)限位裝置時(shí)觸碰小車上的電氣開關(guān)，如圖5所示，此時(shí)程序?qū)⑹剐≤嚫淖兎较蛴捎蚁蜃筮\(yùn)行，到達(dá)最左側(cè)限位裝置后同時(shí)觸發(fā)小車上的電氣開關(guān)再次改變運(yùn)行方向，如此往復(fù)運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)極限位置之間的距離為3 m（即測(cè)試距離為3 m），其中一個(gè)往返過程計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為1，如此往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)計(jì)數(shù)器到達(dá)20 000 次（行走距離為120 km）后小車停止運(yùn)行，同時(shí)讀取溫度傳感器上的數(shù)值，并對(duì)比表1數(shù)值。

圖4 集電器安裝

圖5 極限位置處電氣開關(guān)

滑觸線集電器性能檢測(cè)裝置試驗(yàn)時(shí)注意事項(xiàng)：（1）試驗(yàn)時(shí)必須將地線也接至滑觸線上，保證試驗(yàn)時(shí)的安全；（2）試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)但試驗(yàn)時(shí)必須保證試驗(yàn)人員始終在現(xiàn)場(chǎng)；（3）如試驗(yàn)中途出現(xiàn)停車情況則試驗(yàn)人員必須待試驗(yàn)環(huán)境恢復(fù)試驗(yàn)前才能進(jìn)行檢查。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)使用2 種不同材質(zhì)的滑觸線集電器，分別是銅質(zhì)和鋁合金質(zhì)，鋁合金質(zhì)使用某品牌型號(hào)為DMHX 型室內(nèi)外耐用性起重機(jī)供電鋁合金線安全滑觸線；銅質(zhì)使用的是某品牌型號(hào)為CT 系列起重機(jī)用裸銅滑觸線。對(duì)這2 種滑觸線使用該檢測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)中小車中途無停車故障，其可靠性驗(yàn)證符合要求。具體測(cè)試后溫度和溫升如表2 所示（實(shí)驗(yàn)時(shí)室溫為27 ℃）。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

滑觸線集電器是起重機(jī)設(shè)備中常見的饋電裝置，為檢測(cè)和考核滑觸線集電器的穩(wěn)定情況、耐磨以及工作溫度情況，本文設(shè)計(jì)了一款絕緣防護(hù)型滑觸線集電器連續(xù)運(yùn)行性能檢測(cè)裝置。該裝置工作原理：調(diào)整小車運(yùn)行速度，啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行程序，小車自動(dòng)運(yùn)行，到達(dá)極限位置后改變小車運(yùn)行方向，小車反向運(yùn)行，到達(dá)極限位置后再次反向，直至運(yùn)行20 000次后停止運(yùn)行，讀取溫度數(shù)值對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。該裝置的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作、自動(dòng)運(yùn)行，可以有效取代人工測(cè)試帶來的種種不便，提高起重機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的檢驗(yàn)?zāi)芰Σ⑻岣吖ぷ餍省?/p>