電纜拖鏈系統在磷化工帶式輸送機移動卸料車上的應用

熊晨曦,楊建國

(中國五環工程有限公司,湖北 武漢 430223)

在化工粉體工程固體物料儲運系統中,經常使用卸料車和可逆配倉帶式輸送機等移動設備。這些移動設備需采用移動供電裝置取得電源,常見移動供電裝置分為軟電纜供電裝置和硬滑觸線供電裝置兩大類別[1]。軟電纜供電裝置的應用始于20世紀60～70年代,其后在結構、形式上有較大變化;硬滑觸線供電裝置的應用始于20世紀80年代,從最早仿制國外產品,到制定一系列制造、安裝、檢驗國家標準,硬滑觸線供電裝置已經在各個行業應用[2]。

近年來,隨著移動供電技術、材料、成型工藝等的發展,以及應用范圍的拓展,一種新型的移動供電裝置——電纜拖鏈系統出現在電力、港口、汽車等行業中,如用于港口設備大車行走供電、各種建筑物中起重設備大車行走供電、機械加工廠中各種移動設備供電等。

中國五環工程有限公司(以下簡稱中國五環)在印尼有兩個磷酸總承包項目,在固體原料(磷礦石、硫磺)及中間產品(濕磷石膏和造粒石膏)的儲運系統中共有5條帶移動卸料車的帶式輸送機,均采用電纜拖鏈系統對移動卸料車進行供電。截至目前,電纜拖鏈系統已經無故障平穩運行多年,得到業主的認可。

1 電纜拖鏈系統

電纜拖鏈系統由拖鏈、導軌、滑軌、導槽、支架、牽引架、浮動頭等部件組成,有密封式、敞開式、立式、側開式、架空式等結構型式(見圖1)。主體結構采用特殊工程塑料材料,構件鏈條配有隔片、橫桿、牽引端和固定端等附件,能實現供電電纜、控制電纜或其他傳輸介質管等,有規律地擺放在具有特殊結構的鏈條內部,并整體放置在帶導軌的特殊滑槽上。電纜拖鏈系統的端頭(固定端)固定在設備行程中間段,另一端(牽引端)固定在移動設備上,使各供電電纜、控制電纜或其他傳輸介質管隨設備同步移動。供電電纜、控制電纜或其他傳輸介質管的引出端置于移動設備整個行程的中間段;當牽引端位于進線端左側時,電纜或其他傳輸介質管隨著拖鏈在導軌上移動;當牽引端位于電纜進線端右側時,電纜或其他傳輸介質管隨著拖鏈在拖鏈上移動。電纜拖鏈系統的長度為行程的1/2加上一定安全裕量,安全裕量一般取3～5 m。

2 傳統移動供電裝置

2.1 軟電纜供電裝置

軟電纜供電裝置中軟電纜的傳遞多采用電纜小車或電纜卷筒,這兩種方式都能在滿足動力傳遞的基礎上,有較高的安全防護等級,能適應380～1 000 V及以上電壓環境。

但是軟電纜供電裝置在使用過程中,也有一些局限性:①軟電纜供電裝置的電纜小車或電纜卷筒只能做直線往復運動,限制其供電的行動軌跡;②供電電纜在電纜小車或電纜卷筒中盤繞,增大了供電過程中電纜的電容阻礙(容抗)和電感阻礙(感抗),降低了電纜散熱效率,加快電纜絕緣層的老化率;③供電電纜的長度一般要求大于總行程的1.2倍,使得供電電纜在工作中處于張力或在曲撓中,極大地縮減電纜了的使用壽命。

2.2 硬滑觸線供電裝置

硬滑觸線供電裝置已在我國使用多年,該供電裝置有易于安裝、受運動路線、功率傳遞的限制小、操作成本較低等優點。目前多采用的防護式(導管式、導線式)滑觸線,具有運行性能好、電接觸壓力穩定、安裝簡便、安全防護可靠的特點。

在實際應用中,硬滑觸線供電裝置故障率較軟電纜供電裝置高,需要經常維護,運行中其主要缺點在于:①需選擇安裝具有較高安全要求的滑觸線支架以及截面較復雜的型鋼導軌;②為滿足供電的載流量或電壓要求,需配備銅母線或銅芯導線等作為供電輔助線;③易發生接觸不好、供電不暢等現象,尤其是當導電軌各個接頭稍有不平或變形,會使滑塊運行不暢,甚至導致滑塊從導電軌上跌落造成供電中斷;④在滑動過程中,易產生電火花。

3 電纜拖鏈供電裝置

與上述兩種供電裝置相比,電纜拖鏈供電裝置有著較為明顯的優勢:①電纜拖鏈系統不需要施加額外動力,也無輔助結構的需求;②電纜拖鏈材料多采用特殊的工程塑料,具有很好的韌性和耐性,能承受高強度沖擊,能很好適應環境中的粉塵或帶腐蝕性物料的工作環境;③供電電纜在拖鏈內部排列均勻,不會出現因電纜纏繞而導致的拉斷、磨損等問題;④若供電設備需設置噴霧降塵系統,給系統供水的水管可與電纜一并布置在同一條拖鏈中;⑤能較好地匹配移動設備的速度,對于短行程結構,電纜拖鏈系統和設備的移動速度高達600 m/min,對于長行程結構,可高達300 m/min;⑥能適應較長的移動距離,目前電纜拖鏈系統的最大行程可達800 m;⑦電纜拖鏈系統基本上模塊化供貨,其安裝極為簡便、維護性低,拖鏈安裝或打開維護基本上僅需要少量專用工具進行;⑧一般電纜拖鏈的長度為行程的1/2加上一定安全裕量即可,相對前述的兩種供電裝置,可以節省近一半的電纜長度;⑨電纜拖纜系統允許應用多根電纜,特別是動力和控制電纜一起移動,利于移動設備上的控制、報警等信號傳送到配電室或控制室。

3.1 電纜拖鏈裝置應用說明

受拖鏈及電纜材料、成型工藝等因素限制,初期的電纜拖鏈主要應用在短行程的移動設備上,如設備加工廠中數控機床、自動化生產線等各類機床、機器人、裝卸機械及其他驅動控制,作為供電電纜、控制電纜或其他傳輸介質管的防護裝置[3]。電纜拖鏈一般在導向裝置的導向槽中和移動設備一起移動,實現對安裝在拖鏈內的電線、電纜、液氣軟管的安全保護和導向,能較大延長這些電纜和軟管的使用壽命。

近年來,隨著移動供電技術的發展,電纜拖鏈系統在電力、港口、汽車等行業廣泛應用,其適用距離也不斷增長,目前最大行程可達800 m。電纜拖鏈系統在化工行業中也逐漸開始得到推廣和應用,應用范圍主要包括:① 應用于化工港口/碼頭裝卸設備的大車行走機構供電、供水,裝卸設備中抓斗小車機構供電,帶伸縮頭部驅動設備供電等;②應用于原燃料堆場中斗輪堆取料機、耙料機等設備大車行走機構供電、供水以及回轉機構驅動的供電、供水等;③ 應用于生產廠房中橋式/門式起重機整機行走機構的供電、移動小車運行機構供電等;④應用于污水處理等裝置中移動設備供電系統等。電纜拖鏈裝置的應用見圖2。

圖2 電纜拖鏈裝置的應用

3.2 在帶式輸送機移動卸料車上的應用

中國五環在印尼的兩個磷酸總承包項目中,固體原料(磷礦石、硫磺)及中間產品(濕磷石膏和造粒石膏)的儲運系統中共有5條帶移動卸料車的帶式輸送機,均采用電纜拖鏈系統對移動卸料車進行供電。電纜拖鏈的行程為120～200 m,選用的是國內某品牌的輪式拖鏈。

所有移動卸料車的動力電纜以及安裝在卸料車上倉庫料位測量的料位儀控制電纜均布置在電纜拖鏈導槽中,在后期運行中,業主已經完成自行改造,將輸送硫磺的卸料車上噴霧系統的供水軟管放入到拖鏈導槽中。電纜拖鏈在帶式輸送機卸料車上的應用見圖3。

圖3 電纜拖鏈在帶式輸送機卸料車上的應用

4 結語

(1)中國五環在兩個印尼項目中使用的5套電纜拖鏈系統至今已經無故障運行了多年時間,為化工行業中拖鏈系統的成功應用提供范例。

(2)基于傳統移動供電裝置的優勢,以及電纜拖鏈系統進一步的模塊化、集成化、國產化,電纜拖鏈系統已廣泛應用于在化工、電力、港口、汽車等行業,并給整個市場帶來極大的經濟效益。

(3)隨著移動供電技術的發展,電纜拖鏈系統的應用范圍不斷拓展;電纜拖鏈系統在各行業中進一步的應用,還需要各行業工程技術人員與產品研發人員在實際項目中不斷推廣。