橋式起重機(jī)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(jī)電氣滑觸裝置故障原因，論述說明改造方案

關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī);滑觸線;H型;故障;剛體

起重機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用，對物料作起重、運(yùn)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(jī)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(jī)是使用最廣泛的一種起重機(jī)械。橋架型起重機(jī)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(yùn)行的起重小車上，使取物裝置上的重物實(shí)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(jī)的饋電裝置是由滑觸線和集電裝置組成。

本鋼冷軋廠年設(shè)計(jì)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(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行也提出了更高的要求。在橋式起重機(jī)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(jī)的運(yùn)行，因此對生產(chǎn)影響較大。橋式起重機(jī)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(diǎn)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(jī)械強(qiáng)度較大，不易彎曲變形，能耐受強(qiáng)度的沖擊短路電流。

（4）運(yùn)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(diǎn)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(jī)械強(qiáng)度小，易彎曲變形。

（4）運(yùn)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(jī)，主要負(fù)責(zé)上料、收料、廢邊斗吊運(yùn)、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(jī)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(jī)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(yán)重的一次發(fā)生在2006年12月份，這次事故直接造成CDCM線機(jī)組、1#鍍鋅線機(jī)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(shè)計(jì)、安裝及設(shè)備本身原因。

①CDCM線起重機(jī)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(jī)在軌道上運(yùn)行一段時間后，水泥梁表面發(fā)生不均勻下沉，嚴(yán)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(diào)整帶來麻煩。由于H型安全滑觸線集電器仰角的調(diào)整有一定的局限，就需要將集電器支架安裝到適當(dāng)位置。如果在水泥梁面較高處調(diào)整好集電器支架位置，當(dāng)起重機(jī)運(yùn)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(jī)斷電或接觸不良打火等現(xiàn)象;如果在水泥梁面較低處調(diào)整好集電器支架位置，當(dāng)起重機(jī)運(yùn)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(jī)都運(yùn)行有15年以上，并且工作頻率較高，車體老化嚴(yán)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(nèi)全年溫度差別達(dá)到50℃（夏季最高溫度可達(dá)到30℃，冬季最低溫度能達(dá)到-20℃），滑觸線長度為4*652米，設(shè)計(jì)中只在步進(jìn)梁上方安裝了一處溫度補(bǔ)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(dǎo)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(dāng)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(nèi)通過特殊工藝嵌裝不銹鋼型材作為導(dǎo)電耐磨體，這層不銹鋼非常薄，雖然耐磨性好，但是當(dāng)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(dāng)集電器經(jīng)過此處時將集電器頂出來，造成故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。

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

④滑觸線與固定用三角架安裝距離太近，當(dāng)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羌苌希瑢⒍鄠€三角架和滑觸線刮變形，造成滑觸線脫落，使故障擴(kuò)大化。

（3）人為原因

①集電器支架位置和仰角調(diào)整不當(dāng)。

②點(diǎn)檢人員未能按照點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)對滑觸裝置進(jìn)行點(diǎn)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(kuò)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(qiáng)對點(diǎn)檢作業(yè)的管理，提高點(diǎn)檢、維護(hù)人員的責(zé)任心和業(yè)務(wù)水平來減少和避免故障的發(fā)生。對于幾臺起重機(jī)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(zhuǎn)，但是H型滑觸裝置自身存在的缺陷比較嚴(yán)重，因此故障率還是比較高，。為了減少橋式起重機(jī)饋電裝置的故障，降低材料和檢修費(fèi)用，滿足生產(chǎn)需要，我們認(rèn)為有必要對現(xiàn)在的H型安全滑觸線進(jìn)行改造，重新選型，選擇設(shè)計(jì)合理，運(yùn)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(diǎn)

①運(yùn)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(yùn)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(jī)械強(qiáng)度大，不易彎曲變形，能承受強(qiáng)大的短路沖擊電流。

④電壓等級可達(dá)到5kv以上。

⑤采用銅體導(dǎo)電，可大幅度降低導(dǎo)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(jié)構(gòu)緊湊簡單，安裝維修方便。

⑧布線可在上部滑觸或側(cè)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(cè)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(qiáng)措施，適當(dāng)擴(kuò)大距離，三根滑觸線之間的相間距離不低于400mm。

（4）技術(shù)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(fù)荷電流計(jì)算。

滑觸線負(fù)荷電流計(jì)算方法，過去采用二項(xiàng)式公式計(jì)算。現(xiàn)介紹國外多數(shù)資料中采用的計(jì)算方式如下：即根據(jù)起重機(jī)上安裝的有可能同時運(yùn)轉(zhuǎn)的電動機(jī)和額定電流乘以暫載系數(shù)和多臺起重機(jī)的同時系數(shù)。

負(fù)荷電流（I）=所有工作電動機(jī)額定電流（IH）×?xí)狠d系數(shù)（FED）×同時系數(shù)（F）

多臺起重機(jī)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(shè)計(jì)滑觸線路時，采用最大電流來檢驗(yàn)電壓降。即從低壓屏上的饋電開關(guān)（變壓器二次側(cè)）到滑觸線最末端，包括供電電纜在內(nèi)的電壓降不得超過12%，也就是滑觸線和供電線路當(dāng)作一個整體來考慮，在滿足電壓降的要求下，務(wù)使投資最少。隨著近年來引進(jìn)工程增多，綜合國外資料，國外一般都以負(fù)荷計(jì)算電流來檢驗(yàn)電壓降，包括供電線路在內(nèi)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(yīng)留有間隙，間隙的尺寸見下表2。

預(yù)留間隙的尺寸跟安裝時的環(huán)境溫度有關(guān)，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(yùn)行維護(hù)。

滑觸線在正常運(yùn)行中應(yīng)制定點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對滑觸線進(jìn)行定期檢查，在檢查滑觸線時，應(yīng)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(yīng)檢查集電器活動部位是否轉(zhuǎn)動靈活，拉簧是否疲勞，電刷磨損等情況。