炼厂焦化装置抓斗滑触线改造

0 引言

在炼油化工行业中，抓斗是焦化装置除焦工艺的核心设备，直接影响整个焦化装置的高效、平稳和长周期运行。炼化企业传统的抓斗均采用拖缆滑车型工作方式，普遍存在故障频繁，维修工作量大等问题。某石化公司焦化装置除焦池使用4 台 BGZ16-31.5 型桥式双梁抓斗，据统计，自 2014 年—2017年，4 台抓斗平均每年更换电缆等材料所需材料费约为 80 万元人民币，维保单位人工维护成本为每年 71.15 万元人民币，两项合计每年约 150 万元人民币，运行成本非常高，尤其是近几年屡次发生电缆短路造成抓斗跳总闸的故障，对抓斗的安全运行构成严重威胁，每次故障后均对抓斗拖缆线进行了大面积更换，但大修依然不能彻底解决故障率较高、安全隐患较大等问题，对抓斗的正常使用造成了严重影响，进而使得焦化装置除焦工艺无法顺利进行。通过滑触线装置对焦化装置除焦池抓斗进行技术改造，相比较于传统的拖缆技术，改造后的滑触线装置安全性能优越、运行稳定性好，正常状况下故障率非常低，基本可以实现免维护。

1 抓斗改造前存在的主要问题

（1） 抓斗全部采用传统的拖缆，安装型式为角钢整体焊接型。这种型式拖缆的*大缺陷是容易产生水平方向类似 S 形、垂直方向类似凹凸形的变形，拖缆一般在使用几年后，角钢容易出现非常突出的不均匀磨损和联接头脱焊，磨电块的构架常常被撞坏、固定拖缆的角钢支架被撞弯变形，如果磨电块的通道和磨电块构架支座的瓷瓶被撞裂，还会导致严重的供电电缆击穿，造成供电线路被烧毁。

（2）拖缆支架的角钢一般截面积都比较薄，滑线在变形比较严重的情况下会产生不规则的变形力，该变形力强度较大，很容易将绝缘瓷瓶破坏，甚至造成角钢联接头部位的脱焊，对抓斗的正常操作使用造成严重不利影响。

（3）抓斗的使用一般都比较频繁，拖缆在长期移动过程中非常容易产生轨道卡涩、电缆绝缘层被挤压等现象，一旦电缆绝缘外皮破损会引起短路，造成打火花现象并导致小车总电源跳闸。

（4）焦化装置除焦池的特点是水蒸气大、湿度大、空气中腐蚀性气体浓度大，抓斗拖缆长期处于这种工作环境，固定拖缆的角钢支架和大车行走的轨道非常容易被锈蚀，锈蚀层引起供电线路导电性下降，容易造成抓斗大车电源频繁跳闸。

2 滑触线改造

2.1 改造关键技术

（1）采用安全式滑触线技术，该技术的先进性体现在：首先，完全取代了传统的拖缆滑线，依靠集电器在 H 形不锈钢槽内滑行来获得供电，导体供电可靠，电能质量高，输送电量大。其次，供电导体阻值很小、电流大、压降小。再次，导体嵌入绝缘壳体的结构，有效避免了单相接地、相间短路和人身触电事故。

（2） 安全滑触线技术的供电主要由滑触线总成承担，其核心部件为滑触线，主体由 H 形型材铸造，内部设计成上拱形，腔体内部是不锈钢材质的 V 字形内衬，内衬耐磨性能优良，不锈钢内衬与集电器的碳刷相互直接接触，从而实现了滑动过程中通过摩擦取电。与此同时，采用完全绝缘的工程塑料作为滑触线外壳，安装后不会有导电部分裸露，保证了滑触线的安全。

（3）在滑触线主体部分设计了伸缩缝，经过现场反复测绘，*终将热膨胀伸缩缝的规格确认为 3 mm，并设计了按钮进行在线转换，彻底解决了轨道热胀冷缩易变形的难题。同时为了保证供电的连续性，伸缩缝处滑触线采用软铜线连接。

2.2 改造方案

2.2.1 滑触线的选用

直流起重机的滑触线大都采用方钢；大中型起重机及焦炉的装煤车、推焦车等一般选用钢轨或角钢；小型起重机课可以选用扁钢、圆钢等。焦化抓斗由于吨位大、使用环境恶劣，本次改造通过大量调研和讨论，*终选择铜质滑触线而非钢制滑触线，主要基于 4 点考虑。

（1）钢质滑触线具有加工方便、一次性投资成本低等优点，但存在导电率低、压降大、能耗高等问题。铜质滑触线相较而言具有很多优点，如质量更轻、载流量更大、导电率更高、维护便捷等，铜质滑触线更适用于大吨位吊车和高温腐蚀等恶劣环境。

（2）铜质滑触线化学稳定性较强。钢质滑触线抗氧化性较差，在潮湿和腐蚀环境中很容易被腐蚀。钢质滑触线一旦发生腐蚀，会产生氢氧化物，进而破坏导线绝缘层，造成抓斗电机三相电流不平衡，严重时可能烧毁电机。铜的抗腐蚀性和耐高温等化学特性都非常好，使用铜质滑触线可以避免此类事故

的发生。

（3）铜质滑触线物理特性优良。使用铜质滑触线可以显著延长滑触线的使用寿命，对于提高炼油化工企业工艺生产的稳定性具有重要意义。目前，大部分炼厂的抓斗都使用钢质滑触线，当滑触线长度＞60 m，使用寿命超过 3 a 后，一般都很容易出现内部鼓包外部偏移的变形现象，对抓斗的安全稳定运

行非常不利。

（4）铜质滑触线的安装与维护具有很多便捷性。铜的密度远大于钢材，但铜和钢的电阻率之比为 1∶6.8，这说明在通过同样载流量的前提下，使用钢质滑触线，支架体积比铜质滑触线要大的多。所以，铜质滑触线本身具备结构紧凑的特点，施工安装时方便且非常节省空间。

2.2.2 滑触线的布置

本次改造滑触线支架采用 50 mm×50 mm×5 mm 角钢焊接，支撑点采取悬吊夹和紧固夹相互间隔安装方式，前后大梁铰点为 0 点，前后平均布置，间距为 2 m。为了保证碳刷在过铰点时不出槽，滑触线在铰点位置使用铰点对接器进行导向固定，抓斗前大梁滑触线供电通过铰点后大梁侧的接线箱用电缆连接。

2.2.3 滑触线的安装

本次焦化装置除焦池抓斗改造使用的滑触线每根长度为6 m，两根滑触线之间使用中间接头进行连接。由于整个除焦池跨度非常大，安全滑触线的全长大约为 800 m，为了抵消滑触线的热胀冷缩效应，考虑每隔 180 m 加装一套延伸装置。单根滑触线在安装时选择使用角钢支架，并将支架焊接在轨道钢结构上，之后安装导电器，导电器的安装要点是要求导电器与滑触线在同一方向上，以保证导电器和滑触线有良好的接触。

2.2.4 滑触线的压降

由于除焦池的跨度大，滑触线全线长度较长，因此在设计安装时必须充分考虑到供电电压降的问题。滑触线的供电示意图如图 1 所示，其设计原则是首先根据抓斗的大小计算出额定电流，对滑触线初步选型。其次是计算出抓斗启动时的*大启动电流，也就是启动电流峰值 Imax，再根据电压降进行校验。

压 降 计 算 方 法 ：D =L/4，ΔU=姨3 ×Imax×Z×D，其中 D 是两点间距离 （m），L 是滑触线长度（m），ΔU 是压降 （V），Z 是滑触线电（Ω/m）。滑触线的选用原则：按照设计规范的要求，滑触线压降不应超过电源电压的 8%，即 ΔU＜8%。在实际施工过程中，还可以根据现场实际情况，采取多点供电（一般较常见的首尾端同时供电），可以大大降低滑触线的压降。

2.2.5 滑触线的检修

传统抓斗的维护工作量非常大，尤其是更换拖缆属于高空临边作业，安全风险极高。本次通过滑触线进行改造后，巧妙地将多级母线全部集成在一根 H 形的滑触线当中，属于组合安装，当某一根滑触线出现故障，只需将其进行更换，更换过程可以在线进行，不影响工艺生产，同时由于滑触线是标准件，维修人员无需高空作业，仅需在除焦池检修通道上就可以快速拆装，既安全又便捷。

3 结论

（1）原有的拖缆滑车极易发生拉伤、损坏电缆的故障，当机械限位开关失效时甚至会挤断小车电缆，造成打火跳闸，具有非常大的安全隐患。采用滑触线后代替了小车电缆，从而彻底解决了上述问题。

（2）大大延伸了大车行程。原有的拖缆滑车电缆占据了相当大的空间，抓斗大车无法行走至除焦池东西两个端点，致使焦池东西两侧的焦炭无法抓取，给正常除焦工作带来一定困难，改用滑触线后彻底解决了这一难题，目前抓斗大车几乎可以行走至除焦池东西两端之外的极限位置。

（3）改造后大大降低了维修成本和维修难度。原拖缆损坏后需要更换整根 120 mm2 的铜芯电缆，成本高、难度大、耗时久。改造后滑触线 1 根 6 m，如有损坏可单独在线更换，另外，如果由于暴晒、腐蚀等原因造成滑触线外层绝缘部分损伤，只要内层导电材料完好，仅需更换外层绝缘护套就可以处理故障，大大降低了维修成本和维护难度。

通过对某石化公司焦化除焦池抓斗的改造，彻底摆脱了抓斗过去安全隐患大、故障率频繁、维修成本高、维护难度大的局面。本项目经过近 1 a 的实践证明获得了**成功，说明改造特别适合于焦化除焦池这种露天、环境恶劣的场合使用，是一个可值得**推广应用的技术，对于其他炼油化工企业也具有借鉴意义。