装卸桥采用封闭滑线所出现的弊端及相应对策

1 引言

封闭滑线又名安全滑线, 是一种安全、经济的供电装置, 在室内短距离移动式起重机上有较广泛的应用。该滑线包括胶木外壳和受电器两部分。胶木外壳是固定安装的, 其外壳用胶木制做, 里面分上、左、右三个方位放置三根相同规格的扁铜条, 铜条间相互隔离, 其配套取电装置叫受电器。在运行中, 安装在起重设备上的驱赶架带动受电器在胶木外壳里滑行, 进行移动取电。受电器的塑料外壳, 从上、左、右三个方位分别伸出铜碳刷, 铜碳刷分别与扁铜条直接接触, 铜碳刷下分别接三条导线引出, 作为电源的 A、B、C 相给起重设备供电。受电器上装有滚动轮, 以便于受电器在滑线胶木外壳内滑行取电。

装卸桥是一种用于煤场配煤的中型起重机械, 其小车机构和大车机构均需移动取电。电厂燃运储煤场的 #1、#2 装卸桥共用一条总电源滑线。1997 年 8 月, 为了保证安全生产, 厂里将这条总电源滑线及 #1 装卸桥的小车滑线由原来的裸铜滑线改为封闭滑线。在运行中, 由于装卸桥自身的各种特点, 使封闭滑线相继出现了各种故障。3 年后, 考虑到运行的可靠性、经济性等因素, 将总电源滑线改回为原来的裸铜滑线。

2 工作原理

厂燃运储煤场装卸桥总电源滑线长达 340m。改造后, 总共由 85 段 4m 长的滑线连接而成。#1 装卸桥小车滑线长 40m, 总共由 10 段 4m 长的滑线连接而成。其单相接头连接原理如图 1。

3 气温变化产生的影响

当气温变化时, 封闭滑线内部导电铜条发生热胀冷缩, 易出现断电现象, 这种情况在装卸桥总电源滑线上表现尤为突出。

3.1 因温度变化而常出现的两种缺陷

( 1) 热胀冷缩, 使接头出现断点, 使装卸桥在该处无法运行。这种情况在冬季常常发生, 以装卸桥总滑线为例, 根据热膨胀量计算公式:l = L ×a ×( t2 - t1)

式中: l — 要计算的热膨胀量;L — 滑线的总长度( m) ;a — 铜的膨胀系数, 查《常用金属手册》应取 18.1×10- 6m/℃( 温度在 25℃～30℃范围内) ;t1 — 导线的*低温度, 即环境*低温度,取- 25℃;t2 — 该导线的*高温度。取滑线运行时的*高温度, 查《起重机设计手册》其温度在 80℃~90℃之间, 此处取 85℃。

计算结果:

340×[ ( 85-( - 25) ) ] ×18.1×10- 6=0.677( m)

根据计算结果可知, 沿滑线总长将有 0.677m的位移, 当此位移不能均匀分配给各段铜导条时,必然会出现相邻两根铜条相互脱离的现象, 因相邻两根铜条间距离只有 5mm～15mm, 使后面的铜条出现断电现象。

( 2) 热胀冷缩使接头处接触**由于温度的变化, 金属铜条应力也随之变化,使压片 c、导线 a 和导线 b 之间的距离出现间歇性变化, 多次反复后, 就会出现接触**现象。加之煤场环境较差, 灰尘浓度较大, 一方面会出现有时接触有时不接触的“怪毛病”; 另一方面就增大了接触电阻, 使压降损失增大。当装卸桥在远离电源端运行时, 其端电压必低于额定电压, 出现压差;此差值长时间超过规定值时, 就会导致电机烧毁。

3.2 采取的措施

( 1) 对滑线采取两端送电的措施。此措施的优点: 一方面将断点降为原来的一半, 另一方面压降损减少, 其计算公式为:

!U = 173Imaxq&UmaxL式中: !U — 压降;Imax — 负荷*大电流;q — *大负荷;& — 材料系数;Umax — 额定电压;L — 材料长度。

从公式中可以看出, 压降损失降低了一半, 有效地保护了电机。

( 2) 适当增大压片 c 的长度, 抵消热膨胀带来的负面影响。但因封闭滑线结构设计方面的原因,增加压片长度有一定的限制。

4 装卸桥运行影响着封闭滑线的寿命

从装卸桥的结构可知, 当装卸桥小车带着抓斗自左向右行驶时, 其支腿将受到一个向右的水平作用力而向右移动, 而大车的受电器驱赶架就焊接在支腿上, 使胶木外壳受到一向右的力。由于胶木外壳是固定安装的, 这个外力必将使其产生一定形变。同理, 当装卸桥小车带着抓斗自右向左行驶时, 胶木外壳还将受到一向左的破坏力。

根据资料统计: 装卸桥每小时的供煤任务是300t, 抓斗抓煤量在 3t~5t 之间, 小车每小时需来回移动 60 次~100 次。从这些数据推算出胶木外壳每6h 将受到 240 次~400 次的破坏力, 时间一长, 胶木外壳张口逐渐增大, 无法恢复原来的形状, 受电器便无法取电。

从 2000 年 3 月份开始, 装卸桥总滑线已有近10m 长出现外观严重变形情况, 使该处成为 2 台装卸桥运行的共同禁区。

5 运行中出现的问题及解决对策

#1 装卸桥小车滑线虽然由于滑线长度较短和胶木外壳没有受到左、右外力的破坏, 但由于小车速度高达 185m/min, 且每工作班来回运行达 240次~400 次, 使其出现了一些弊病, 主要表现在受电器方面。

5.1 受电器滑道易磨损

前文已经介绍过, 受电器主要由塑料压制而成, 其滑道壁厚仅有 5mm,这么薄的塑料显然不适应每小时 240 次~400 次的来回高速摩擦。当其滑道出现磨透的情况时, 就有可能造成三相短路, 从而损坏设备, 影响安全生产。据统 计,1997 年 8 月~1998 年 8 月共出现这种情况达 48次, 更换受电器共 36 台。

( 1) 造成滑道磨损的原因主要表现在三方面:一是滑线与小车轨道不完全平行, 导致受电器的运行方向与滑线方向有偏差, 在调整中出现碰撞现象; 二是整根滑线由十段滑线连接而成, 中间难免会出现弯曲, 当其相对运行速度加快时, 弯曲带来的副作用也更加强烈; 三是导线 a 与导线 b 之间有 5mm~15mm 的间隙, 受电器在快速运行时,其碳刷一旦被此间隙咬啮, 肯定会损坏碳刷并改变受电器的运行方向。

( 2) 解决的措施:

!" 采用厚度为 0.5mm 的铜皮, 沿滑道包一圈, 然后用长 1cm 直径为 3mm 的镙杆拧紧, 可保证受电器滑道经久耐用。#" 当某一滑道有多台受电器共同工作时, 可用两块铁板将同一滑道上的受电器固定住, 用驱赶架驱赶铁板行进, 使多台受电器始终在同一方向上行驶, 以防止受电器跑偏。

采用上述两种措施后, 从 1998 年 8 月至 1999年 8 月一年间共发生 12 例类似现象, 更换受电器减少到 14 台, 效果较为明显。

5.2 受电器受热后, 滑道变形卡涩碳刷或塑料融化后粘住碳刷这是受电器在运行中出现的另一类常见缺陷。据统计, 从 1998 年 8 月至 1999 年 8 月, 发生

此类现象达 12 次, 更换受电器 14 台。

5.2.1 原因分析

受电器的发热来源于 2 个方面: 一是碳刷上通过大电流产生热量; 二是高速频繁运行摩擦产生大量热。由于封闭滑线结构限制, 其散热较慢,长时间累积导致温度越来越高。轻则使滑道变形卡涩碳刷, 严重时使塑料融化粘住碳刷, 使受电器取不上电。

5.2.2 解决措施

由于小车运行速度是由装卸桥出力决定的,故无法改变; 因此, 可以减小通过碳刷的电流, 具体办法有:

( 1) 原来的一道滑线里有 1 台受电器, 现在改为 2 台受电器( 受条件限制不能多加) 。这样一方面将其电流减少为原来的一半; 另一方面也提高了其供电可靠性。

( 2) 采取改变小车总电源滑线接线方式, 其原理见图 2、图 3。具体原理如下: 将大电机回路及其制动回路改接从大车配电室引出 。将空出的两路滑线用于

小车电源总滑线, 使小车受电器的每一项都单独使用一条滑线, 从而将通过小车总滑线的电流减少为原来的三分之一。

这样改接线还有一个特点: 小车受电器的三相碳刷都从同一滑线取同一相电, 无论受电器在行进中向哪个方向偏斜, 其相反方向的碳刷都会取上电, 大大提高了受电器供电可靠性。

6 结束语

通过技术改造改接线后一年多的运行情况来看, 石嘴山发电厂燃运储煤场一直未更换过小车受电器, 也未发生过因小车封闭滑线影响 #1 装卸桥出力的情况。提高了输煤运行的可靠性和经济性。