陳宏躍 上海鐵路裝卸服務(wù)（集團）有限公司合肥裝卸分公司

安全滑接輸電裝置近年來在門式、橋式起重機等軌型式起重機大車供電裝置上廣泛采用，代替原角鋼滑線、電纜盤繞線、鋼鋁裸露滑線等供電方式，具有接觸性好、電壓降小、安全可靠等優(yōu)點，但在起重機小車上的應(yīng)用情況，國內(nèi)文獻未有報道。合肥南站貨場QD 20/5t橋式起重機主要擔負笨重鋼材、玻璃貨物的裝卸車作業(yè)，對起重安全性能要求極高。我們采用DHG型滑接輸電裝置，對該機械小車原電纜滑車供電裝置進行改造，以增強安全使用要求。

1 DHG型滑接輸電裝置基本構(gòu)造

DHG型滑接輸電裝置由導管、導電器（集電器）兩個主要部件和一些輔助件構(gòu)成。

圖1 導管

導管（見圖1）是一根半封閉的異形管狀部件，是安全滑觸線的主體部分。其內(nèi)部可根據(jù)需要嵌設(shè)3-16根裸體導軌作為供電導線，各導軌間相互絕緣，并與外殼絕緣，從而保證供電的安全性，并在帶電檢修時有效地防止檢修人員觸電事故。導管每條標準長度4m，可以連接成任意需要長度。導管制作成直線形，也可以按特殊需求制成圓弧形等。

導電器（集電器）是在導管內(nèi)運行的一組電刷殼架，由安置在用電機構(gòu)（行車、小車、電動葫蘆等）上的拔叉（或牽引鏈條等）帶動，使之與用電機構(gòu)成同步運行，將通過導軌、電刷的電能傳輸?shù)诫妱訖C或其它控制元件。導電器電刷的極數(shù)有3-16極，與導管中導軌數(shù)相對應(yīng)（見圖 2）。

圖2 導電器

2 DHG型滑接輸電裝置的優(yōu)點

2.1 安全性好

電纜必須拖行，須用電纜小車隨動，電纜外皮易于折裂?；虞旊娧b置的外殼及支持部分都用工程塑料制成，絕緣與耐腐蝕性能好，有一定的機械強度。其導電部分采用銅導軌，既導電，又起導軌作用。多線集成于一根導管內(nèi)，由與導軌保持常壓接觸的滾動小車動態(tài)供電?；虞旊娧b置的絕緣電阻在1000MΩ以上，能承受6000V高壓，具有很高的安全性。此外，由于導管壓有凸槽，能保證電刷壓力不受小車移動、震動沖擊的影響。電刷是高含銅量的銅石墨混合物，具有自潤滑性。在接觸中能形成導電的氫化亞銅薄膜，經(jīng)過冷壓加工的導軌表面光潔度高，與電刷呈面接觸，基本不出現(xiàn)電弧。結(jié)構(gòu)上還設(shè)有滅弧、隔弧裝置，在粉塵多的場所可提供安全可靠的移動電源。該裝置可用于三相一地制供電，保證接地線或零線可單獨連接。

2.2 使用可靠

供電裝置的可靠性決定于電刷與導軌的接觸狀態(tài)、電刷與集電器的移動性能以及克服移動誤差、沖擊與震動的性能。DHG型滑接輸電裝置的電刷與導軌間是平面柔性接觸,帶有導電薄膜層,移動時電刷連續(xù)平移,移動軌跡除由集電器保證外,輸電導管的塑料槽也有導向作用。電刷的接觸壓力由集電器滾輪與導管滾道間隙保證,傳動機構(gòu)的移動誤差、沖擊與震動均對電刷的接觸力不產(chǎn)生影響。

2.3 壽命長

DHG型滑接輸電裝置的使用壽命決定于導軌的磨損量、工程塑料的老化期。DHG裝置摩擦面有較高的光浩度，采用石墨自潤滑，摩擦系數(shù)小。電刷是銅、石墨混合物，硬度較低，可保護導軌的耐磨性。電刷與導軌間為銅-銅接觸，無電腐蝕。硬質(zhì)工程料塑的老化期為12年左右，比軟塑料橡膠更能抵抗熱老化與紫外線老化，接近機電設(shè)備的設(shè)計壽命。電纜供電不是滑動接觸，電纜須和移動機構(gòu)同時移動，因而纜線長，還必須有電纜小車和移動裝置，機構(gòu)復雜。而電纜的附油、耐腐蝕、耐老化能力差。

2.4 節(jié)能效果好

DHG型滑接輸電裝置采用了電線電纜用銅作為導電材料，導電率相當于鋼滑線的8倍、鋁型材的2.5倍。DHG裝置是以塑料導管作為絕緣保護外殼，使用銅量減少到最小限度。供電安全滑觸線裝置結(jié)構(gòu)簡單，許用電流密度高、電阻率低、電壓損耗低，可節(jié)電10%左右。

2.5 適用范圍廣，鋪設(shè)方便

DHG型滑接輸電裝置能用于室內(nèi)或室外，沒有裸露滑線，無露天、雨雪冰凍氣候的后顧之憂，在-30℃～+55℃條件下均可安全使用。它不但適用于直線往復移動，而且可沿弧段移動。DHG裝置由于將多股線集成于管內(nèi)，每米僅重約2kg～3kg，可高空懸掛，也可用于地溝埋設(shè)，不需埋設(shè)角鐵支架，在鋼軌壓板螺栓上便可安裝，安裝一條線僅需幾小時。

2.6 具有較好的經(jīng)濟性

從使用壽命期總成本比較，DHG型滑接輸電裝置平均壽命期為12年以上，是角鐵滑線的4倍，鋼鋁滑線的3倍，電纜的4倍。不需要進行經(jīng)常性維護，有效節(jié)約成本支出。

3 產(chǎn)品應(yīng)用選型

（1）合肥南站貨場擔負合肥站整車、集裝箱、危險品的裝卸車、進出貨作業(yè)，年平均作業(yè)量400萬t。橋吊線架設(shè)QD20/5t橋式起重機1臺，為合肥南站貨場的主要作業(yè)線路。該機年平均作業(yè)量約30萬t，主要承擔笨重貨物、鋼材、玻璃等的裝卸車和進出貨任務(wù)。因其單一機械、主要作業(yè)線路的特性，對鐵路運輸效率、貨車周轉(zhuǎn)、貨物安全等有直接影響，對小車線路供電裝置的改造選型必須充分考慮各種因素，確保滿足使用要求。

（2）QD20/5t橋式起重機安裝DHG型滑接輸電裝置的客觀條件

QD20/5t橋式起重機為雙梁鋼結(jié)構(gòu)，跨度22.5m，主梁兩側(cè)各有約1.1m寬的維修平臺。起重小車安裝在主梁上平面的鋼軌上，主梁上平面距維修平臺高度為70cm，空間開闊，滿足DHG型滑接輸電裝置安裝要求，可以進行改造施工。

（3）QD20/5t橋式起重機小車電氣主要技術(shù)參數(shù)：

主鉤：JZR2-52-8型三相異步繞線電動機，功率30kW。

副鉤：JZR2-42-8型三相異步繞線電動機，功率16kW。

小車走行：JZR2-12-6型三相異步繞線電動機，功率3.5kW。

（4）DHG型滑接輸電裝置實際選型方案

根據(jù)適用功率和實際安裝條件，我們設(shè)計采用三根DHG型滑接輸電裝置對主鉤、副鉤、小車走行分別供電，具體選型如下：

①采用DHG-7-35型滑接輸電裝置一根，長度20m，截面積為35mm2。在40℃時額定連續(xù)電流140A，電級數(shù)為7級，分別為主鉤電機定子、轉(zhuǎn)子和主鉤起升限位提供電源，主鉤制動器三相電源與電機轉(zhuǎn)子并接。該裝置配用JS-7-80型集電器。

②采用DHG-7-25型滑接輸電裝置一根，長度20m，截面積為25mm2。在40℃時額定連續(xù)電流100A，電級數(shù)為7級，分別為副鉤電機定子、轉(zhuǎn)子和副鉤起升限位提供電源，副鉤制動器三相電源與電機轉(zhuǎn)子并接。該裝置配用JS-7-50型集電器。

③采用DHG-7-16型滑接輸電裝置一根，長度20m，截面積為16mm2。在40℃時額定連續(xù)電流80A，電級數(shù)為7級，分別為起重機小車電機定子、轉(zhuǎn)子和小車走行限位提供電源。該裝置配用JS-7-50型集電器。

4 安全性能校核

4.1 連續(xù)電流校核

采用三相制供電，相間電壓U=380V，電機功率因數(shù)COSФ取0.75和0.7。

主鉤電機額定電流：I1=P/（31/2×U×COSФ）

=30kW/（1.732×380×0.75）

≈60A<140A

副鉤電機額定電流：I2=P/（31/2×U×COSФ）

=16kW/（1.732×380×0.75）

≈33A<100A

小車走行電機額定電流：I3=P/（31/2×U×COSФ）

=3.5kW/（1.732×380×0.7）

≈10A<80A

上述計算結(jié)果表明均能夠滿足安全使用要求，校核通過。

4.2 電壓降校核

QD20/5t橋式起重機工作等級為M5級，電壓降要求小于5%：

△U=[(173×Imax×L×COSФ)/

(δ×S×Un)]%

其中：Imax-最大負荷電流

L-供電滑觸線裝置計算長度m

δ-導電率，銅取 50m/Ωmm2

S-導軌截面積mm2

Un-額定工作電壓

COSФ-功率因數(shù)，和前取值相同

DHG-7-35型滑接輸電裝置電壓降：

△U1=[(173×140×20×0.75)/

(50×35×380)]%=0.55%<5%

DHG-7-25型滑接輸電裝置電壓降：

△U2=[(173×100×20×0.75)/(50×25×380)]%=0.55%<5%

DHG-7-16型滑接輸電裝置電壓降：

△U3=[(173×80×20×0.7)/

(50×16×380)]%=0.64%<5%

均能夠滿足安全使用要求，校核通過。

通過查閱相關(guān)資料和參考文獻，上述所應(yīng)用的集電器在導管中移動的牽引力約為20N，遠小于國標規(guī)定的80N標準，通過。

5 現(xiàn)場安裝應(yīng)用和維護

DHG型滑接輸電裝置安裝位置要求盡可能避開高溫熱源、強光照射及其紅、紫外線輻射。因此，我們選擇安裝在起重機主梁北側(cè)立面，位于維修走臺邊，既無物體撞擊又便于日后維修。

5.1 安裝方案

根據(jù)產(chǎn)品選型方案，我們選擇3根輸電裝置分別供電，因此必須根據(jù)現(xiàn)場實際狀況進行空間合理利用，確定采取上下兩層的安裝方式。DHG-7-35型滑接輸電裝置安裝在上層，DHG-7-25型和DHG-7-16型滑接輸電裝置安裝在下層平行排列，分別采用專用支架裝配，支架直接焊接在起重機主梁北側(cè)立面（見圖3）。在起重機小車北側(cè)面焊接H型支架（撥叉），相匹配的3只集電器分上下兩層與DHG裝置對應(yīng)，分別固定在H型支架上。集電器所有輸出線路使用軟電纜，通過一根焊接在小車上的鋼制穿線管，接入起重機小車上的電氣接線盒。直線導管每根長4m，支架的懸吊間距按圖4進行安裝，支架必須牢固且排列整齊美觀。

圖3 裝置安裝示意圖

圖4 安裝支架的懸吊間距

5.2 日常維護保養(yǎng)

DHG型滑接輸電裝置供電滑觸線在正常使用階段，也應(yīng)該進行必要的檢查維護，為此我們制訂日常檢查維護制度，每月檢查一次以下部件：

(1)檢查導管內(nèi)導電器的電刷磨損情況，如已超過正常磨損長度要及時更換；

(2)檢查導管（軌）接頭，有無松動。各固定裝置、撥叉等是否松動；

(3)檢查導管是否彎曲變形；

(4)清除導管上積累的灰塵，清掃時不可用力過大，以防損壞塑料導管；

(5)檢查導電器中電刷磨情況，當電刷磨損到距離其極限伸出位置小于2mm時應(yīng)立即更換新的電刷；

(6)檢查集電器滾輪磨損狀況，滾輪能確保電刷在導管上下左右的正確位置，滾輪磨損過度，亦會造成電刷磨損或繼續(xù)失電現(xiàn)象發(fā)生。

6 使用效果

（1）2005年1月對QD 20/5t橋式起重機小車供電裝置進行改造以來，至今已安全使用5年，裝卸作業(yè)量超過150萬t，裝卸車數(shù)達到2500車，其中包括玻璃易碎貨物3000車，鋼材、機器等笨重貨物8000車，未發(fā)生一起安全隱患，起重機安全可靠性能顯著提高。

（2）為裝卸部門節(jié)約大量成本支出。使用期間更換集電器3只，維修成本僅1500元。而電纜供電至少需更換電纜及其配套設(shè)施一次，原材料成本至少需2萬元，日常檢查、維修耗費大量人力。DHG型滑接輸電裝置電壓降小，日常使用平均節(jié)電10%，每月可節(jié)約電費支出500元，5年至少節(jié)約電費支出3萬元。

7 結(jié)束語

通過現(xiàn)場實踐，可見對起重機小車供電實施安全滑接輸電裝置改造可以有效提高起重機的安全可靠性能，降低使用、維修成本，提高裝卸經(jīng)濟效益。鐵路裝卸部門應(yīng)積極運用新技術(shù)、新工藝對現(xiàn)場裝卸機械設(shè)備進行技術(shù)改造，研究增強現(xiàn)有裝卸機械使用安全和經(jīng)濟性能的新方法。