0 引言

燃料車(chē)間懸臂斗輪機(jī)是火力發(fā)電廠的主要堆煤、取煤、儲(chǔ)存煤重要設(shè)備，每年堆取料 100 萬(wàn)噸煤炭的任務(wù)。每年冬天（10 月份至次年的 4 月份）將近 6 個(gè)月，必須保證 3 臺(tái)熱水鍋爐的煤碳消耗。懸臂斗輪機(jī)是輸煤系統(tǒng)的重要設(shè)備，直接影響到整個(gè)輸煤系統(tǒng)能否高效、穩(wěn)定和長(zhǎng)期運(yùn)行。燃料車(chē)間斗輪機(jī)采用拖纜供電方式，普遍存在故障多、維護(hù)量大的問(wèn)題。燃料車(chē)間懸臂斗輪機(jī)正常運(yùn)行一年。由于設(shè)備電纜的老化，更換電源和控制電纜的成本顯著增加。一年內(nèi)，直接受損電纜的材料成本高達(dá) 15 萬(wàn)元，人工維護(hù)的成本也很高。進(jìn)行滑觸式供電改造后，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年節(jié)省材料的直接效益為 15 萬(wàn)元，維護(hù)費(fèi)用為 5 萬(wàn)元，運(yùn)營(yíng)成本很高。特別是近年來(lái)，懸臂斗輪機(jī)多次因電纜短路而跳閘停止運(yùn)行，嚴(yán)重威脅懸臂斗輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。每次故障后都會(huì)大面積更換懸臂斗輪機(jī)拖纜，但不能完全解決故障率高的問(wèn)題，嚴(yán)重影響懸臂斗輪機(jī)的正常使用，導(dǎo)致輸煤系統(tǒng)無(wú)法順利運(yùn)行。通過(guò)對(duì)滑觸線(xiàn)進(jìn)行技術(shù)改造，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，改造后的滑觸線(xiàn)安全性能優(yōu)異，運(yùn)行穩(wěn)定性好，正常情況下故障率較低，維修費(fèi)用大大下降。

1 改造前存在的問(wèn)題

1.1 摩擦損耗

使用拖纜牽引設(shè)備時(shí)，左、右拖動(dòng)電纜并滾動(dòng)帶入滾筒，通常會(huì)導(dǎo)致電力驅(qū)動(dòng)電纜的牽引拉斷和線(xiàn)路短路。在拖纜滾動(dòng)操作過(guò)程中，依靠摩擦盤(pán)將電纜輸入滾入電纜卷筒，頻繁纏繞導(dǎo)致電纜護(hù)套嚴(yán)重磨損；在地面拖纜、運(yùn)行摩擦?xí)r也會(huì)出現(xiàn)疲勞、開(kāi)裂和老化現(xiàn)象，導(dǎo)致?tīng)客侠|斷裂、短路和停電（圖 1）。

1.2 結(jié)構(gòu)變形

一般來(lái)說(shuō)，角鋼支撐的固定支架橫截面積比較單薄，如果產(chǎn)生彎曲變形，支架會(huì)產(chǎn)生力量不均的變形力，導(dǎo)致支架變形嚴(yán)重，容易損壞電纜甚至導(dǎo)致電纜斷裂，影響懸臂斗輪機(jī)的正常安全運(yùn)行。

1.3 設(shè)備使用

懸臂斗輪機(jī)的使用操作非常頻繁，經(jīng)常啟動(dòng)停止，拖纜在每次的移動(dòng)過(guò)程中很容易產(chǎn)生卡澀，電纜外皮絕緣層會(huì)造成擠壓刮損、刮傷等情況，一旦出現(xiàn)拖纜絕緣外皮損壞就會(huì)引起電纜短路，出現(xiàn)電纜間打火，并引起主回路的總電源開(kāi)關(guān)跳閘。礦山機(jī)械一般來(lái)說(shuō)重載頻繁啟動(dòng)，在長(zhǎng)期移動(dòng)過(guò)程中，很容易卡澀，電纜的絕緣層被擠壓和劃傷。一旦絕緣護(hù)套損壞，將導(dǎo)致電纜短路，造成打火和開(kāi)關(guān)跳閘。

1.4 自然環(huán)境影響

懸臂斗輪機(jī)工作區(qū)域的特點(diǎn)是，由于陽(yáng)光、雨水、粉塵和煤炭顆粒等客觀因素的影響，對(duì)拖纜本身受到嚴(yán)重?fù)p壞，懸臂斗輪機(jī)拖纜長(zhǎng)期處于這種工作環(huán)境中。固定鋼筋和鋼軌的角鋼支架極易腐蝕。動(dòng)力電源電纜多處絕緣損壞，導(dǎo)致接地和跳閘。控制聯(lián)鎖電纜存在老化、外皮裂紋和斷裂等情況，銹蝕層引起電源線(xiàn)路導(dǎo)電性降低，這很容易引起斗輪機(jī)電源頻繁跳閘。

2 改造方案

由于礦山大型機(jī)械和惡劣的工作環(huán)境，通過(guò)大量的研究和討論，*終選擇了銅質(zhì)滑觸線(xiàn)代替鋼質(zhì)滑觸線(xiàn)，主要基于 5 個(gè)原因。

2.1 銅質(zhì)滑觸線(xiàn)設(shè)計(jì)更合理

（1）鋼質(zhì)滑觸線(xiàn)制作安裝簡(jiǎn)單可行，總體投資成本不高，但是存在安全隱患問(wèn)題，如導(dǎo)電效果不好、電壓差較大、能量損耗大等。相比之下，銅質(zhì)滑觸線(xiàn)具有質(zhì)量輕、通過(guò)電流大、導(dǎo)電效果好、維護(hù)便利等優(yōu)點(diǎn)，更適用于大型礦山機(jī)械和高腐蝕性粉塵環(huán)境。

（2）銅質(zhì)滑觸線(xiàn)化學(xué)穩(wěn)定性良好。鋼質(zhì)懸臂斗輪機(jī)滑觸線(xiàn)抗氧化性不佳，在潮濕和煤粉惡劣的環(huán)境中很容易被腐蝕損壞。鋼質(zhì)滑觸線(xiàn)如果被腐蝕，將會(huì)產(chǎn)生氫氧化物，直接影響滑觸線(xiàn)的絕緣效果，導(dǎo)致懸臂斗輪機(jī)三相電流不平衡，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)燒毀電機(jī)。銅具有優(yōu)異的化學(xué)性能，如耐腐蝕性和耐高溫性，使用銅質(zhì)滑動(dòng)接觸電纜可以防止這種安全問(wèn)題。

（3）銅滑觸線(xiàn)物理特性良好。銅滑觸線(xiàn)的使用可以大大增加滑觸線(xiàn)的使用年限，對(duì)提高石化企業(yè)熱電廠輸煤系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義。當(dāng)滑觸線(xiàn)長(zhǎng)度大于 100 m 時(shí)，一般容易變形和間隙改變，會(huì)嚴(yán)重影響懸臂斗輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）銅質(zhì)滑觸線(xiàn)的安裝和維護(hù)非常方便、快速。銅的密度比鋼大很多，但是銅與鋼的電阻率比為 1:6.8，這表明在相同電流情況下，使用鋼質(zhì)滑觸線(xiàn)的支撐體積遠(yuǎn)大于銅質(zhì)滑觸線(xiàn)。因此，銅滑觸線(xiàn)具有設(shè)計(jì)緊湊縮小、設(shè)計(jì)安裝簡(jiǎn)單方便、大大節(jié)省空間的特點(diǎn)。

2.2 改造關(guān)鍵技術(shù)

（1）采用安全滑觸線(xiàn)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的特性體現(xiàn)在：①通過(guò)集電器在 H 形不銹鋼槽內(nèi)滑行獲得供電，保證供電可靠，電能質(zhì)量高、傳輸功率大，完全取代了以前的拖纜供電方式；②電源線(xiàn)的電阻值很小、電流很大，電壓降很??；③嵌入絕緣護(hù)套的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)有效防止單相接地、相短路和電流傷人。

（2）安全滑觸線(xiàn)技術(shù)的電源主要由滑觸線(xiàn)組裝而成。其主要部件是滑動(dòng)接觸線(xiàn)（圖 2）。滑觸線(xiàn)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可重復(fù)使用、節(jié)能、安裝方便、耐腐蝕、耐老化、阻燃、抗觸電等特點(diǎn)。

2.3 滑觸線(xiàn)的技術(shù)要求

本次懸臂斗輪機(jī)使用的滑觸線(xiàn)每根長(zhǎng)度為 6 m，由浮動(dòng)懸吊夾和固定懸吊夾固定。吊架的間距為 1.5~2.0 m，在支架間距3 m 范圍內(nèi)能夠有良好的剛性并不能有任何變形，兩根滑觸線(xiàn)通過(guò)中間頭連接。由于整個(gè)煤場(chǎng)面積很大，安全滑觸線(xiàn)總長(zhǎng)約為220 m。為了補(bǔ)償滑動(dòng)接觸線(xiàn)的熱膨脹和冷收縮效應(yīng)，在每排滑觸線(xiàn)上添加兩個(gè)膨脹段，以防止設(shè)備因凍脹和變形而不能正常運(yùn)行。安裝滑觸線(xiàn)時(shí)采用角鋼支架，支架焊接在鋼結(jié)構(gòu)上。集電器的主要安裝點(diǎn)應(yīng)和集電器與滑觸線(xiàn)方向一致，以保證集電器與滑觸線(xiàn)接觸良好。

（1）滑觸線(xiàn)各相對(duì)地間的絕緣電阻值必須大于 0.5 MΩ。

（2）滑觸線(xiàn)的中心線(xiàn)與懸臂斗輪機(jī)軌道的實(shí)際中心線(xiàn)距離和同一條滑接線(xiàn)各支架間的水平或垂直距離必須保持一致，其偏差值不應(yīng)大于 1/1000、*大不應(yīng)超過(guò) 10 mm。

（3）滑觸線(xiàn)在角鋼支架上固定可靠，滑觸線(xiàn)連接良好、接觸面嚴(yán)禁有銹蝕。

（4）吊架、滑觸線(xiàn)外殼無(wú)破損和損壞，吊架與支撐架之間的墊片彈簧墊齊全?；|線(xiàn)支架安裝平整、牢固、間距合適，連接螺絲露出螺紋 2～3 cm。

安全滑觸線(xiàn)支架制作及安裝施工如圖 3 所示：①滑觸線(xiàn)每相對(duì)地絕緣電阻應(yīng)大于 1 MΩ；②滑觸線(xiàn)的中心線(xiàn)與懸臂斗輪機(jī)軌道的實(shí)際中心線(xiàn)之間的距離及其水平支架或垂直距離（同一條滑動(dòng)線(xiàn)）應(yīng)一致；③滑觸線(xiàn)必須與角鋼支架可靠連接，滑觸線(xiàn)必須連接良好，接觸面應(yīng)無(wú)腐蝕；④吊架和滑觸線(xiàn)應(yīng)無(wú)裂紋和缺陷，吊架與支架之間的墊片應(yīng)完整。其中，立柱為 10#普通槽鋼，H 形滑觸線(xiàn)支架為 5#角鋼；槽鋼與角鋼采用滿(mǎn)焊焊接，焊接處所有表面防銹處理。另外，支架安裝應(yīng)平穩(wěn)、牢固、均勻，連接螺釘露出螺紋 2~3 cm。

2.4 滑接線(xiàn)安裝標(biāo)準(zhǔn)

（1）變形縫與維修段之間有 20 mm 的間隙，滑觸線(xiàn)邊緣光滑，底部與兩端水平差小于 1 mm。

（2）集電器在全行程滑動(dòng)時(shí)穩(wěn)定，無(wú)大火花。

（3）滑觸線(xiàn)安裝應(yīng)平穩(wěn)、牢固，滑觸面應(yīng)光滑、接觸良好。同時(shí)，集電器的中心不得超過(guò)滑觸線(xiàn)的邊緣，滑刀必須靈活、無(wú)纏繞，吊架及外殼絕緣件齊全。

（4）高度小于 3.5 m 的金屬框架應(yīng)可靠接地，接地電纜必須接好、截面積正確選擇。

2.5 滑觸線(xiàn)的檢修

采用電纜供電時(shí)懸臂斗輪機(jī)需進(jìn)行大量的電纜維修工作，尤其是更換拖纜需要進(jìn)行高空的臨邊作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)非常高。本次通過(guò)改造滑觸線(xiàn)，組合安裝滑觸線(xiàn)，使多級(jí)滑線(xiàn)集成到一條 H 形滑觸線(xiàn)。因?yàn)榛|線(xiàn)是標(biāo)準(zhǔn)部件，當(dāng)其出現(xiàn)故障需要更換時(shí)，維修人員僅在地面維修通道就能快速拆除安裝、不需要高空作業(yè)，安全方便。

3 結(jié)論

（1）原來(lái)的拖纜供電很容易拉扯和損壞。當(dāng)機(jī)械限位開(kāi)關(guān)發(fā)生故障時(shí)，甚至?xí)嚅_(kāi)大車(chē)行走電纜，導(dǎo)致電纜接線(xiàn)裸銅接地故障，具有很高的安全風(fēng)險(xiǎn)。供電方式由電纜更換為滑觸線(xiàn)供電，徹底解決了以上的難題。

（2）改造后維護(hù)成本和難度大大降低。原有拖纜受損后，必須更換整根 120 芯銅線(xiàn)，這種方案既昂貴又困難、耗時(shí)。改造為6 m 滑觸線(xiàn)后，再有損壞則可以單獨(dú)更換。如果滑觸線(xiàn)的外絕緣部分因陽(yáng)光、煤粉腐蝕等原因損壞但內(nèi)部導(dǎo)電材料完好，可以通過(guò)更換外絕緣護(hù)套來(lái)解決問(wèn)題，大大降低了維護(hù)成本和維護(hù)難度。

通過(guò)對(duì)熱電廠懸臂斗輪機(jī)供電方式的改造，徹底消除了斗輪機(jī)安全隱患大、故障頻繁、維護(hù)成本高、維護(hù)難度大的局面。實(shí)踐證明該改造項(xiàng)目總體成功，表明此次改造適用于戶(hù)外和惡劣環(huán)境，是一個(gè)可以**推廣的實(shí)用技術(shù)，可以在其他火電廠企業(yè)推廣應(yīng)用。