安全滑接输电装置在桥式起重机小车上的应用

陈宏跃 上海铁路装卸服务（集团）有限公司合肥装卸分公司

安全滑接输电装置近年来在门式、桥式起重机等轨型式起重机大车供电装置上广泛采用，代替原角钢滑线、电缆盘绕线、钢铝裸露滑线等供电方式，具有接触性好、电压降小、安全可靠等优点，但在起重机小车上的应用情况，国内文献未有报道。合肥南站货场QD 20/5t桥式起重机主要担负笨重钢材、玻璃货物的装卸车作业，对起重安全性能要求极高。我们采用DHG型滑接输电装置，对该机械小车原电缆滑车供电装置进行改造，以增强安全使用要求。

1 DHG型滑接输电装置基本构造

DHG型滑接输电装置由导管、导电器（集电器）两个主要部件和一些辅助件构成。

图1 导管

导管（见图1）是一根半封闭的异形管状部件，是安全滑触线的主体部分。其内部可根据需要嵌设3-16根裸体导轨作为供电导线，各导轨间相互绝缘，并与外壳绝缘，从而保证供电的安全性，并在带电检修时有效地防止检修人员触电事故。导管每条标准长度4m，可以连接成任意需要长度。导管制作成直线形，也可以按特殊需求制成圆弧形等。

导电器（集电器）是在导管内运行的一组电刷壳架，由安置在用电机构（行车、小车、电动葫芦等）上的拔叉（或牵引链条等）带动，使之与用电机构成同步运行，将通过导轨、电刷的电能传输到电动机或其它控制元件。导电器电刷的极数有3-16极，与导管中导轨数相对应（见图 2）。

图2 导电器

2 DHG型滑接输电装置的优点

2.1 安全性好

电缆必须拖行，须用电缆小车随动，电缆外皮易于折裂。滑接输电装置的外壳及支持部分都用工程塑料制成，绝缘与耐腐蚀性能好，有一定的机械强度。其导电部分采用铜导轨，既导电，又起导轨作用。多线集成于一根导管内，由与导轨保持常压接触的滚动小车动态供电。滑接输电装置的绝缘电阻在1000MΩ以上，能承受6000V高压，具有很高的安全性。此外，由于导管压有凸槽，能保证电刷压力不受小车移动、震动冲击的影响。电刷是高含铜量的铜石墨混合物，具有自润滑性。在接触中能形成导电的氢化亚铜薄膜，经过冷压加工的导轨表面光洁度高，与电刷呈面接触，基本不出现电弧。结构上还设有灭弧、隔弧装置，在粉尘多的场所可提供安全可靠的移动电源。该装置可用于三相一地制供电，保证接地线或零线可单独连接。

2.2 使用可靠

供电装置的可靠性决定于电刷与导轨的接触状态、电刷与集电器的移动性能以及克服移动误差、冲击与震动的性能。DHG型滑接输电装置的电刷与导轨间是平面柔性接触,带有导电薄膜层,移动时电刷连续平移,移动轨迹除由集电器保证外,输电导管的塑料槽也有导向作用。电刷的接触压力由集电器滚轮与导管滚道间隙保证,传动机构的移动误差、冲击与震动均对电刷的接触力不产生影响。

2.3 寿命长

DHG型滑接输电装置的使用寿命决定于导轨的磨损量、工程塑料的老化期。DHG装置摩擦面有较高的光浩度，采用石墨自润滑，摩擦系数小。电刷是铜、石墨混合物，硬度较低，可保护导轨的耐磨性。电刷与导轨间为铜-铜接触，无电腐蚀。硬质工程料塑的老化期为12年左右，比软塑料橡胶更能抵抗热老化与紫外线老化，接近机电设备的设计寿命。电缆供电不是滑动接触，电缆须和移动机构同时移动，因而缆线长，还必须有电缆小车和移动装置，机构复杂。而电缆的附油、耐腐蚀、耐老化能力差。

2.4 节能效果好

DHG型滑接输电装置采用了电线电缆用铜作为导电材料，导电率相当于钢滑线的8倍、铝型材的2.5倍。DHG装置是以塑料导管作为绝缘保护外壳，使用铜量减少到最小限度。供电安全滑触线装置结构简单，许用电流密度高、电阻率低、电压损耗低，可节电10%左右。

2.5 适用范围广，铺设方便

DHG型滑接输电装置能用于室内或室外，没有裸露滑线，无露天、雨雪冰冻气候的后顾之忧，在-30℃～+55℃条件下均可安全使用。它不但适用于直线往复移动，而且可沿弧段移动。DHG装置由于将多股线集成于管内，每米仅重约2kg～3kg，可高空悬挂，也可用于地沟埋设，不需埋设角铁支架，在钢轨压板螺栓上便可安装，安装一条线仅需几小时。

2.6 具有较好的经济性

从使用寿命期总成本比较，DHG型滑接输电装置平均寿命期为12年以上，是角铁滑线的4倍，钢铝滑线的3倍，电缆的4倍。不需要进行经常性维护，有效节约成本支出。

3 产品应用选型

（1）合肥南站货场担负合肥站整车、集装箱、危险品的装卸车、进出货作业，年平均作业量400万t。桥吊线架设QD20/5t桥式起重机1台，为合肥南站货场的主要作业线路。该机年平均作业量约30万t，主要承担笨重货物、钢材、玻璃等的装卸车和进出货任务。因其单一机械、主要作业线路的特性，对铁路运输效率、货车周转、货物安全等有直接影响，对小车线路供电装置的改造选型必须充分考虑各种因素，确保满足使用要求。

（2）QD20/5t桥式起重机安装DHG型滑接输电装置的客观条件

QD20/5t桥式起重机为双梁钢结构，跨度22.5m，主梁两侧各有约1.1m宽的维修平台。起重小车安装在主梁上平面的钢轨上，主梁上平面距维修平台高度为70cm，空间开阔，满足DHG型滑接输电装置安装要求，可以进行改造施工。

（3）QD20/5t桥式起重机小车电气主要技术参数：

主钩：JZR2-52-8型三相异步绕线电动机，功率30kW。

副钩：JZR2-42-8型三相异步绕线电动机，功率16kW。

小车走行：JZR2-12-6型三相异步绕线电动机，功率3.5kW。

（4）DHG型滑接输电装置实际选型方案

根据适用功率和实际安装条件，我们设计采用三根DHG型滑接输电装置对主钩、副钩、小车走行分别供电，具体选型如下：

①采用DHG-7-35型滑接输电装置一根，长度20m，截面积为35mm2。在40℃时额定连续电流140A，电级数为7级，分别为主钩电机定子、转子和主钩起升限位提供电源，主钩制动器三相电源与电机转子并接。该装置配用JS-7-80型集电器。

②采用DHG-7-25型滑接输电装置一根，长度20m，截面积为25mm2。在40℃时额定连续电流100A，电级数为7级，分别为副钩电机定子、转子和副钩起升限位提供电源，副钩制动器三相电源与电机转子并接。该装置配用JS-7-50型集电器。

③采用DHG-7-16型滑接输电装置一根，长度20m，截面积为16mm2。在40℃时额定连续电流80A，电级数为7级，分别为起重机小车电机定子、转子和小车走行限位提供电源。该装置配用JS-7-50型集电器。

4 安全性能校核

4.1 连续电流校核

采用三相制供电，相间电压U=380V，电机功率因数COSФ取0.75和0.7。

主钩电机额定电流：I1=P/（31/2×U×COSФ）

=30kW/（1.732×380×0.75）

≈60A<140A

副钩电机额定电流：I2=P/（31/2×U×COSФ）

=16kW/（1.732×380×0.75）

≈33A<100A

小车走行电机额定电流：I3=P/（31/2×U×COSФ）

=3.5kW/（1.732×380×0.7）

≈10A<80A

上述计算结果表明均能够满足安全使用要求，校核通过。

4.2 电压降校核

QD20/5t桥式起重机工作等级为M5级，电压降要求小于5%：

△U=[(173×Imax×L×COSФ)/

(δ×S×Un)]%

其中：Imax-最大负荷电流

L-供电滑触线装置计算长度m

δ-导电率，铜取 50m/Ωmm2

S-导轨截面积mm2

Un-额定工作电压

COSФ-功率因数，和前取值相同

DHG-7-35型滑接输电装置电压降：

△U1=[(173×140×20×0.75)/

(50×35×380)]%=0.55%<5%

DHG-7-25型滑接输电装置电压降：

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

DHG-7-16型滑接输电装置电压降：

△U3=[(173×80×20×0.7)/

(50×16×380)]%=0.64%<5%

均能够满足安全使用要求，校核通过。

通过查阅相关资料和参考文献，上述所应用的集电器在导管中移动的牵引力约为20N，远小于国标规定的80N标准，通过。

5 现场安装应用和维护

DHG型滑接输电装置安装位置要求尽可能避开高温热源、强光照射及其红、紫外线辐射。因此，我们选择安装在起重机主梁北侧立面，位于维修走台边，既无物体撞击又便于日后维修。

5.1 安装方案

根据产品选型方案，我们选择3根输电装置分别供电，因此必须根据现场实际状况进行空间合理利用，确定采取上下两层的安装方式。DHG-7-35型滑接输电装置安装在上层，DHG-7-25型和DHG-7-16型滑接输电装置安装在下层平行排列，分别采用专用支架装配，支架直接焊接在起重机主梁北侧立面（见图3）。在起重机小车北侧面焊接H型支架（拨叉），相匹配的3只集电器分上下两层与DHG装置对应，分别固定在H型支架上。集电器所有输出线路使用软电缆，通过一根焊接在小车上的钢制穿线管，接入起重机小车上的电气接线盒。直线导管每根长4m，支架的悬吊间距按图4进行安装，支架必须牢固且排列整齐美观。

图3 装置安装示意图

图4 安装支架的悬吊间距

5.2 日常维护保养

DHG型滑接输电装置供电滑触线在正常使用阶段，也应该进行必要的检查维护，为此我们制订日常检查维护制度，每月检查一次以下部件：

(1)检查导管内导电器的电刷磨损情况，如已超过正常磨损长度要及时更换；

(2)检查导管（轨）接头，有无松动。各固定装置、拨叉等是否松动；

(3)检查导管是否弯曲变形；

(4)清除导管上积累的灰尘，清扫时不可用力过大，以防损坏塑料导管；

(5)检查导电器中电刷磨情况，当电刷磨损到距离其极限伸出位置小于2mm时应立即更换新的电刷；

(6)检查集电器滚轮磨损状况，滚轮能确保电刷在导管上下左右的正确位置，滚轮磨损过度，亦会造成电刷磨损或继续失电现象发生。

6 使用效果

（1）2005年1月对QD 20/5t桥式起重机小车供电装置进行改造以来，至今已安全使用5年，装卸作业量超过150万t，装卸车数达到2500车，其中包括玻璃易碎货物3000车，钢材、机器等笨重货物8000车，未发生一起安全隐患，起重机安全可靠性能显著提高。

（2）为装卸部门节约大量成本支出。使用期间更换集电器3只，维修成本仅1500元。而电缆供电至少需更换电缆及其配套设施一次，原材料成本至少需2万元，日常检查、维修耗费大量人力。DHG型滑接输电装置电压降小，日常使用平均节电10%，每月可节约电费支出500元，5年至少节约电费支出3万元。

7 结束语

通过现场实践，可见对起重机小车供电实施安全滑接输电装置改造可以有效提高起重机的安全可靠性能，降低使用、维修成本，提高装卸经济效益。铁路装卸部门应积极运用新技术、新工艺对现场装卸机械设备进行技术改造，研究增强现有装卸机械使用安全和经济性能的新方法。