桥式起重机滑触装置故障分析和改造方案的论述

田峰

摘 要：本文分析了本钢冷轧薄板厂CDCM线桥式起重机电气滑触装置故障原因，论述说明改造方案

关键词：桥式起重机;滑触线;H型;故障;刚体

起重机械在工业生产中被广泛使用，对物料作起重、运输、装卸和安装作业，以减轻工人的体力劳动，提高劳动生产率。特别是在冶金钢铁企业，起重机在生产过程中起到无法替代的非常重要的作用。其中桥架型起重机是使用最广泛的一种起重机械。桥架型起重机是横架在车间、仓库及露天料场固定跨间上方，并可沿轨道移动，取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车上，使取物装置上的重物实现垂直升降和水平移动，以及完成某些特殊工艺操作。桥架型起重机的馈电装置是由滑触线和集电装置组成。

本钢冷轧厂年设计生产能力为70万吨，通过十几年的不懈努力，现在的年生产能力已经提高到145万吨。随着产量的逐年提高，对桥式起重机的安全稳定运行也提出了更高的要求。在桥式起重机的各种故障中，馈电装置故障由于抢修难度大、所需时间长、影响到本区域其它起重机的运行，因此对生产影响较大。桥式起重机的馈电装置常用的主要有角铁型、H型安全滑触线、刚体滑触线三种。

角铁滑触线的特点是：

（1）造价低。

（2）适于在高温、高粉尘等恶劣环境下使用。

（3）机械强度较大，不易弯曲变形，能耐受强度的冲击短路电流。

（4）运行不稳定，易发生电源中断故障。

（5）电能损耗相对较大。

（6）安全度低。

H型安全滑触线的特点是：

（1）造價较高。

（2）不适于在高温、高腐蚀等恶劣环境下使用。

（3）机械强度小，易弯曲变形。

（4）运行较稳定。

（5）电能损耗较小。

（6）安全度高。

本钢冷轧厂CDCM线共有6台桥式起重机，主要负责上料、收料、废边斗吊运、换辊等作业，每个环节的作业出现问题都直接影响CDCM线的生产。这条线上的6台桥式起重机的馈电装置采用的是H型安全滑触线，布置方式为水平式布置。从投产至今，这六台桥式起重机的馈电装置每年发生的故障都比较多，对生产的影响较大，最为严重的一次发生在2006年12月份，这次事故直接造成CDCM线机组、1#镀锌线机组、罩式炉全面停产，其中罩式炉共发生小停1万多台时。

馈电装置发生故障的原因主要有以下几种：

（1）设计、安装及设备本身原因。

①CDCM线起重机轨道梁在122#柱前为水泥梁，122#柱后为钢梁。水泥梁有一个二次灌浆问题，起重机在轨道上运行一段时间后，水泥梁表面发生不均匀下沉，严重时水泥梁和钢梁表面高度相150～200mm，这样就给集电器支架的安装位置的确定和仰角的调整带来麻烦。由于H型安全滑触线集电器仰角的调整有一定的局限，就需要将集电器支架安装到适当位置。如果在水泥梁面较高处调整好集电器支架位置，当起重机运行到水泥梁面较低处就会出现集电器碳刷与滑触线接触不到使起重机断电或接触不良打火等现象;如果在水泥梁面较低处调整好集电器支架位置，当起重机运行到水泥梁面较高处时会出现集电器压力过大变形弹出或集电器支架顶到滑触线上造成接地故障。

②CDCM线上的几台起重机都运行有15年以上，并且工作频率较高，车体老化严重，因此车体颤动较大，特别是载荷情况下。由于滑触线的布置方式为水平布置，车体的颤动会造成集电器碳刷与滑触线接触不良从而打火现象。

③CDCM线厂房内全年温度差别达到50℃（夏季最高温度可达到30℃，冬季最低温度能达到-20℃），滑触线长度为4*652米，设计中只在步进梁上方安装了一处温度补偿装置，根本无法解决由于温度变化引起的滑触线的膨胀问题，导致在温度变化大的时期滑触线故障率大大增高。

（2）滑触装置本身存在缺陷

①集电器的桥形罩和滑触线的外套是塑料的，当碳刷与滑触线接触不良产生火花时容易发生集电器桥形罩和滑触线外套过热起火事故。

②H型安全滑触线采用铝材，表面硬度低且不耐磨，为此在滑触线内通过特殊工艺嵌装不锈钢型材作为导电耐磨体，这层不锈钢非常薄，虽然耐磨性好，但是当出现打火现象时，这层不锈钢却很容易被烧断，并变形翘起来，当集电器经过此处时将集电器顶出来，造成故障的进一步扩大。

③H型安全滑触线安全性较高，但是不利于设备点检人员对集电器碳刷的磨损情况和滑触线内不锈钢片烧损情况进行检查。

④滑触线与固定用三角架安装距离太近，当双集电器中其中一个从滑触线轨道中弹出时，集电器会顶到三角架上，将多个三角架和滑触线刮变形，造成滑触线脱落，使故障扩大化。

（3）人为原因

①集电器支架位置和仰角调整不当。

②点检人员未能按照点检标准对滑触装置进行点检作业，对于存在的问题不能及时发现和处理，从而发生故障并且可能造成故障的扩大。

经过上面的分析，我们可以看到，对于人为原因造成的滑触装置故障，可以通过加强对点检作业的管理，提高点检、维护人员的责任心和业务水平来减少和避免故障的发生。对于几台起重机颤动大和水泥梁二次灌浆问题，我们也采取了一些措施，情况有所好转，但是H型滑触装置自身存在的缺陷比较严重，因此故障率还是比较高，。为了减少桥式起重机馈电装置的故障，降低材料和检修费用，满足生产需要，我们认为有必要对现在的H型安全滑触线进行改造，重新选型，选择设计合理，运行可靠的新型滑触装置。

改造方案：

（1）选型：建议选用JXGH节能新型低阻抗刚体滑触线。

（2）JXGH节能新型低阻抗刚体滑触线的特点

①运行可靠，决不发生电源中断故障，可使用于高温、高粉尘、高腐蚀等恶劣环境。

②采用燕尾槽嵌装工艺，解决其它刚体滑线运行中受振动引起的螺丝松动现象，从而保证滑线整体牢固可靠。

③机械强度大，不易弯曲变形，能承受强大的短路冲击电流。

④电压等级可达到5kv以上。

⑤采用铜体导电，可大幅度降低导线电能损耗。

⑥添加辅助电缆后，可组成低阻抗滑触线，线路阻抗成倍降低。

⑦散热面大，结构紧凑简单，安装维修方便。

⑧布线可在上部滑触或侧面滑触。

⑨集电器采用拉簧压力，双极电刷，具有优良的续电能力。

（3）滑触线的安装方式。

①采用侧面滑触方式。

②滑触线的安装支架一般为3米一个，特殊情况亦可采取加强措施，适当扩大距离，三根滑触线之间的相间距离不低于400mm。

（4）技术数据：

①滑触线阻抗值及100A-100m时的线路电压降值（使用电压为380V，COSφ为0.8时）。

②负荷电流计算。

滑触线负荷电流计算方法，过去采用二项式公式计算。现介绍国外多数资料中采用的计算方式如下：即根據起重机上安装的有可能同时运转的电动机和额定电流乘以暂载系数和多台起重机的同时系数。

负荷电流（I）=所有工作电动机额定电流（IH）×暂载系数（FED）×同时系数（F）

多台起重机同时工作系数：F取0.4～0.7。

③滑触线路的电压降问题。

过去设计滑触线路时，采用最大电流来检验电压降。即从低压屏上的馈电开关（变压器二次侧）到滑触线最末端，包括供电电缆在内的电压降不得超过12%，也就是滑触线和供电线路当作一个整体来考虑，在满足电压降的要求下，务使投资最少。随着近年来引进工程增多，综合国外资料，国外一般都以负荷计算电流来检验电压降，包括供电线路在内到滑触线最末端的电压降不得超过5%。

④为了防止钢体因温度变化引起的膨胀，安装时在连接处应留有间隙，间隙的尺寸见下表2。

预留间隙的尺寸跟安装时的环境温度有关，一般冬季安装时取高值，夏天安装时取低值。

（5）低阻抗滑触线的运行维护。

滑触线在正常运行中应制定点检标准、维修技术标准和维修作业标准，对滑触线进行定期检查，在检查滑触线时，应检查每6米一个接头处是否有松动、脱开现象。检查集电器时应检查集电器活动部位是否转动灵活，拉簧是否疲劳，电刷磨损等情况。