1 前言
貴冶廠熔煉車間主廠房 65Ｔ冶金吊車移動供電系統(tǒng)原型號為日本原裝燕尾槽銅棒 ＋高剛度結(jié)構(gòu)鋼剛體滑觸線?65Ｔ冶金吊車作業(yè)于閃速爐、貧化電爐、轉(zhuǎn)爐、鑄渣機(jī)及陽極爐生產(chǎn)線上?全長 3×360ｍ?只要該滑觸線出現(xiàn)任何問題?生產(chǎn)將無法正常進(jìn)行。該滑觸線使用至今已有 25年?隨著冶煉廠銅產(chǎn)量的不斷
增加?吊車作業(yè)率大幅提高?加上惡劣的工況?該滑觸線故障頻繁?給生產(chǎn)和維護(hù)造成制約?冶金吊車能否正常運(yùn)行成為了主工藝生產(chǎn)線上的一道瓶頸。
2 滑觸線的工作原理
滑觸線是一種用于給移動設(shè)備供電的系統(tǒng)（滑動接觸的導(dǎo)線 ）?其結(jié)構(gòu)形式多樣?但總的原理如下：移動設(shè)備由于移動?需要不斷地變換位置?在不同的位置上?移動設(shè)備又要隨時獲得動力電源?否則就無法繼續(xù)移動。移動設(shè)備可以沿其運(yùn)行軌道平行敷設(shè)若干條導(dǎo)體?接通電源；在移動設(shè)備上安裝可以從導(dǎo)體上取電的集電器?當(dāng)設(shè)備移動時?集電器隨設(shè)備同步運(yùn)行?并隨時從導(dǎo)體上取得電源?以使設(shè)備繼續(xù)移動。這些導(dǎo)體和集電器組成的裝置就稱作滑觸線。
滑觸線主要用于各種起重運(yùn)輸機(jī)械?生產(chǎn)流水線等需移動供電的設(shè)施和場所。傳統(tǒng)的滑觸線形式多樣?多為有絕緣外套的安全滑觸線?只能適應(yīng)于一般的作業(yè)場合。熔煉車間由于屬于銅冶煉場所?導(dǎo)電粉塵、熱輻射、加上冶煉過程中產(chǎn)生的高溫飛濺物能直接與滑觸線表面接觸?固只能選用與之工況相適應(yīng)的移動供電設(shè)備－－－耐高溫剛體滑觸線。
3 使用現(xiàn)狀分析
經(jīng)過多年的故障跟蹤發(fā)現(xiàn)該滑觸線在使用過程中存在著以下問題：集電器碳刷磨損快更換頻繁；滑觸線導(dǎo)桿變形嚴(yán)重?需經(jīng)常調(diào)整?特別是冷熱換季期間；滑觸線導(dǎo)桿接觸表面磨損量大?約 2～4．6ｍｍ?而且有局部發(fā)紅現(xiàn)象。主要原因如下：為了保證良好的導(dǎo)電性能?集電器碳刷在滑動過程中與銅條之間必須保證良好的接觸?而滑動必然會造成接觸雙方的磨損問題。由于銅條的硬度較低并且不便于更換?因此集電器碳刷的硬度必須更低并且保持一個
足夠大的硬度差來保護(hù)銅條。同時為了保證銅條的使用壽命?其外型為一個矩形并且較短邊為接觸邊?這樣的結(jié)構(gòu)加劇了集電器碳刷的磨損。該集電器碳
刷的平均使用壽命約為 3個月?而每次更換碳刷均需自日本采購?交貨期長并且價格昂貴?每次更換時間約 4ｈ?嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。
4 選擇鋁／不銹鋼復(fù)合剛體滑觸線的優(yōu)點(diǎn)耐高溫剛體滑觸線可分為銅質(zhì)剛體滑觸線和鋁／不銹鋼復(fù)合剛體滑觸線兩種?銅質(zhì)剛體滑觸線又可分為銅導(dǎo)體 ＋鋼支架剛體滑觸線和銅導(dǎo)體 ＋鋁支架剛體滑觸線。
為了解決熔煉車間冶金吊車移動供電系統(tǒng)故障問題?我們進(jìn)行了大量的調(diào)研工作?并*終選擇了康穩(wěn)移動供電設(shè)備 （武漢 ）有限公司 （原武漢漢發(fā) ）生
產(chǎn)的鋁不銹鋼復(fù)合滑觸線作為其替代產(chǎn)品。鋁不銹鋼復(fù)合滑觸線使用了大截面的鋁型材作為導(dǎo)電基材?并在滑動接觸面上覆蓋有不銹鋼蓋子以保護(hù)鋁型材不被磨損。這種導(dǎo)電體的結(jié)構(gòu)與為地鐵供電的第三軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理完全相同?由于第三軌動供電系統(tǒng)已經(jīng)是非常成熟的產(chǎn)品?因此該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是成熟并可靠的。該產(chǎn)品具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）碳刷的壽命長?其一：不銹鋼的硬度比銅高（不銹鋼硬度為 ＨＢ≤200；銅的硬度為 ＨＢ≤56）?集電器碳刷的硬度也相應(yīng)的提高；其二：同容量的鋁不銹鋼復(fù)合滑觸線的滑動接觸面更大?在集電器與滑觸線導(dǎo)桿之間的預(yù)緊力相同的情況下?碳刷與滑觸線導(dǎo)桿之間的壓強(qiáng)變小。因此在同等使用條件下
鋁／不銹鋼復(fù)合剛體滑觸線集電器碳刷比銅質(zhì)的更耐磨。
（2）導(dǎo)桿耐磨性更好?選擇鋁／不銹鋼導(dǎo)桿的接觸面為不銹鋼?不銹鋼耐磨性比銅好。
（3）耐腐性更好、壽命更長?對比實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下：
耐腐率對比ＣＲ（ＩＳＯ9223）鋁／不銹鋼復(fù)合剛體滑觸線鋼基銅體剛體滑觸線環(huán)境等級 Ｃ1環(huán)境等級 Ｃ2環(huán)境等級 Ｃ3環(huán)境等級 Ｃ4環(huán)境等級 Ｃ5忽略不計ＣＲ≤0．60．6＜ＣＲ≤22＜ＣＲ≤55＜ＣＲＣＲ≤0．90．9＜ＣＲ≤55＜ＣＲ≤1212＜ＣＲ≤2525＜ＣＲ由于鋁和不銹鋼兩種材料具有良好的耐腐蝕性
能?因此在復(fù)雜環(huán)境下壽命更長。
（4）鋁不銹鋼滑觸線更輕?剛性好?更便于安裝維護(hù)。滑觸線上的能量損耗主要取決于導(dǎo)體的電阻?相對于銅導(dǎo)體而言?鋁的電阻率要稍大一些?但是可以通過增大鋁導(dǎo)體截面的方式來降低電阻。經(jīng)過測算?在達(dá)到相同電阻的情況下?鋁導(dǎo)體的截面將比銅導(dǎo)體的截面大 30％?但是重量只有其 1／2?不容易彎曲?其重量的減輕將大大降低日后維護(hù)的工作強(qiáng)度。
（5）投資成本低?銅的原材料價格是鋁的三倍以上?選用原裝日本進(jìn)口的銅質(zhì)剛體滑觸線的采購成本更高。
（6）維護(hù)成本大大降低?鋁不銹鋼滑觸線具有良好的耐腐性能?不銹鋼接觸面的耐磨性更高?極大地延長了維護(hù)周期?維護(hù)成本也會相應(yīng)地降低。
5 選用新的鋁不銹鋼復(fù)合滑觸線的實(shí)踐效果
（1）安裝方案：為降低噴爐造成的危害將剛體滑觸線改裝在吊車上面的屋架上；導(dǎo)桿接觸面向下?避免粉塵顆粒堆積在導(dǎo)桿接觸面?影響通電效果；為
降低感抗?在相線兩側(cè)安裝補(bǔ)償電纜。
（2）使用效果：
熔煉車間冶金吊車安裝鋁／不銹鋼復(fù)合剛體滑觸線后?運(yùn)行狀態(tài)良好?3年多來?沒有進(jìn)行一次檢修?確保了熔煉 3臺冶金吊車長時間的正常供電?為熔煉車間長周期生產(chǎn)提供了可靠保障?減低了剛體滑觸線的維護(hù)成本。
經(jīng)統(tǒng)計原集電器碳刷的平均使用壽命約為 3個月?共 3×6件?每年需更換 72件?進(jìn)口集電器 6000元／件?即集電器每年更換成本約 43萬元。改造后鋁／不銹鋼復(fù)合剛體滑觸線已使用 3年多?沒有更換一個集電器碳刷?僅此一項(xiàng)為工廠節(jié)約備件成本120萬元以上。
6 結(jié)論與展望
進(jìn)口備件國產(chǎn)化工作是一個不斷發(fā)展的課題?江西貴溪冶煉廠一期生產(chǎn)設(shè)備是全套從日本引進(jìn)的。因此?公司每年也需要花費(fèi)大量的外匯去購買進(jìn)口備件而且部分備件國外已經(jīng)停止生產(chǎn)?進(jìn)口備件手續(xù)煩瑣、交貨期長?且有延長和不穩(wěn)定的趨勢；部分進(jìn)口備件為成套制造商貼牌壟斷?價格更是上漲幅度大。這些不利因數(shù)都給設(shè)備維護(hù)人員、備件采購供應(yīng)管理、備件庫存控制管理等工作帶來了很大困難。長期以來?廠設(shè)備管理人員根據(jù)國內(nèi)技術(shù)裝備水平變化、備件技術(shù)要求難易程度、生產(chǎn)實(shí)踐使用效果好壞等情況?積極穩(wěn)妥地不斷推進(jìn)進(jìn)口備件的國產(chǎn)化工作?取得了明顯成效。
近年來?隨著國內(nèi)技術(shù)裝備水平和研發(fā)能力的不斷提高?給江銅集團(tuán)廠礦對外尋求備件國產(chǎn)化戰(zhàn)略合作伙伴提供了契機(jī)。選用鋁不銹鋼復(fù)合滑觸線的成功國產(chǎn)化只是其中的一個范例?它的意義并不僅僅是節(jié)約采購成本?更為重要的是?它打破了國外成套制造商壟斷進(jìn)口備件采購市場的局面?既是對關(guān)鍵進(jìn)口備件國產(chǎn)化的一個有益的嘗試?又是積極尋求國內(nèi)大中型企業(yè)進(jìn)行關(guān)鍵備件國產(chǎn)化開發(fā)的一個良好開端?更是江銅集團(tuán)公司進(jìn)口備件國產(chǎn)化工作的一項(xiàng)重要突破。
