移動式散料輸送設備供電裝置選用分析

移動式散料輸送設備已近廣泛應用在國民生產(chǎn)各行業(yè)，其各工作機構的驅(qū)動動力以及與地面控制系統(tǒng)的控制信號均需從地面指定位置傳輸至設備各單元。供電裝置是實現(xiàn)該功能的專有設備。目前，常用的供電裝置形式大致有以下六種，即電纜卷筒式、滑觸線式、滑車托纜式、拖鏈式、電纜排線車式和重錘式。其中只有電纜卷筒為有源自驅(qū)，即依靠自身驅(qū)動對電纜進行卷繞或纏放。其余皆靠移動設備本身對供電電纜或信號傳輸電纜拖動。各種供電裝置在散料輸送設備上均有不同范圍的應用。其實現(xiàn)的作用目的相同但各具特點。設計選型者或設備采購方應根據(jù)散料輸送設備不同工況、不同運行環(huán)境采用不同的供電裝置。才能保證設備安全可靠、經(jīng)濟的運行，從而達到*佳的運行效果。

1 供電裝置形式特點分析

1.1 電纜卷筒

電纜卷筒應用較早同時也較廣泛。但隨著應用條件的需求和科學技術不斷進步，電纜卷筒其結構和功能也發(fā)生了不同變化，目前根據(jù)卷盤動力驅(qū)動方式有變頻式、磁滯式、電動式和彈簧式四種類型 [1] 。電纜卷筒只適合于直線移動的散料輸送設備，根據(jù)移動距離的所纏繞電纜的長短，電纜卷筒又可分為單排卷盤式和多排滾筒式。國內(nèi)電纜卷筒廠家產(chǎn)品已經(jīng)基本滿足市場需求，但大型設備需要光纖傳輸信號的卷筒還主要采用進口產(chǎn)品，該產(chǎn)品原產(chǎn)地基本集中在德國和意大利兩大國家。

(1) 電動式電纜卷筒形式簡單，適用于卷取大規(guī)格的供電電纜或小規(guī)格長距離的供電電纜 , 該系列產(chǎn)品采用了液浸式摩擦傳動裝置和磁滯離合器為同步差速機構 , 保證了電纜卷筒收放電纜的速度始終與移動電氣設備速度同步。

(2) 變頻電纜卷筒 ：隨著變頻控制技術的發(fā)展，國際上采用優(yōu)良變頻電機及變頻器控制的驅(qū)動器帶動卷盤卷曲電纜，采用了新穎的、高集成度的控制理念，研制出性能的新型變頻電纜卷簡 

[2]，該卷筒卷纜速度及張力可調(diào)，有效解決卷筒失速及電纜拉斷問題，安全可靠性更高，及在實際應用中取得了良好的效果。

(3) 彈簧電纜卷筒 ：該卷筒引進了國際通用的發(fā)條式卷纜器技術 , 以蝸卷彈簧為動力 , 利用彈簧的儲能自動卷取電纜的機械裝置。具有供電簡單 , 操作安全可靠 , 電纜受力適中等特點，并且還具有張力恒定，電纜張力調(diào)節(jié)范圍大，用戶根據(jù)需要調(diào)節(jié)好張力后張力恒定 ；同步性能好，由于電纜卷筒具有良好的打滑性能，所以卷筒卷取速度與移動設備運行速度同步 ；自鎖性能佳，電纜卷筒的電機斷電時，為了使纏繞在筒上的電纜不滑落，設置具有自鎖性能的蝸輪付裝置等優(yōu)點。

(4) 磁滯式電纜卷筒 ：該卷筒通過磁滯電機產(chǎn)生磁耦合力使卷盤旋轉 , 其旋轉力可通過增減磁滯電機數(shù)量和磁耦間距調(diào)整大小，具有供電簡單 , 操作安全可靠 , 電纜受力均勻和大車行走同步性能好等優(yōu)點，是目前卷筒供電方式中應用較普遍的一種方式。

1.2 滑觸線供電裝置

該系統(tǒng)由滑觸線及集電器組成。產(chǎn)品適用于輸送行業(yè)的彎軌或直軌的移動供電，既可分段供電，又可滿足傳輸信號的要求，其快速拆裝設計，更為安裝及維護提供了方便。其導電主體的斷面根據(jù)不同需要可做成 H、M 或 C 等節(jié)能型式，整體的鋁或塑外殼，即可增加強度又適應低溫的冰雪環(huán)境。產(chǎn)品結構主要由軌道、集電器、懸吊夾、固定夾、端蓋、牽引臂、支架、組裝臂、熱膨脹補償單元和懸吊絕緣子等組成。

1.3 滑車式托纜

移動電纜滑車有軌道、電纜小車、電纜以及懸吊、固定等組件組合而成。該產(chǎn)品以其簡潔的結構、完備的性能被廣泛地應用于鐵路貨場、港口碼頭等起重運輸機械的移動供電和信號傳輸系統(tǒng)中，由于行走時靠牽引滑車對中間滑車的推拉，所以不適用長距離的供電。并且因空間所限，其懸垂量直接影響滑車數(shù)量。數(shù)量多容易造成卡堵和電纜互相摩擦現(xiàn)象，給安全運行帶來隱患。

1.4 拖鏈供電系統(tǒng)

拖鏈供電系統(tǒng)作為近幾年新興的移動供電方式，其優(yōu)點在于可以無源行走，被動拖拽。無噪音，可單股電纜布置。其材質(zhì)可分為鋼制或工程塑料，拖鏈的組成鏈板及其中的電纜皆可更換，免維修、運行穩(wěn)定可靠。適用于整機及設備內(nèi)部移動部件驅(qū)動機構的供電。國外生產(chǎn)廠家主要有德國和意大利，并且在國內(nèi)都有已授權的代理商 [3]。拖鏈供電形式的*大優(yōu)點是對電纜形式及斷面樣式無嚴格要求，并可多根排列，電纜不受拉力 ；當給設備進行降塵或噴淋需連續(xù)供水時，還可將供水水纜與電纜并列布置共用一根拖鏈，水管出口直接接入機上水箱，可實現(xiàn)一點定點供水或連續(xù)供水 ；便于根據(jù)需要增減電纜 ( 如光纜等 ) 且安裝迅速。

1.5 電纜排線車

電纜排線車供電與拖鏈供電相近，適應于移動距離較近且經(jīng)常往復直線行走的場合，一般只應用在設備機構間短距離供電，很少應用在主設備供電。

1.6 重錘式供電裝置

重錘式供電裝置是早期的一種比較原始的簡單供電方式，電纜卷盤通過采用鋼絲繩纏繞滑輪組方式，在鋼絲繩的一端纏繞卷盤，另一端用重錘式配重塊，始終給電纜卷盤提供拉力，隨著電纜長度的增長，重錘式配重塊需要非線性地快速增加，現(xiàn)在已開發(fā)成錐形卷盤的纏繞方式。其優(yōu)點是根據(jù)電纜長度及重量對其錐形卷盤的錐度變動，可真正實現(xiàn)恒拉力，即對電纜受力始終保持一致，是保護電纜的*佳方式。但受使用環(huán)境空間限制，應用較少。

2 目前應用廣泛幾種供電裝置優(yōu)缺點分析

2.1 電纜卷筒形式

電纜卷筒適用范圍*廣、形式多樣。但其卷取的供電電纜通常為多芯的扁電纜或圓電纜，作業(yè)工況要求該電纜應具有較小的彎曲半徑及足夠的抗拉強度，并適合多次卷取纏繞不變形。因此電纜在成本造價上相對昂貴。并需配備滑環(huán)裝置、驅(qū)動裝置、卷盤、動力及控制卷筒控制柜、防電纜拉斷的拉力保護裝置及相應的限位、鋪設電機及限位用的動力和控制電纜等附件，且電纜中間固定端還需配備地面翻轉裝置。同時因行走距離長而造成卷盤體積龐大，給整機結構布置也帶來極大的難度 [5]。

2.2 滑觸線供電裝置

滑觸線供電需配備具有一定安全高度的支架及復雜截面的型鋼導軌，當載流量或電壓不滿足時，還需配備銅母線或銅芯導線等做輔助線。易受溫差大影響造成軌道接觸擠壓或離縫甚至變形，另外，由于部分供電裝置處于全部或半裸狀態(tài)，故安全性較差 [4] 因此其缺點是安全性差，密封性差，不適用粉塵大尤其是鐵磁性粉塵場合。

2.3 拖鏈供電系統(tǒng)

拖鏈供電系統(tǒng)作為新興移動供電方式，*早應用在港口岸橋等集裝箱的起重設備的供電，尤其是工程塑料新材料的應用，使拖鏈具有耐腐蝕、重量輕等優(yōu)點，但其應用在散料輸送設備易出現(xiàn)設備撒料進入拖鏈空隙，特別是雨季或粘性物料，造成清理困難及拖鏈卡阻損壞等問題。另外長距離大口徑的拖鏈目前還主要依賴進口，成本造價昂貴，因此上述問題制約了該供電裝置在散料輸送設備上的推廣應用。

3 特殊工況供電裝置選用推薦

綜上所述，用戶在選擇移動式散料輸送設備供電裝置時，首先應著重考慮其安全性、可靠性和使用壽命，其次再考慮成本經(jīng)濟性。例如在一些特殊工況，供電裝置可以按下列方式選用 ：

（1）設備直線移動且距離較近，同時需要供電、供水等，可優(yōu)先考慮選用拖鏈供電方式。

（2）非直線移動設備供電或低溫寒冷或風力較大的地區(qū)，應優(yōu)先考慮使用滑觸線方式。

（3）粉塵特大，環(huán)境污染嚴重宜選用電纜卷筒方式，距離較長應選用多排滾筒式卷取方式。對于具體工程應探查工程實際設備運行環(huán)境，通過多次選型對照和并結合相近應用現(xiàn)場反饋經(jīng)驗，選取*適宜的供電裝置。