0 引言
起重机械在当前工业中应用广泛,数量也较多,常用种、类有桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、门座式起重机、桅杆式起重机等。这些起重机通常有一个共同的特点:起重机并不能长期处于一个位置上作业,而是在不同位置来回移动。因此除了部分起重机会使用电缆供电外,大多数起重机的供电通常是需要移动供电,目前常用的供电是用滑触式母线干线系统,即滑触线集成器供电。滑触线特点是稳定性好、导电能力强、安全性强[1-3]。当前对滑触线的研究也较多,例如黄容等[4]对起重机安全滑触线设计选型进行了研究,分别从机械强度要求、允许载流量要求、降低电压损失、伸缩缝装置等方面进行选型的分析;季敬能等[5]对桥式起重机使用四极滑触线的必要性进行了研究,研究表明针对现在通常使用的三级滑触线存在较大问题,应该对其改造使用四级滑触线即增加接地保护,从而保护起重机的安全使用;庄传盛等[6]发明了新型起重机用无接缝滑触线,该滑触线使用铜包铝复合导体,可以提高导电率、提高接触的可靠性,同时又具有耐腐蚀,性价比高等特点。以上参考文献是国内目前对滑触线的主要研究动向。
滑触线集电器连续运行性能的检测是一项精度要求较高的工作,测量精度会直接影响到产品质量检验结论,更可能对滑触线集电器安全性做出错误性的判断。而目前滑触线集电器连续运行性能的检测设备较少。为了更好地进行集电器连续运行性能的检验,保证测量的准确性,本文设计了一款精准高效的检测装置,解决了因依靠人工经验进行集电器连续运行性能检验而造成检测结果不准确的问题,促进了对滑触线集电器连续运行性能检验的科学性和严谨性,提高了检验效率、准确性和权威性,保障特种设备的安全。
1 滑触线工作原理及标准要求
滑触线对起重机的馈电主要通过集电器在金属导体上滑动并接触,从而使电能上车。滑触线主要由导轨和集电器组成[7]。导轨始终与电源相连,集电器又能在导轨上始终接触着,因此可以始终都与电源相连。目前使用的滑触线方式有刚性滑触线或型钢、安全式滑触线等[8]。
JB/T6391.1-2010 6.16规定:从产品中随机抽取试样不少于2件,以正常工作状态安装,连接点不少于1个,集电器通以50 Hz额定电流,多级绝缘防护型滑接输电导管或导线可采用单量电源串联方式,集电器以额定运行速度连续运行,通过连接点 20 000 次,且行走距离不少于 120 km 后,立即停止,用热电偶直接测量集电刷端部温度和检查装置性能[9]。同时根据JB/T6391.1-20105.5.9规定实验后的集电刷的极限温升符合表1要求。
2 滑触线集电器性能检测装置
为保障滑触线的正常使用,提升其使用寿命,需要对投入大批量产品进行检测,如载荷检验、温升检验等。目前对集电器连续运行性能的检测主要通过人工进行检测,存在安全隐患、检验周期长且检测的准确性难以得到保证。在实施起重机械产品质量检验中,绝缘防护型滑接输电装置的集电器连续运行性能检验是一项关键的检验测量工作。福建省起重机械产品质量检验中心设计了一套滑触线集电器性能检测装置。该检测装置便于测量、读取相关数据的集电器连续运行性能检测。其技术路线如图1所示。
该装置的关键点在于设计一个自动行走小车,该检测小车可实现往复运动、运行距离测量、运行圈数计数、速度调节等功能。同时在装置上设置有温度测量装置,该装置可以用于测量集电刷端部温度。整体装置如图2所示。滑触线集电器性能检测装置工作原理如下。
(1)将需要检测的滑触线截取4 m,将头尾分别固定于工作台两端的固定装置上,如图3所示,固定端上需要将电源接上四级滑触线上,保证滑触线可以实现馈电的功能。
(2) 将小车上的集电器分别固定于滑触线上的三相电源槽中,并将温度传感器放置于滑触线上,用于为小车提供电源并测控温度,如图4所示。
(3) 将小车手动开至轨道的*左侧,待得一切恢复正常后,调整小车的调速装置使其调整至需要试验的速度 (例如普通单梁起重机大车运行速度为0.3 m/s) 启动小车自动运行程序,该程序运行后,小车将从左侧向右侧运行到达*右侧限位装置时触碰小车上的电气开关,如图5所示,此时程序将使小车改变方向由右向左运行,到达*左侧限位装置后同时触发小车上的电气开关再次改变运行方向,如此往复运动。
两个极限位置之间的距离为 3 m (即测试距离为 3 m),其中一个往返过程计数器计数为 1,如此往复运动,当计数器到达 20 000次 (行走距离为120 km) 后小车停止运行,同时读取温度传感器上的数值,并对比表1数值。
滑触线集电器性能检测装置试验时注意事项:(1) 试验时必须将地线也接至滑触线上,保证试验时的安全;(2) 试验时间较长但试验时必须保证试验人员始终在现场;(3) 如试验中途出现停车情况则试验人员必须待试验环境恢复试验前才能进行检查。
3 实验结果
实验使用 2 种不同材质的滑触线集电器,分别是铜质和铝合金质,铝合金质使用某品牌型号为 DMHX 型室内外耐用性起重机供电铝合金线安全滑触线;铜质使用的是某品牌型号为 CT 系列起重机用裸铜滑触线。对这 2 种滑触线使用该检测装置进行测试,试验中小车中途无停车故障,其可靠性验证符合要
求。具体测试后温度和温升如表 2 所示 (实验时室温为27 ℃)。
4 结束语
滑触线集电器是起重机设备中常见的馈电装置,为检测和考核滑触线集电器的稳定情况、耐磨以及工作温度情况,本文设计了一款绝缘防护型滑触线集电器连续运行性能检测装置。该装置工作原理:调整小车运行速度,启动自动运行程序,小车自动运行,到达极限位置后改变小车运行方向,小车反向运行,到达极限位置后再次反向,直至运行20 000次后停止运行,读取温度数值对比标准。该装置的特点是结构简单、便于操作、自动运行,可以有效取代人工测试带来的种种不便,提高起重机产品质量检测的检验能力并提高工作效率。