于伴丁,吳 敏

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠,江西貴溪 335424)

進(jìn)口冶金吊銅質(zhì)剛體滑線國產(chǎn)化替代問題探討

于伴丁,吳 敏

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠,江西貴溪 335424)

介紹貴溪冶煉廠熔煉車間主廠房3臺(tái)原日本引進(jìn)的65T冶金吊車移動(dòng)供電系統(tǒng)使用現(xiàn)狀,該系統(tǒng)故障頻繁、維護(hù)成本高。經(jīng)過研究比對(duì),綜合考慮結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、環(huán)境、采購和維護(hù)成本等因素后進(jìn)行國產(chǎn)化替代-選用鋁/不銹鋼復(fù)合剛體滑觸線,保障了主工藝生產(chǎn)線穩(wěn)定生產(chǎn)。

冶金吊車;滑觸線;集電器;長度;更換頻率;維護(hù)費(fèi)用

1 前言

貴冶廠熔煉車間主廠房65T冶金吊車移動(dòng)供電系統(tǒng)原型號(hào)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(dòng)設(shè)備供電的系統(tǒng)(滑動(dòng)接觸的導(dǎo)線),其結(jié)構(gòu)形式多樣,但總的原理如下:移動(dòng)設(shè)備由于移動(dòng),需要不斷地變換位置,在不同的位置上,移動(dòng)設(shè)備又要隨時(shí)獲得動(dòng)力電源,否則就無法繼續(xù)移動(dòng)。移動(dòng)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(dòng)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(dòng)時(shí),集電器隨設(shè)備同步運(yùn)行,并隨時(shí)從導(dǎo)體上取得電源,以使設(shè)備繼續(xù)移動(dòng)。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(dòng)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(dòng)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(dòng)過程中與銅條之間必須保證良好的接觸,而滑動(dòng)必然會(huì)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(gè)足夠大的硬度差來保護(hù)銅條。同時(shí)為了保證銅條的使用壽命,其外型為一個(gè)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(gè)月,而每次更換碳刷均需自日本采購,交貨期長并且價(jià)格昂貴,每次更換時(shí)間約4h,嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

注1:滑觸線銅條接觸面較窄注2:集電器碳刷溝槽狀磨損

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(dòng)供電系統(tǒng)故障問題,我們進(jìn)行了大量的調(diào)研工作,并最終選擇了康穩(wěn)移動(dòng)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(dòng)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,由于第三軌移動(dòng)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(dòng)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(duì)比實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下:

耐腐率對(duì)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(jí)C1環(huán)境等級(jí)C2環(huán)境等級(jí)C3環(huán)境等級(jí)C4環(huán)境等級(jí)C5忽略不計(jì)CR≤0.6 0.6

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)?；|線上的能量損耗主要取決于導(dǎo)體的電阻,相對(duì)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(jià)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(huì)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(tái)冶金吊車長時(shí)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(jì)原集電器碳刷的平均使用壽命約為3個(gè)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(gè)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(gè)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(jià)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(duì)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(gè)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(duì)關(guān)鍵進(jìn)口備件國產(chǎn)化的一個(gè)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(gè)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。

REFERENCES

[1] 任美珍.起重機(jī)受電滑觸線滑塊的改進(jìn)[M].設(shè)備管理與維修,2002,(1).

[2] 孫雙庫.集電器,中華人民共和國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局[B].1993.

[3] 王新.同跨多臺(tái)起重機(jī)公用大車滑觸線供電裝置的選型[M].甘肅科技縱橫,2009,(4).

On Sustitution of Domestic-made Sliding Contactor instead of I mportation

YU Ban-ding,WU Min
(Jiangxi Copper Corporation Guixi Smelter,Guixi 335424,Jiangxi,China)

This article introducesoperation situation ofmobile power suppy systemsof three 65tmetallurgical cranes imported from Japan in s meltingworkshop of Guixi Smelter,featuredwith high trouble frequency andmaitenance cost.Through trade-off study,Al/ SS compound sliding contactors are used as substitution so as to ensure stable production operation.

metallurgical crane;sliding contactor;collector;replace frequency;maintenance cost

TH21

:B

:1009-3842(2010)01-0082-03

2010-02-24