張德康，劉 輝，劉 虎

（中國(guó)石油克拉瑪依石化分公司，新疆克拉瑪依 834003）

0 引言

在煉油化工行業(yè)中，抓斗是焦化裝置除焦工藝的核心設(shè)備，直接影響整個(gè)焦化裝置的高效、平穩(wěn)和長(zhǎng)周期運(yùn)行。煉化企業(yè)傳統(tǒng)的抓斗均采用拖纜滑車(chē)型工作方式，普遍存在故障頻繁，維修工作量大等問(wèn)題。某石化公司焦化裝置除焦池使用4臺(tái)BGZ16-31.5型橋式雙梁抓斗，據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2014年—2017年，4臺(tái)抓斗平均每年更換電纜等材料所需材料費(fèi)約為80萬(wàn)元人民幣，維保單位人工維護(hù)成本為每年71.15萬(wàn)元人民幣，兩項(xiàng)合計(jì)每年約150萬(wàn)元人民幣，運(yùn)行成本非常高，尤其是近幾年屢次發(fā)生電纜短路造成抓斗跳總閘的故障，對(duì)抓斗的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，每次故障后均對(duì)抓斗拖纜線(xiàn)進(jìn)行了大面積更換，但大修依然不能徹底解決故障率較高、安全隱患較大等問(wèn)題，對(duì)抓斗的正常使用造成了嚴(yán)重影響，進(jìn)而使得焦化裝置除焦工藝無(wú)法順利進(jìn)行。通過(guò)滑觸線(xiàn)裝置對(duì)焦化裝置除焦池抓斗進(jìn)行技術(shù)改造，相比較于傳統(tǒng)的拖纜技術(shù)，改造后的滑觸線(xiàn)裝置安全性能優(yōu)越、運(yùn)行穩(wěn)定性好，正常狀況下故障率非常低，基本可以實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。

1 抓斗改造前存在的主要問(wèn)題

（1）抓斗全部采用傳統(tǒng)的拖纜，安裝型式為角鋼整體焊接型。這種型式拖纜的最大缺陷是容易產(chǎn)生水平方向類(lèi)似S形、垂直方向類(lèi)似凹凸形的變形，拖纜一般在使用幾年后，角鋼容易出現(xiàn)非常突出的不均勻磨損和聯(lián)接頭脫焊，磨電塊的構(gòu)架常常被撞壞、固定拖纜的角鋼支架被撞彎變形，如果磨電塊的通道和磨電塊構(gòu)架支座的瓷瓶被撞裂，還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的供電電纜擊穿，造成供電線(xiàn)路被燒毀。

（2）拖纜支架的角鋼一般截面積都比較薄，滑線(xiàn)在變形比較嚴(yán)重的情況下會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的變形力，該變形力強(qiáng)度較大，很容易將絕緣瓷瓶破壞，甚至造成角鋼聯(lián)接頭部位的脫焊，對(duì)抓斗的正常操作使用造成嚴(yán)重不利影響。

（3）抓斗的使用一般都比較頻繁，拖纜在長(zhǎng)期移動(dòng)過(guò)程中非常容易產(chǎn)生軌道卡澀、電纜絕緣層被擠壓等現(xiàn)象，一旦電纜絕緣外皮破損會(huì)引起短路，造成打火花現(xiàn)象并導(dǎo)致小車(chē)總電源跳閘。

（4）焦化裝置除焦池的特點(diǎn)是水蒸氣大、濕度大、空氣中腐蝕性氣體濃度大，抓斗拖纜長(zhǎng)期處于這種工作環(huán)境，固定拖纜的角鋼支架和大車(chē)行走的軌道非常容易被銹蝕，銹蝕層引起供電線(xiàn)路導(dǎo)電性下降，容易造成抓斗大車(chē)電源頻繁跳閘。

2 滑觸線(xiàn)改造

2.1 改造關(guān)鍵技術(shù)

（1）采用安全式滑觸線(xiàn)技術(shù)，該技術(shù)的先進(jìn)性體現(xiàn)在：首先，完全取代了傳統(tǒng)的拖纜滑線(xiàn)，依靠集電器在H形不銹鋼槽內(nèi)滑行來(lái)獲得供電，導(dǎo)體供電可靠，電能質(zhì)量高，輸送電量大。其次，供電導(dǎo)體阻值很小、電流大、壓降小。再次，導(dǎo)體嵌入絕緣殼體的結(jié)構(gòu)，有效避免了單相接地、相間短路和人身觸電事故。

（2）安全滑觸線(xiàn)技術(shù)的供電主要由滑觸線(xiàn)總成承擔(dān)，其核心部件為滑觸線(xiàn)，主體由H形型材鑄造，內(nèi)部設(shè)計(jì)成上拱形，腔體內(nèi)部是不銹鋼材質(zhì)的V字形內(nèi)襯，內(nèi)襯耐磨性能優(yōu)良，不銹鋼內(nèi)襯與集電器的碳刷相互直接接觸，從而實(shí)現(xiàn)了滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)摩擦取電。與此同時(shí)，采用完全絕緣的工程塑料作為滑觸線(xiàn)外殼，安裝后不會(huì)有導(dǎo)電部分裸露，保證了滑觸線(xiàn)的安全。

（3）在滑觸線(xiàn)主體部分設(shè)計(jì)了伸縮縫，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)測(cè)繪，最終將熱膨脹伸縮縫的規(guī)格確認(rèn)為3 mm，并設(shè)計(jì)了按鈕進(jìn)行在線(xiàn)轉(zhuǎn)換，徹底解決了軌道熱脹冷縮易變形的難題。同時(shí)為了保證供電的連續(xù)性，伸縮縫處滑觸線(xiàn)采用軟銅線(xiàn)連接。

2.2 改造方案

2.2.1 滑觸線(xiàn)的選用

直流起重機(jī)的滑觸線(xiàn)大都采用方鋼；大中型起重機(jī)及焦?fàn)t的裝煤車(chē)、推焦車(chē)等一般選用鋼軌或角鋼；小型起重機(jī)課可以選用扁鋼、圓鋼等。焦化抓斗由于噸位大、使用環(huán)境惡劣，本次改造通過(guò)大量調(diào)研和討論，最終選擇銅質(zhì)滑觸線(xiàn)而非鋼制滑觸線(xiàn)，主要基于4點(diǎn)考慮。

（1）鋼質(zhì)滑觸線(xiàn)具有加工方便、一次性投資成本低等優(yōu)點(diǎn)，但存在導(dǎo)電率低、壓降大、能耗高等問(wèn)題。銅質(zhì)滑觸線(xiàn)相較而言具有很多優(yōu)點(diǎn)，如質(zhì)量更輕、載流量更大、導(dǎo)電率更高、維護(hù)便捷等，銅質(zhì)滑觸線(xiàn)更適用于大噸位吊車(chē)和高溫腐蝕等惡劣環(huán)境。

（2）銅質(zhì)滑觸線(xiàn)化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)。鋼質(zhì)滑觸線(xiàn)抗氧化性較差，在潮濕和腐蝕環(huán)境中很容易被腐蝕。鋼質(zhì)滑觸線(xiàn)一旦發(fā)生腐蝕，會(huì)產(chǎn)生氫氧化物，進(jìn)而破壞導(dǎo)線(xiàn)絕緣層，造成抓斗電機(jī)三相電流不平衡，嚴(yán)重時(shí)可能燒毀電機(jī)。銅的抗腐蝕性和耐高溫等化學(xué)特性都非常好，使用銅質(zhì)滑觸線(xiàn)可以避免此類(lèi)事故的發(fā)生。

（3）銅質(zhì)滑觸線(xiàn)物理特性?xún)?yōu)良。使用銅質(zhì)滑觸線(xiàn)可以顯著延長(zhǎng)滑觸線(xiàn)的使用壽命，對(duì)于提高煉油化工企業(yè)工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定性具有重要意義。目前，大部分煉廠的抓斗都使用鋼質(zhì)滑觸線(xiàn)，當(dāng)滑觸線(xiàn)長(zhǎng)度＞60 m，使用壽命超過(guò)3 a后，一般都很容易出現(xiàn)內(nèi)部鼓包外部偏移的變形現(xiàn)象，對(duì)抓斗的安全穩(wěn)定運(yùn)行非常不利。

（4）銅質(zhì)滑觸線(xiàn)的安裝與維護(hù)具有很多便捷性。銅的密度遠(yuǎn)大于鋼材，但銅和鋼的電阻率之比為1∶6.8，這說(shuō)明在通過(guò)同樣載流量的前提下，使用鋼質(zhì)滑觸線(xiàn)，支架體積比銅質(zhì)滑觸線(xiàn)要大的多。所以，銅質(zhì)滑觸線(xiàn)本身具備結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，施工安裝時(shí)方便且非常節(jié)省空間。

2.2.2 滑觸線(xiàn)的布置

本次改造滑觸線(xiàn)支架采用50 mm×50 mm×5 mm角鋼焊接，支撐點(diǎn)采取懸吊夾和緊固夾相互間隔安裝方式，前后大梁鉸點(diǎn)為0點(diǎn)，前后平均布置，間距為2 m。為了保證碳刷在過(guò)鉸點(diǎn)時(shí)不出槽，滑觸線(xiàn)在鉸點(diǎn)位置使用鉸點(diǎn)對(duì)接器進(jìn)行導(dǎo)向固定，抓斗前大梁滑觸線(xiàn)供電通過(guò)鉸點(diǎn)后大梁側(cè)的接線(xiàn)箱用電纜連接。

2.2.3 滑觸線(xiàn)的安裝

本次焦化裝置除焦池抓斗改造使用的滑觸線(xiàn)每根長(zhǎng)度為6 m，兩根滑觸線(xiàn)之間使用中間接頭進(jìn)行連接。由于整個(gè)除焦池跨度非常大，安全滑觸線(xiàn)的全長(zhǎng)大約為800 m，為了抵消滑觸線(xiàn)的熱脹冷縮效應(yīng)，考慮每隔180 m加裝一套延伸裝置。單根滑觸線(xiàn)在安裝時(shí)選擇使用角鋼支架，并將支架焊接在軌道鋼結(jié)構(gòu)上，之后安裝導(dǎo)電器，導(dǎo)電器的安裝要點(diǎn)是要求導(dǎo)電器與滑觸線(xiàn)在同一方向上，以保證導(dǎo)電器和滑觸線(xiàn)有良好的接觸。

2.2.4 滑觸線(xiàn)的壓降

由于除焦池的跨度大，滑觸線(xiàn)全線(xiàn)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此在設(shè)計(jì)安裝時(shí)必須充分考慮到供電電壓降的問(wèn)題?；|線(xiàn)的供電示意圖如圖1所示，其設(shè)計(jì)原則是首先根據(jù)抓斗的大小計(jì)算出額定電流，對(duì)滑觸線(xiàn)初步選型。其次是計(jì)算出抓斗啟動(dòng)時(shí)的最大啟動(dòng)電流，也就是啟動(dòng)電流峰值Imax，再根據(jù)電壓降進(jìn)行校驗(yàn)。

圖1 供電示意

2.2.5 滑觸線(xiàn)的檢修

傳統(tǒng)抓斗的維護(hù)工作量非常大，尤其是更換拖纜屬于高空臨邊作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)極高。本次通過(guò)滑觸線(xiàn)進(jìn)行改造后，巧妙地將多級(jí)母線(xiàn)全部集成在一根H形的滑觸線(xiàn)當(dāng)中，屬于組合安裝，當(dāng)某一根滑觸線(xiàn)出現(xiàn)故障，只需將其進(jìn)行更換，更換過(guò)程可以在線(xiàn)進(jìn)行，不影響工藝生產(chǎn)，同時(shí)由于滑觸線(xiàn)是標(biāo)準(zhǔn)件，維修人員無(wú)需高空作業(yè)，僅需在除焦池檢修通道上就可以快速拆裝，既安全又便捷。

3 結(jié)論

（1）原有的拖纜滑車(chē)極易發(fā)生拉傷、損壞電纜的故障，當(dāng)機(jī)械限位開(kāi)關(guān)失效時(shí)甚至?xí)D斷小車(chē)電纜，造成打火跳閘，具有非常大的安全隱患。采用滑觸線(xiàn)后代替了小車(chē)電纜，從而徹底解決了上述問(wèn)題。

（2）大大延伸了大車(chē)行程。原有的拖纜滑車(chē)電纜占據(jù)了相當(dāng)大的空間，抓斗大車(chē)無(wú)法行走至除焦池東西兩個(gè)端點(diǎn)，致使焦池東西兩側(cè)的焦炭無(wú)法抓取，給正常除焦工作帶來(lái)一定困難，改用滑觸線(xiàn)后徹底解決了這一難題，目前抓斗大車(chē)幾乎可以行走至除焦池東西兩端之外的極限位置。

（3）改造后大大降低了維修成本和維修難度。原拖纜損壞后需要更換整根120 mm2的銅芯電纜，成本高、難度大、耗時(shí)久。改造后滑觸線(xiàn)1根6 m，如有損壞可單獨(dú)在線(xiàn)更換，另外，如果由于暴曬、腐蝕等原因造成滑觸線(xiàn)外層絕緣部分損傷，只要內(nèi)層導(dǎo)電材料完好，僅需更換外層絕緣護(hù)套就可以處理故障，大大降低了維修成本和維護(hù)難度。

通過(guò)對(duì)某石化公司焦化除焦池抓斗的改造，徹底擺脫了抓斗過(guò)去安全隱患大、故障率頻繁、維修成本高、維護(hù)難度大的局面。本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)近1 a的實(shí)踐證明獲得了全面成功，說(shuō)明改造特別適合于焦化除焦池這種露天、環(huán)境惡劣的場(chǎng)合使用，是一個(gè)可值得全面推廣應(yīng)用的技術(shù)，對(duì)于其他煉油化工企業(yè)也具有借鑒意義。