本鋼板材煉鋼廠新接受跨吊車滑觸線持續(xù)出現(xiàn)縱向單方向竄動(dòng)，已嚴(yán)重威脅吊車運(yùn)行安全。該問(wèn)題產(chǎn)生的原因涉及生產(chǎn)工藝、滑觸線的設(shè)計(jì)安裝及吊車集
電器選型等諸多方面，本文依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)和科學(xué)分析，找出了導(dǎo)致故障的真正原因，提出了有效的解決方案，并循序漸進(jìn)地開(kāi)展整改，取得了良好效果。
問(wèn)題的出現(xiàn)
接受跨區(qū)域工藝條件
煉鋼廠新接受跨區(qū)域全長(zhǎng)近400 m，由薄板坯鑄機(jī)(BSP)接受跨和大板坯鑄機(jī)(WSC)接受跨兩個(gè)區(qū)域組成，兩區(qū)域處于貫通狀態(tài)。其中有260 t冶金鑄造起重機(jī)5臺(tái)，采用側(cè)壓式銅質(zhì)剛體滑觸線供電(三相四線制，AC 3 kV)。其前道工序的7臺(tái)轉(zhuǎn)爐均處于薄板接受跨側(cè)(南側(cè))，2臺(tái)電爐和2臺(tái)RH處理位也處于南側(cè)區(qū)域，而承擔(dān)主要生產(chǎn)任務(wù)的6#、7#大板坯鑄機(jī)處于北側(cè)區(qū)域。因此，幾臺(tái)260 t吊車長(zhǎng)期處于從南側(cè)區(qū)域吊起重鋼水包，為北側(cè)2臺(tái)大板坯鑄機(jī)上罐，然后
將空鋼水包吊運(yùn)回南側(cè)區(qū)域，作業(yè)方式見(jiàn)圖1。
滑觸線縱向竄動(dòng)導(dǎo)致突發(fā)設(shè)備故障
2013年4月27日，天氣變化較大，氣溫陡然提升10 ℃，大板坯接受跨區(qū)域B相滑觸線產(chǎn)生向下拱彎變形，滑觸線接頭處的連接板折斷，在此作業(yè)的6#260 t吊車的2相集電器變形損壞，導(dǎo)致整個(gè)區(qū)域生產(chǎn)熱停達(dá)3 h。
滑觸線發(fā)生縱向竄動(dòng)的范圍與危害
通過(guò)在滑觸線上做標(biāo)記點(diǎn)與定期測(cè)量變化量的方法，發(fā)現(xiàn)滑觸線存在整體縱向單方向向北竄動(dòng)的現(xiàn)象。該竄動(dòng)致使大板坯區(qū)域滑觸線3個(gè)溫度補(bǔ)償器的補(bǔ)償余量消失，滑觸線無(wú)法將因溫度急劇變化而產(chǎn)生的應(yīng)力消化掉，*終導(dǎo)致故障。竄動(dòng)主要出現(xiàn)在4#傾翻機(jī)上方至4#鑄機(jī)對(duì)面100 m的區(qū)域內(nèi)。北部的滑觸線被該區(qū)域滑觸線頂著走，易彎曲變形；南部的滑觸線被該區(qū)域滑觸線拖著走，易發(fā)生連接板斷裂，見(jiàn)圖1。
從出現(xiàn)故障之日起，A相、B相滑觸線的竄動(dòng)一直持續(xù)發(fā)生，*大累計(jì)竄動(dòng)距離曾達(dá)400 mm左右，*大竄動(dòng)速度為1.2 mm/d。持續(xù)的竄動(dòng)造成了滑觸線頻繁出現(xiàn)拱彎變形、連接板斷裂、供電電纜拉伸受力、瓷瓶損壞、吊車集電器損壞、集電器推車變形開(kāi)焊等故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2013年4月至2014年12月，該區(qū)域滑觸線竄動(dòng)共導(dǎo)致熱停故障9起，其中造成嚴(yán)重生產(chǎn)熱停3起，故障臺(tái)時(shí)1048 min，所幸沒(méi)有造成相間短路(若3000 V電壓發(fā)生短路，后果不堪設(shè)想)。
而且，為了控制其劣化趨勢(shì)，在21個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，被迫開(kāi)展檢修調(diào)整32次，區(qū)域性停機(jī)檢修合計(jì)51 h，對(duì)連鑄機(jī)的生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的影響。
原因分析
吊車車體偏移是造成滑觸線竄動(dòng)的主因
吊車由南向北行駛吊運(yùn)重鋼水包260 t，吊車由北向南行駛吊運(yùn)空鋼水包85 t，則吊車在往復(fù)運(yùn)行時(shí)吊車輪壓的比值為260:85=3.06，即目前煉鋼廠新接受跨吊車的作業(yè)方式造成了吊車輪壓在往復(fù)運(yùn)行中相差3倍以上。
根據(jù)吊車梁設(shè)計(jì)分析，吊車在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)吊車梁將產(chǎn)生豎向載荷(P)、橫向載荷(T)及縱向載荷(TL)。根據(jù)吊車橫向載荷(T)公式[1]：
T=α2Fkmax (1)
其中，α2為系數(shù)，一般軟鉤吊車取0.1；Fkmax為吊車*大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值。吊車所受橫向載荷與吊車輪壓成正比，即在新接受跨吊車往復(fù)作業(yè)時(shí)，吊車對(duì)滑觸
線側(cè)吊車梁的橫向壓力的變化在3倍以上。
因此，處于吊車滑觸線側(cè)吊車梁下方的集電器(如圖2)則表現(xiàn)為：吊車吊運(yùn)重鋼水包由南向北行駛時(shí)，受橫向載荷加大的影響，集電器對(duì)滑觸線的壓力同加大。而吊車在吊運(yùn)空鋼水包由北向南行駛時(shí)，橫向載荷減小，集電器對(duì)滑觸線的壓力同比減小。因此，吊車在往復(fù)作業(yè)的過(guò)程中存在一個(gè)由南向北連續(xù)搟動(dòng)滑觸線的作用，從而導(dǎo)致了滑觸線的向北竄動(dòng)。
通過(guò)對(duì)2#260 t吊車和5#260 t吊車車輪在運(yùn)行中產(chǎn)生的偏移現(xiàn)象分析，也充分證實(shí)了吊車往復(fù)作業(yè)時(shí)車體載荷不平衡的移動(dòng)方式是滑觸線出現(xiàn)縱向向北竄動(dòng)的主要原因，見(jiàn)圖2。
滑觸線在安裝過(guò)程中存在偏差過(guò)大問(wèn)題經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，大板坯區(qū)域的滑觸線在僅70 m長(zhǎng)的范圍內(nèi)偏差超出了40 mm，而薄板坯區(qū)域的滑觸線也存在凹陷現(xiàn)象，偏差超20 mm，超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(10 mm)[2]。由于存在滑觸線在安裝過(guò)程中存在偏差過(guò)大的情況，260 t吊車集電器壓力的調(diào)整以滿足滑觸線*大凹陷處為準(zhǔn)。因此，當(dāng)?shù)踯囆旭偟交|線凸出區(qū)域時(shí)，集電器的壓力就會(huì)過(guò)大，搟壓現(xiàn)象更加明顯。經(jīng)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，兩凹陷區(qū)域之間的相對(duì)突出區(qū)域也是滑觸線竄動(dòng)的“重災(zāi)區(qū)”。
環(huán)境溫度的突變是*終導(dǎo)致設(shè)備故障的誘因
隨著溫度的變化滑觸線會(huì)出現(xiàn)脹縮現(xiàn)象，滑觸線間會(huì)有溫度應(yīng)力產(chǎn)生，該溫度應(yīng)力與集電器的搟壓力形成合力。若溫度短時(shí)間內(nèi)驟然變化，溫度應(yīng)力突然增大，達(dá)到無(wú)法通過(guò)竄動(dòng)而消除時(shí)，滑觸線就會(huì)出現(xiàn)斷裂或拱彎。一般是在4#鑄機(jī)以南的薄板區(qū)域出現(xiàn)斷裂，在6#鑄機(jī)對(duì)面附近區(qū)域出現(xiàn)拱彎。因此可以說(shuō)，溫度的驟然變化是*終導(dǎo)致故障發(fā)生的“*后一根稻草”。
解決方案
對(duì)滑觸線安裝偏差較大的區(qū)域進(jìn)行矯正調(diào)直針對(duì)滑觸線的安裝偏差，在大板坯鑄機(jī)區(qū)域和薄板坯鑄機(jī)區(qū)域各劃定了1個(gè)偏差較大的區(qū)域作為調(diào)整矯直區(qū)，將設(shè)計(jì)制作的8~20 mm厚電木墊板加墊到瓷瓶根部，以消除滑觸線的凹陷使其平直。
對(duì)吊車集電器進(jìn)行姿態(tài)矯正及壓力調(diào)整
滑觸線矯直后，可對(duì)吊車的集電器進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保每臺(tái)吊車集電器的4相壓力一致，并在保證運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，*大程度地減小對(duì)滑觸線的壓力，使集電器壓力更趨于合理。
降低電刷摩擦力和增大滑觸線竄動(dòng)阻力
滑觸線發(fā)生竄動(dòng)，從力學(xué)的角度分析，是滑觸線竄動(dòng)阻力小于吊車集電器的搟壓力而導(dǎo)致的，因此，應(yīng)從降低集電器電刷的摩擦力(即集電器的搟壓力)和
增大滑觸線的竄動(dòng)阻力這兩方面入手予以解決。
260 t吊車集電器電刷的材質(zhì)為J164，其摩擦阻力大，對(duì)滑觸線搟壓明顯。重新設(shè)計(jì)材質(zhì)為J201的電刷包括銅托板，在保證原有電刷強(qiáng)度不變的條件下，具有重量輕、耐磨性好和摩擦阻力小的特點(diǎn)。若替換J164電刷，既能減緩滑觸線的竄動(dòng)，更可以大幅降低運(yùn)行成本90%，具體參數(shù)比較見(jiàn)表1。
滑觸線支架上的瓷瓶固定端與滑觸線為間隙接觸，其壓板緊固到極限位置時(shí)，接觸線橋架與固定端之間仍有間隙，對(duì)滑觸線的竄動(dòng)阻力較小。重新設(shè)計(jì)壓板，使其能夠起到緊固滑觸線增大竄動(dòng)阻力的作用，效果見(jiàn)圖3。
實(shí)施效果
滑觸線矯直措施的實(shí)施及效果
2014年6月進(jìn)行了滑觸線矯直調(diào)整，施工歷時(shí)7 h，累計(jì)矯直滑觸線70 m，調(diào)整瓷瓶80多個(gè)，加墊墊板112塊，使該區(qū)域滑觸線偏差小于±5 mm。
滑觸線矯直后滑觸線竄動(dòng)現(xiàn)象有所減緩，其中：A相滑觸線的平均竄動(dòng)速度由調(diào)整前的1.1 mm/d，下降為0.7 mm/d；B相滑觸線則由調(diào)整前的1 mm/d，下
降為0.5 mm/d。
吊車集電器壓力調(diào)整后效果明顯
在滑觸線矯直完成后，又將260 t吊車的集電器向后調(diào)整10~20 mm，適當(dāng)減少了集電器對(duì)滑觸線的壓力。該項(xiàng)措施實(shí)施后，滑觸線竄動(dòng)速度明顯降低。其中，A相滑觸線的平均竄動(dòng)速度下降為0.5 mm/d，B相滑觸線則下降為0.28 mm/d。
新型電刷和壓板的使用基本解決了滑觸線竄動(dòng)問(wèn)題
新型集電器電刷在吊車A相集電器上進(jìn)行了試用，使用后A相滑觸線竄動(dòng)速度下降了50%。與此同時(shí)，將滑觸線主要竄動(dòng)區(qū)域內(nèi)的瓷瓶固定端壓板替換為新設(shè)計(jì)的壓板，采取每隔一個(gè)支架替換一個(gè)新壓板的方式(考慮溫度應(yīng)力的釋放)。措施實(shí)施完畢后，經(jīng)過(guò)10個(gè)多月(至2015年12月)的連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)，滑觸線單向竄動(dòng)現(xiàn)象再未發(fā)生。
逐步整改*終徹底解決了滑觸線竄動(dòng)問(wèn)題
該設(shè)備問(wèn)題因涉及新接受跨4臺(tái)連鑄機(jī)、5臺(tái)大型吊車的穩(wěn)定運(yùn)行，為了避免因整改失誤而對(duì)生產(chǎn)造成**影響，遵循了先易后難，邊整改，邊監(jiān)控，邊分析論證，邊調(diào)整方案的方式。每一階段整改措施在落實(shí)后，都設(shè)置了1~2個(gè)月的監(jiān)控期，用以檢驗(yàn)整改效果，并針對(duì)效果調(diào)整下一階段整改方案。在上述措施逐步落實(shí)后，新接受跨吊車滑觸線的竄動(dòng)問(wèn)題*終得到了徹底解決。考慮到該區(qū)域滑觸線受力沒(méi)有發(fā)生根本改變，因此又在該區(qū)域增設(shè)滑觸線支架30套(將原有3 m的支架間距縮短為1.5 m)以強(qiáng)化滑觸線的穩(wěn)定性。
結(jié)束語(yǔ)
1) 煉鋼廠新接受跨區(qū)域特有的生產(chǎn)工藝造成了吊車作業(yè)時(shí)滑觸線受力的不平衡，成為了誘發(fā)設(shè)備故障的主因。
2) 吊車滑觸線的安裝精度是確保滑觸線投產(chǎn)后安全穩(wěn)定運(yùn)行的先決條件，而吊車集電器電刷的型式和材質(zhì)的選擇也應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝條件而定。
3) 通過(guò)采取：滑觸線矯直、集電器減壓、電刷改型及壓板增壓等綜合措施，有效解決了滑觸線的竄動(dòng)問(wèn)題。
此問(wèn)題的解決雖歷時(shí)兩年，但也充分證明了即使現(xiàn)場(chǎng)工藝布局不盡合理或受外部因素影響，但若能及時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)信息，準(zhǔn)確地找到設(shè)備劣化的根源，并科學(xué)地開(kāi)展整改，再?gòu)?fù)雜的設(shè)備問(wèn)題也能夠解決。在本次設(shè)備問(wèn)題的解決過(guò)程中積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)在冶金企業(yè)中發(fā)揮重要作用的大型鑄造起重機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和滑觸線的維護(hù)具有重要意義。
