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各行業，其各工作機構的驅動動力以及與地面控制系統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，即依靠自身驅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散料輸送設備不同工況、不同運行環境采用不同的供電裝置。才能保證設備安全可靠、經濟的運行，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生了不同變化，目前根據卷盤動力驅動方式有變頻式、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。國內電纜卷筒廠家產品已經基本滿足市場需求，但大型設備需要光纖傳輸信號的卷筒還主要采用進口產品，該產品原產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，適用于卷取大規格的供電電纜或小規格長距離的供電電纜 , 該系列產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展，國際上采用優良變頻電機及變頻器控制的驅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，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，電纜張力調節范圍大，用戶根據需要調節好張力后張力恒定 ；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點。

(4) 磁滯式電纜卷筒 ：該卷筒通過磁滯電機產生磁耦合力使卷盤旋轉 , 其旋轉力可通過增減磁滯電機數量和磁耦間距調整大小，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

該系統由滑觸線及集電器組成。產品適用于輸送行業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不同需要可做成 H、M 或 C 等節能型式，整體的鋁或塑外殼，即可增加強度又適應低溫的冰雪環境。產品結構主要由軌道、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量。數量多容易造成卡堵和電纜互相摩擦現象，給安全運行帶來隱患。

1.4 拖鏈供電系統

拖鏈供電系統作為近幾年新興的移動供電方式，其優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、運行穩定可靠。適用于整機及設備內部移動部件驅動機構的供電。國外生產廠家主要有德國和意大利，并且在國內都有已授權的代理商 [3]。拖鏈供電形式的*大優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，可實現一點定點供水或連續供水 ；便于根據需要增減電纜 ( 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，現在已開發成錐形卷盤的纏繞方式。其優點是根據電纜長度及重量對其錐形卷盤的錐度變動，可真正實現恒拉力，即對電纜受力始終保持一致，是保護電纜的*佳方式。但受使用環境空間限制，應用較少。

2 目前應用廣泛幾種供電裝置優缺點分析

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。并需配備滑環裝置、驅動裝置、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，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

拖鏈供電系統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、重量輕等優點，但其應用在散料輸送設備易出現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，應優先考慮使用滑觸線方式。

（3）粉塵特大，環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境，通過多次選型對照和并結合相近應用現場反饋經驗，選取*適宜的供電裝置。