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作者：周芳 ，薛臘梅，李文波（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了冷軋產(chǎn)線的幾種移動(dòng)設(shè)備，幾種常見的移動(dòng)供電通信方式：電纜拖鏈、安全滑觸線、電纜卷筒、無線通信等，并結(jié)合冷軋產(chǎn)線的實(shí)際工況，比較了這幾種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，最后給出了選型建議。

關(guān)鍵詞：冷軋線；移動(dòng)設(shè)備；供電方式；通信方式

Abstract: This paper briefly introduces several mobile devices of  cold rolling production line and several common mobile power  supply communication modes: cable drag chain, safe trolley, cable  reel, wireless communication, etc. Combined with the advantages  and disadvantages of these several modes according to the actual  working conditions of cold rolling production line, this paper  finally gives some suggestions for selection.

Key Words:  supply mode; Communication mode Cold rolling production line; Mobil

1　引言

冷軋產(chǎn)線是鋼鐵廠的最后一段工序，主要包括酸軋、連退、鍍鋅等主要產(chǎn)線，以及重卷包裝等輔助機(jī) 組。對(duì)熱軋下線的鋼卷進(jìn)行精軋、退火、涂鍍等后處理，除爐區(qū)外，大部分設(shè)備在常溫下運(yùn)行。常見需要外部供電通信的移動(dòng)設(shè)備包括運(yùn)卷梭車、上卷小車、下卷小車、換輥小車、活套車、天車等。

移動(dòng)設(shè)備一般在固定的軌道上按照固定的方向移動(dòng)，供電和通信電纜不能采用固定方式敷設(shè)，需要根據(jù)工況特殊考慮。目前比較成熟而且在冷軋產(chǎn)線應(yīng)用較多的供電通信方式主要有電纜拖鏈、安全滑觸線、電纜卷 筒、無線等。

2　常用的移動(dòng)供電通信方式

2.1　電纜拖鏈

電纜拖鏈，通常又稱為坦克鏈，由拖鏈、導(dǎo)軌、滑槽、支架、浮動(dòng)頭等部件組成。將電纜穿入鏈條內(nèi)部的孔洞，并將其整體放置于帶有導(dǎo)軌的特殊滑槽上。一端固定在設(shè)備行程中間位置的進(jìn)線端處（一般由地面埋管或橋架引出），另一端固定在移動(dòng)設(shè)備上隨著設(shè)備運(yùn)行，整個(gè)電纜隨拖鏈在移動(dòng)設(shè)備的拖動(dòng)下一起在滑槽中移動(dòng)。實(shí)際配置長(zhǎng)度為行程的1/2加上一定的安全余量即可。

拖鏈的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)放置大量的不同電壓等級(jí)的電纜、光纖、管線，拖鏈本身的結(jié)構(gòu)對(duì)電纜也有一定的保護(hù)作用，對(duì)電纜的彎曲性能要求較大，抗拉性要求一般?？梢杂糜诠╇姾屯ㄐ牛瑹o中間斷點(diǎn)，傳輸穩(wěn)定。

但是拖鏈安裝對(duì)位置空間有特定要求，受制于本身結(jié)構(gòu)和彎曲半徑的影響，適合于運(yùn)動(dòng)距離較短的場(chǎng)合 （通常20m以內(nèi)，距離越長(zhǎng)，拖鏈體積越大），也只適用于前后上下運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。另外，拖鏈制作完成以后，開孔大小已固定，也限定了電纜的外徑尺寸。

2.2　電纜卷筒

電纜卷筒由驅(qū)動(dòng)裝置、卷盤、動(dòng)力及控制卷筒控制柜、中心集電器、防電纜拉斷的拉力保護(hù)裝置及相應(yīng)的限位、鋪設(shè)電機(jī)及限位用的動(dòng)力和控制電纜等組成。是為大型移動(dòng)設(shè)備同步提供動(dòng)力電源、控制電源、控制信號(hào)和自動(dòng)卷取電纜的機(jī)械設(shè)備。根據(jù)原理結(jié)構(gòu)，分為彈力式、重錘式、磁耦合式、磁滯式、變頻控制式。

電纜一端固定在地上，一端固定在移動(dòng)設(shè)備的卷筒上，通過卷筒設(shè)備內(nèi)的滑刷消解旋轉(zhuǎn)力，連接到移動(dòng)設(shè)備上需要供電通信的部位。隨著移動(dòng)設(shè)備的前進(jìn)后退，卷筒電機(jī)收緊或放松，卷筒自動(dòng)將電纜卷起或放出。

電纜卷筒的優(yōu)點(diǎn)是：供電方面，可以采用高壓電纜作為卷筒用電纜，所以可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大負(fù)荷供電，一般最大運(yùn)行距離500m；在通訊方面，可以采用多芯電纜、以太網(wǎng)線或者DP電纜等，傳輸內(nèi)容比較多。

電纜卷筒的缺點(diǎn)是：（1）由于是靠電機(jī)拉力卷起或者放下電纜，對(duì)電纜的抗拉強(qiáng)度要求較高，通常為特制，造價(jià)較高；（2）電纜在地上反復(fù)地拖放彎折、人踩車壓，經(jīng)常折斷、磨損，需要定期更換。且由于通信電纜比如DP電纜和以太網(wǎng)線較細(xì)，本身抗拉強(qiáng)度低， 如果卷筒拉力設(shè)置不合適，更容易斷裂；（3）因滑刷對(duì)低電壓信號(hào)有較強(qiáng)的衰減效應(yīng)，在傳輸?shù)碗妷盒盘?hào)時(shí)，必須增加一些必要的信號(hào)通訊處理設(shè)備；（4）為了不引起電纜纏繞，每個(gè)卷筒通常只能安裝一根電纜，造價(jià)較高，不適合于電纜連接較多的場(chǎng)合；（5）也只適用于單軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。

2.3　安全滑觸線

安全滑觸線由導(dǎo)軌、集電器、護(hù)套及連接件組成?；€導(dǎo)軌是固定部分，與電源相接，常導(dǎo)軌由單長(zhǎng)4m/根的電纜連接而成。集電器與移動(dòng)設(shè)備連接，可在滑線軌道上滑動(dòng)并接觸良好。目前普遍采用安全滑觸線，在防護(hù)等級(jí)、絕緣方面有很大改進(jìn)，安全可靠。

安全滑觸線的優(yōu)點(diǎn)是架線簡(jiǎn)單，可以沿著設(shè)備運(yùn)行方向敷設(shè)，直線或者彎曲，每段可以單獨(dú)更換，安裝檢修維護(hù)方便，費(fèi)用低。

主要缺點(diǎn)：（1）不能夠傳送較高等級(jí)電壓，供電距離受空間與壓降限制；（2）在粉塵較多的不利工況下，滑觸線內(nèi)積聚粉塵造成滑觸線集電器與導(dǎo)軌接觸不良，會(huì)出現(xiàn)電源欠相問題；（3）集電器碳刷長(zhǎng)期磨損，在使用到一定時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生火花、放炮現(xiàn)象，需要頻繁更換集電器；（4）在通訊方面，受空間與壓降限制，通訊的芯線不能夠太多，而且距離太遠(yuǎn)的話，信號(hào)有較強(qiáng)的衰減。

2.4　無線通信

在許多情況下，受地理環(huán)境和工作內(nèi)容的限制，有線傳輸?shù)牟季€工程非常不便，施工周期長(zhǎng)，甚至根本無法實(shí)現(xiàn)。采用無線網(wǎng)可以擺脫物理線纜路由的束縛，無須挖溝埋管、鋪設(shè)橋架線纜，安裝周期短。而且無線通信組網(wǎng)靈活，可擴(kuò)展性好，安裝快速，可以迅速將新的設(shè)備加入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，不需要單獨(dú)再鋪設(shè)線纜、增加通信設(shè)備，一次性投資，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。

無線通信已經(jīng)是一項(xiàng)非常成熟的技術(shù)，在各個(gè)行業(yè)已被廣泛地應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，帶寬和性能越來越高，頻率主要有2.4GHz和5.8GHz兩種，傳輸速率從11Mbps到100Mbps，甚至到1000Mbps。借助中繼站或者運(yùn)營(yíng)商的5G網(wǎng)絡(luò)，理論上沒有距離限制。

無線網(wǎng)絡(luò)具有建設(shè)快、投資少、組網(wǎng)靈活、傳輸距離遠(yuǎn)、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，帶寬大，傳輸內(nèi)容豐富，可以傳輸語音和視頻。

但是在現(xiàn)有條件下只能夠作為通信方式，無線輸電技術(shù)不成熟。電磁干擾和障礙物屏蔽造成的信號(hào)衰減也是很多現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常遇到的難題。

3　冷軋產(chǎn)線實(shí)際應(yīng)用

3.1　上卷小車、下卷小車、梭車

這幾類小車一般都在地面，用于將鋼卷運(yùn)送到指定鞍座，主要運(yùn)動(dòng)方式是前進(jìn)、后退、上升、下降。由于小車本身不大，沒有足夠空間使用電纜卷筒的方式。通常采用電纜拖鏈，安裝在地下區(qū)域。如果地下區(qū)域空間受限，可以在槽溝內(nèi)沿著運(yùn)動(dòng)方向敷設(shè)滑線，減少占地。但是多個(gè)小車在同一軌道上運(yùn)行，控制程序出錯(cuò)容易發(fā)生碰撞，鋼卷擺放不穩(wěn)也有一定的翻倒風(fēng)險(xiǎn)，都可能會(huì)對(duì)地下電纜拖鏈造成破壞，修復(fù)更換困難，這就需要日常加強(qiáng)檢查和維護(hù)。

3.2　活套車

根據(jù)活套型式的不同（立式或者臥式），有水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)兩種方式，當(dāng)距離較長(zhǎng)（每層v> 50~100m，4~6層），電纜拖鏈不適用。活套車上一般安裝有帶鋼糾偏裝置，需要供電和通信，活套區(qū)域?yàn)榉忾]土建結(jié)構(gòu)，空間緊張，電纜卷筒方式也不適用。一般采用安全滑觸線，沿活套車運(yùn)動(dòng)方向在頂部土建結(jié)構(gòu)上敷設(shè)?；钐變?nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，張力變化導(dǎo)致帶鋼凸起或者斷帶時(shí)，都會(huì)剮蹭或拍打到滑線裝置，造成損壞。由于滑線是多段連接，查找到哪段損壞耗時(shí)較長(zhǎng)，不過可以根據(jù)傳輸中斷時(shí)的運(yùn)動(dòng)位置，大概判斷故障點(diǎn)。找到故障點(diǎn)后，更換相對(duì)簡(jiǎn)單，恢復(fù)較快。

3.3　換輥車

軋機(jī)和平整機(jī)等軋制設(shè)備的軋輥由于工作壓力磨損等，需要定期更換修復(fù)，這就要用到換輥車。換輥車通常體積較大，相對(duì)于地面方向是單軸前后運(yùn)動(dòng)，大車上的小車在另外的軸向上左右或者上下運(yùn)動(dòng)。由于換輥車需要在軋機(jī)/平整機(jī)和軋輥儲(chǔ)存區(qū)域來回穿梭，運(yùn)動(dòng)距離較遠(yuǎn)（30~50m），外部供電和通信不適用電纜拖鏈。一般可采用電纜卷筒方式或者滑觸線方式。小車與大車之間的連接，可以采用電纜拖鏈或者滑觸線方式。

3.4　天車

天車一般沿著安裝在主廠房柱上的天車軌道運(yùn)行，距地面高度10~20m。相對(duì)于軌道，天車為單軸往復(fù)方向，運(yùn)動(dòng)距離幾十米到幾百米不等，且軌道和天車梁空間狹窄，所以拖鏈和卷筒方式不適用。

傳統(tǒng)的天車一般都采用安全滑觸線方式，但是隨著技術(shù)的發(fā)展和無人天車的興起，與外界的通信有了更多需求，5G和無線傳輸技術(shù)逐漸被引入。

4　總結(jié)

綜上，對(duì)討論到的幾種供電通信方式的使用場(chǎng)合、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用梳理如表1所示。

對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的供電和通信方式的選擇，要結(jié)合性價(jià)比、安全適用性、可靠性、移動(dòng)距離、工況環(huán)境等方面綜合考慮。通過對(duì)常用的幾種方式的比較和分析，以及在冷軋產(chǎn)線移動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用探討，為工程設(shè)計(jì)及設(shè)備選型提供了參考。

作者簡(jiǎn)介：

周　芳（1985-），男，湖南懷化人，中級(jí)工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化、智能制造、精益管理等。

薛臘梅（1987-），女，山東泰安人，中級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，研究方向?yàn)樵O(shè)備節(jié)能減排、精益管理。

李文波（1984-），男，河北遷安人，中級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化、設(shè)備管理。

參考文獻(xiàn)：

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摘自《自動(dòng)化博覽》2021年8月刊