封闭煤场内移动设备安全供电装置的研究

姜钧

华电郑州机械设计研究院有限公司河南郑州450046

摘要：结合煤场现有移动设备的供电方式，分析了煤场封闭环境下造成的影响，并讨论了现阶段存在的三种方案，以电气专业的眼光，提出优选方案和建议，为工程经济和社会效益的创造提供参考。

关键词：滑触线；安全；降耗

引言

煤场内移动设备主要由移动式堆取料机、卸料小车等。煤场内移动堆取料机的供电方式常规有电缆卷筒和滑触线供电方式，两种方式在工程中应用的都比较广泛。

1常规供电方式的对比

滑触线装置由支持结构、滑触线本体及附件、集电器等主要部件组成。[1]集电器的一端固定在移动设备上随移动设备沿导轨移动，另一端沿滑触线本体下侧面移动。滑触线本体一端一般连接外来电源，上端包裹绝缘材料制成的护套，下端为提供集电器运行提供空间。现有的煤场滑触线基本都是采用安全滑触线，适用于低压供电，能适应雨雪、较低粉尘的使用环境，使用成本相对较低，安装要求相对较高，检修维护方便。

电缆卷筒需要在移动设备本体上安装电缆卷盘和卷筒电机，并沿运行方向收放电缆。卷筒电机通常采用磁滞式电机，在一种方向的移动时，卷筒电机转动带动电缆卷盘收缆，在另外一种方向移动时，电缆拉着卷筒倒转。电缆卷筒供电方式需要占用移动设备本体的位置空间安装电缆卷筒和卷盘电机，对于大功率的移动设备，所需导体载流量比较大，有的需要2个电缆卷筒。用卷筒时，电缆容易断裂，需要定期更换，安装相对简单，可实现高压电缆上机供电，成本相对较高。

两种方式对比来看，都具有各自的优缺点。从维护量和成本来看，滑触线供电方式稍占优势，在实际的发电厂煤场占有率更高。

2煤场封闭的改造

随着国家对环保的特别关注，各种环保政策越来越严格，对于早期火电厂的采用防风抑尘网的露天煤场，逐渐不满足环保的要求。按照各地区各种环保政策的要求，煤场需要进行全封闭改造。

煤场全封闭后，内部环境按照防爆还是非防爆环境定性存在争议，一般设计过程中按照高标准要求考虑。

对于滑触线供电方式，由于地基沉降、产品质量、安装精度等原因会引起集电器打火、放炮等现象。考虑封闭空间内，粉尘更容易聚集，从而形成局部爆炸环境。按照防爆环境的定性，这种供电方式是不安全的。

因而，对于含有滑触线供电系统的煤场封闭改造工程，其中一项工程量为对滑触线供电系统进行改造。

3现阶段封闭改造的方案

煤场内移动设备的供电往往结合性价比、安全适用性、可靠性、移动行程、工况环境等方面综合考虑。[2]对于有煤场封闭改造要求的项目，由于使用环境的变化，电气设备的安全性考虑要求更高。常规的安全滑触线已不满足封闭环境下适用过程中的安全性要求，必须采用更好的方案解决电火花引燃粉尘的问题。

第一种方案是将原有移动设备的滑触线供电方式改造为电缆卷筒供电方式。这种方案实际执行时由于会涉及到在原移动设备上加卷筒电机平台和卷筒，需要取得原移动设备厂家的许可。原有移动设备厂家往往不允许其它厂家对其设备本体进行改造，如果他们自己报价进行改造的话，往往价格比较高。笔者经历的一个煤场斗轮机滑触线改电缆卷筒工程，只用加一个动力电缆卷筒，斗轮机厂家报价150万，远超市场价。如果不让原移动设备厂家进行改造的话，能节省大量投资，但是移动设备厂家不对改造安全性负责，且不负责设备整体后期维护。如果让原移动设备厂家进行改造的话，将增加甲方的大量投资成本。

第二种方案是增加防火隔墙。这种方案是在滑触线远离移动设备的一侧采用钢筋混凝土或其它防火材料做Γ型支架，在保证集电器正常滑动的前提下，尽可能将滑触线本体包裹，减少粉尘在滑触线本体内聚集的概率。但是，防火材料的包裹不能影响集电器的移动，因而在集电器移动范围内仍然存在缺口，即使可采取措施将缺口做到很小，但仍然无法消除缺口的存在。这种方案相对于常规的滑触线有改进地方，但仍不能从根本上消除火花引爆粉尘的现象。

第三种方案是使用密封式的滑触线。这种方案是在常规的滑触线护套下方的两侧增加密封面，两侧密封面正常情况下处于闭合状态，阻碍外部的粉尘进入滑触线本体内。如下图所示：

以上2图中，第一幅图为不含集电器的单相密封滑触线的断面图，第二幅图为含集电器的单相密封滑触线的断面图。其中护套下方的密封面为倒人字型的柔性材料，且沿着滑触线长度方向上通常布置。集电器在护套下方两侧密封面之间进行滑动，密封面紧贴集电器，当集电器滑过某一位置，该位置的两侧密封面仅仅贴合到一起。图中只示意了单极滑触线的情况，多极滑触线采用多个单极滑触线成组。

第三种方案可杜绝外部的粉尘进入滑触线护套内，已有专利在这种结构的护套内通过不断通入压缩空气，使护套内维持微正压状态，从根本上完全可以杜绝外部的粉尘进入护套内。

目前国内市场的改造大部分采用方案一，极少数采用方案二，采用方案三的产品在市面上还未出现。

4经济效益

随着环保压力的加剧，煤场封闭工程近几年比较多，需要进行滑触线改造的工作也比较多。笔者近两年参与的煤场封闭方案的设计有大概30项，其中好多电厂都有2~4个煤场，其中80%的煤场都需要进行滑触线改造的工作，保守估计至少有50项滑触线改造工作，按照每项工作20费用万估算，至少有1000万的费用。按照利润20%考虑，也有200万的利润。事实上，笔者参与的项目只是全国类似需求的工程项目中的极少部分，全国范围内的需求量更大，因而利润非常可观。

5结束语

如果把封闭煤场内环境严格定性为爆炸性危险环境，很多工程的设计都找不到满足要求的产品，实际工程中很多都是尽量找到满足验收的要求的产品。现有市场上找不到防爆滑触线，随着环保政策的紧张，密封性能好的产品，甚至防爆滑触线的需求必将越来越大，类似产品具有广阔前景。

参考文献：

[1]董磊书.基于滑触线监控的控制系统设计与实现[J].自动化应用，2018，10：17-18.

[2]刘建业，蒲继承.原料场移动设备供电方式浅谈[J].工程技术，2017，22：61.