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資訊頻道作者：周芳 ，薛臘梅，李文波（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063200）
摘要：本文簡單介紹了冷軋產線的幾種移動設備，幾種常見的移動供電通信方式：電纜拖鏈、安全滑觸線、電纜卷筒、無線通信等，并結合冷軋產線的實際工況，比較了這幾種方式的優缺點，最后給出了選型建議。
關鍵詞：冷軋線；移動設備；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、鍍鋅等主要產線，以及重卷包裝等輔助機 組。對熱軋下線的鋼卷進行精軋、退火、涂鍍等后處理，除爐區外，大部分設備在常溫下運行。常見需要外部供電通信的移動設備包括運卷梭車、上卷小車、下卷小車、換輥小車、活套車、天車等。
移動設備一般在固定的軌道上按照固定的方向移動，供電和通信電纜不能采用固定方式敷設，需要根據工況特殊考慮。目前比較成熟而且在冷軋產線應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、導軌、滑槽、支架、浮動頭等部件組成。將電纜穿入鏈條內部的孔洞，并將其整體放置于帶有導軌的特殊滑槽上。一端固定在設備行程中間位置的進線端處（一般由地面埋管或橋架引出），另一端固定在移動設備上隨著設備運行，整個電纜隨拖鏈在移動設備的拖動下一起在滑槽中移動。實際配置長度為行程的1/2加上一定的安全余量即可。
拖鏈的優點是可以同時放置大量的不同電壓等級的電纜、光纖、管線，拖鏈本身的結構對電纜也有一定的保護作用，對電纜的彎曲性能要求較大，抗拉性要求一般。可以用于供電和通信，無中間斷點，傳輸穩定。
但是拖鏈安裝對位置空間有特定要求，受制于本身結構和彎曲半徑的影響，適合于運動距離較短的場合 （通常20m以內，距離越長，拖鏈體積越大），也只適用于前后上下運動的場合。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
電纜卷筒由驅動裝置、卷盤、動力及控制卷筒控制柜、中心集電器、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組成。是為大型移動設備同步提供動力電源、控制電源、控制信號和自動卷取電纜的機械設備。根據原理結構，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，一端固定在移動設備的卷筒上，通過卷筒設備內的滑刷消解旋轉力，連接到移動設備上需要供電通信的部位。隨著移動設備的前進后退，卷筒電機收緊或放松，卷筒自動將電纜卷起或放出。
電纜卷筒的優點是：供電方面，可以采用高壓電纜作為卷筒用電纜，所以可實現遠距離、大負荷供電，一般最大運行距離500m；在通訊方面，可以采用多芯電纜、以太網線或者DP電纜等，傳輸內容比較多。
電纜卷筒的缺點是：（1）由于是靠電機拉力卷起或者放下電纜，對電纜的抗拉強度要求較高，通常為特制，造價較高；（2）電纜在地上反復地拖放彎折、人踩車壓，經常折斷、磨損，需要定期更換。且由于通信電纜比如DP電纜和以太網線較細，本身抗拉強度低， 如果卷筒拉力設置不合適，更容易斷裂；（3）因滑刷對低電壓信號有較強的衰減效應，在傳輸低電壓信號時，必須增加一些必要的信號通訊處理設備；（4）為了不引起電纜纏繞，每個卷筒通常只能安裝一根電纜，造價較高，不適合于電纜連接較多的場合；（5）也只適用于單軸往復運動的場合。
2.3 安全滑觸線
安全滑觸線由導軌、集電器、護套及連接件組成。滑線導軌是固定部分，與電源相接，常導軌由單長4m/根的電纜連接而成。集電器與移動設備連接，可在滑線軌道上滑動并接觸良好。目前普遍采用安全滑觸線，在防護等級、絕緣方面有很大改進，安全可靠。
安全滑觸線的優點是架線簡單，可以沿著設備運行方向敷設，直線或者彎曲，每段可以單獨更換，安裝檢修維護方便，費用低。
主要缺點：（1）不能夠傳送較高等級電壓，供電距離受空間與壓降限制；（2）在粉塵較多的不利工況下，滑觸線內積聚粉塵造成滑觸線集電器與導軌接觸不良，會出現電源欠相問題；（3）集電器碳刷長期磨損，在使用到一定時間后會產生火花、放炮現象，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，而且距離太遠的話，信號有較強的衰減。
2.4 無線通信
在許多情況下，受地理環境和工作內容的限制，有線傳輸的布線工程非常不便，施工周期長，甚至根本無法實現。采用無線網可以擺脫物理線纜路由的束縛，無須挖溝埋管、鋪設橋架線纜，安裝周期短。而且無線通信組網靈活，可擴展性好，安裝快速，可以迅速將新的設備加入到現有網絡中，不需要單獨再鋪設線纜、增加通信設備，一次性投資，運行維護費用低。
無線通信已經是一項非常成熟的技術，在各個行業已被廣泛地應用。隨著技術的進一步發展，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。借助中繼站或者運營商的5G網絡，理論上沒有距離限制。
無線網絡具有建設快、投資少、組網靈活、傳輸距離遠、維護方便、擴容能力強等優勢和特點，帶寬大，傳輸內容豐富，可以傳輸語音和視頻。
但是在現有條件下只能夠作為通信方式，無線輸電技術不成熟。電磁干擾和障礙物屏蔽造成的信號衰減也是很多現場經常遇到的難題。
3 冷軋產線實際應用
3.1 上卷小車、下卷小車、梭車
這幾類小車一般都在地面，用于將鋼卷運送到指定鞍座，主要運動方式是前進、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，安裝在地下區域。如果地下區域空間受限，可以在槽溝內沿著運動方向敷設滑線，減少占地。但是多個小車在同一軌道上運行，控制程序出錯容易發生碰撞，鋼卷擺放不穩也有一定的翻倒風險，都可能會對地下電纜拖鏈造成破壞，修復更換困難，這就需要日常加強檢查和維護。
3.2 活套車
根據活套型式的不同（立式或者臥式），有水平運動和垂直運動兩種方式，當距離較長（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，活套區域為封閉土建結構，空間緊張，電纜卷筒方式也不適用。一般采用安全滑觸線，沿活套車運動方向在頂部土建結構上敷設。活套內部結構復雜，張力變化導致帶鋼凸起或者斷帶時，都會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較長，不過可以根據傳輸中斷時的運動位置，大概判斷故障點。找到故障點后，更換相對簡單，恢復較快。
3.3 換輥車
軋機和平整機等軋制設備的軋輥由于工作壓力磨損等，需要定期更換修復，這就要用到換輥車。換輥車通常體積較大，相對于地面方向是單軸前后運動，大車上的小車在另外的軸向上左右或者上下運動。由于換輥車需要在軋機/平整機和軋輥儲存區域來回穿梭，運動距離較遠（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行，距地面高度10~20m。相對于軌道，天車為單軸往復方向，運動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。
傳統的天車一般都采用安全滑觸線方式，但是隨著技術的發展和無人天車的興起，與外界的通信有了更多需求，5G和無線傳輸技術逐漸被引入。
4 總結
綜上，對討論到的幾種供電通信方式的使用場合、優缺點及應用梳理如表1所示。
對于移動設備的供電和通信方式的選擇，要結合性價比、安全適用性、可靠性、移動距離、工況環境等方面綜合考慮。通過對常用的幾種方式的比較和分析，以及在冷軋產線移動設備上的應用探討，為工程設計及設備選型提供了參考。
作者簡介：
周 芳（1985-），男，湖南懷化人，中級工程師，學士，現就職于首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，研究方向為電氣自動化、智能制造、精益管理等。
薛臘梅（1987-），女，山東泰安人，中級工程師，碩士，現就職于首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，研究方向為設備節能減排、精益管理。
李文波（1984-），男，河北遷安人，中級工程師，碩士，現就職于首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，研究方向為電氣自動化、設備管理。
參考文獻：
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[2] 劉建業, 蒲繼承. 原料場移動設備供電方式淺談[J]. 工程技術, 2017, (22) : 61.
摘自《自動化博覽》2021年8月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號