1吊車滑觸線技術(shù)參數(shù)分析
吊車的供電系統(tǒng)大多采用鋼質(zhì)滑觸線?存在電能浪費(fèi)現(xiàn)象，為了達(dá)到節(jié)能降耗的目的，采用銅質(zhì)滑觸線和提高供電電壓是行之有效的節(jié)能方法。目前吊車滑觸線的生產(chǎn)廠家很多，但給出的技術(shù)參數(shù)不夠規(guī)范，為此利用國(guó)家檢測(cè)中心對(duì)幾種典型滑觸線的測(cè)試報(bào)告中的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。測(cè)試報(bào)告中的有關(guān)數(shù)據(jù)如表 1所示。
1?1滑觸線載流與溫升有關(guān)
滑觸線的載流量與環(huán)境溫度和通電以后導(dǎo)體的溫升有關(guān)，滑觸線的允許溫升越高載流量越大。不同環(huán)境溫度下，滑觸線的載流量均應(yīng)修正，而環(huán)境溫度對(duì)鋼質(zhì)滑觸線的載流量影響不大，與溫升有關(guān)。多數(shù)產(chǎn)品樣本中給出滑觸線的載流量只標(biāo)注了環(huán)境溫度而未標(biāo)注溫升，例如 《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè) 》中工字鋼 Ｎ14（環(huán)境溫度 25℃時(shí) ）載流量為 810Ａ，但具體溫升值卻不清楚。從表 1中可以看出，工字鋼 Ｎ14在環(huán)境溫度 25℃溫升 109Ｋ時(shí)載流量才能達(dá)到 810Ａ?而溫升 65Ｋ時(shí)載流量只有 650Ａ。這就說(shuō)明滑觸線的載流量只有標(biāo)注環(huán)境溫度和允許溫升才有意義。文中所說(shuō)的不同環(huán)境溫度下滑觸線的載流量應(yīng)修正，是指允許溫升確定后，根據(jù)環(huán)境溫度修正滑觸線的載流量。經(jīng)驗(yàn)表明，環(huán)境溫度每增加 5℃，滑觸線的載流量可減小約 5?5％ ～7％。
1?2滑觸線的電阻值與導(dǎo)體的溫度有關(guān)
《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè) 》中列出，銅和鋁導(dǎo)體的電阻值是按導(dǎo)體溫度未達(dá)到 50℃時(shí)的計(jì)算值，鋼導(dǎo)體電阻值是指導(dǎo)體溫度為 20℃時(shí)的直流電阻值。
滑觸線的電阻值隨著導(dǎo)體溫度的升高而增大，電阻與溫度的關(guān)系為：
Ｒ2＝Ｒ1 ［1＋ａ（ｔ2－ｔ1） ］
式中：Ｒ2－導(dǎo)體在溫度變化后的電阻值，Ω；
Ｒ1－導(dǎo)體在溫度變化前的電阻值，Ω；
ａ－電阻溫度系數(shù)；
ｔ2－溫度變化后的溫度?℃；
ｔ1－溫度變化前的溫度?℃。
電阻值的測(cè)試一定要帶接點(diǎn)，這樣才能反映真實(shí)情況。交流電阻還應(yīng)考慮集膚效應(yīng)，集膚效應(yīng)與導(dǎo)體的材料和截面積有關(guān)。在 《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè) 》中所列鋼導(dǎo)體的電阻分別給出了交流電阻和直流電阻，交流電阻與直流電阻的阻值差別很大，例 如 角 鋼 Ｌ50×50×5的 直 流 電 阻 值 為0?3Ω／ｋｍ，交流電阻值為 1?1Ω／ｋｍ。
1?3滑觸線的電抗值與導(dǎo)體材料性質(zhì)有關(guān)
滑觸線的電抗計(jì)算比較復(fù)雜，從表 1中可以看出，滑觸線的電抗值與相間距、滑觸線導(dǎo)體幾何尺寸有關(guān)，相間距越大電抗值越大。有些產(chǎn)品樣本中給出了滑觸線阻抗值，但未注明相間距，這樣不夠完整，需進(jìn)一步完善。
2吊車滑觸線的供電電壓
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大噸位吊車不斷增多。為了保證起重機(jī)的端子電壓降在允許范圍內(nèi)（一般不超過(guò)額定電壓的 15％ ），不得不采用增大滑觸線橫截面積或增設(shè)輔助導(dǎo)線、增加滑觸線供電點(diǎn)。
實(shí)踐證明，即使采用了這些相應(yīng)措施，也很難滿足電壓降的要求。通過(guò)試驗(yàn)，如果將現(xiàn)行的380Ｖ電壓升為660Ｖ電壓，既可減少起重機(jī)供電線路的電壓降，也可增加輸電距離，還可降低功率損耗。*大的優(yōu)點(diǎn)是提高能源利用效率，減少運(yùn)行費(fèi)用。
將吊車滑觸線的供電電壓由 380Ｖ升為 660Ｖ的可行性和優(yōu)越性如下。
（1）為了提高吊車供電的可靠性和減少吊車頻繁啟動(dòng)對(duì)其他用電設(shè)備的影響，吊車滑觸線供電一般采用專用變壓器，對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整簡(jiǎn)單而易行。
（2）660Ｖ電器設(shè)備 （電動(dòng)機(jī)、變壓器、電纜線、開關(guān)、接觸器等 ）國(guó)內(nèi)都已有成熟配套的產(chǎn)品供應(yīng)。
（3）吊車滑觸線供電電壓由 380Ｖ升為 660Ｖ，同樣功率下電流減少到 57?6％，電壓降減少到57?6％，保證了電動(dòng)機(jī)能獲得足夠的運(yùn)行電壓，改善了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。
（4）吊車滑觸線及其供電電纜線費(fèi)用減少了約一半，電器設(shè)備費(fèi)用也有相應(yīng)減少。
（5）由于起重機(jī)本身的電控設(shè)備電流的減少，降低了電控設(shè)備的維修率，其費(fèi)用可以減少大約例如，某熱軋廠通過(guò)技術(shù)改造，將吊車滑觸線供電電壓由 380Ｖ改為 660Ｖ，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：年節(jié)省電能 307663ｋＷｈ，年節(jié)省材料 （主要包括滑觸線及其配套電器等 ）費(fèi)用約 175萬(wàn)元，充分體現(xiàn)了其優(yōu)越性。
3吊車銅質(zhì)滑觸線與鋼質(zhì)滑觸線的比較分析
銅質(zhì)滑觸線具有載流量大、重量輕、導(dǎo)電率高、電能損耗小、壓降小、安全維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，適用大噸位吊車、高溫等惡劣環(huán)境。鋼質(zhì)滑觸線雖然有制作簡(jiǎn)單、容易上馬等優(yōu)點(diǎn)，但存在導(dǎo)電率低、阻抗大、電壓損失大、電能損耗高等問(wèn)題。
表 1對(duì)鋼質(zhì)滑觸線和銅質(zhì)滑觸線的主要性能參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比。
3?1銅質(zhì)滑觸線化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)
銅的抗腐蝕、抗氧化性、耐高溫等化學(xué)特性都比鋼好，這對(duì)延長(zhǎng)銅質(zhì)滑觸線等設(shè)備的使用壽命以及給生產(chǎn)帶來(lái)的穩(wěn)定性是非常有利的。鋼材在潮濕或堿性環(huán)境下極易被腐蝕，這種特性極大地降低了滑觸線的使用壽命。一旦鋼質(zhì)導(dǎo)線發(fā)生腐蝕，會(huì)產(chǎn)生氫氧化物和氫氣，繼而破壞導(dǎo)線絕緣層，輕者使起重機(jī)電機(jī)三相電流不平衡，絕緣下降，重者造成電機(jī)缺相運(yùn)行，燒壞電機(jī)。由于銅的化學(xué)特性比較穩(wěn)定，就可以避免這種事故的發(fā)生。
3?2銅質(zhì)滑觸線物理特性優(yōu)越
銅的強(qiáng)度、抗拉性、抗沖擊性、耐磨性等物理性質(zhì)，相對(duì)與鋼材而言，都有顯著的優(yōu)越性，非常有利于延長(zhǎng)滑觸線的壽命以及提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性。這一特性在與鋼質(zhì)滑觸線的對(duì)比中顯得尤為突出。目前，許多吊車采用的鋼質(zhì)滑觸線，雖然這類滑觸線具有制造簡(jiǎn)單、安裝方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但其也有明顯的缺點(diǎn)，即當(dāng)滑觸線較長(zhǎng)時(shí) （一般指大于60ｍ），經(jīng)過(guò)幾個(gè)冬夏的使用，就會(huì)出現(xiàn)上拱下翹、內(nèi)鼓外偏等變形現(xiàn)象，直接影響吊車的安全運(yùn)行。
3?3銅質(zhì)滑觸線電能分析
銅質(zhì)滑觸線電阻率小、電能損耗低、線路壓降小。以表 1中列舉的兩種滑觸線為例，鋼質(zhì)滑觸線電阻值是銅質(zhì)滑觸線電阻值的 8?5倍。如果滑觸線長(zhǎng)80ｍ，計(jì)算電流800Ａ，年工作6500ｈ，那么使用鋼質(zhì)滑觸線年電能損耗為 132313ｋＷｈ，使用銅質(zhì)滑觸線年電能損耗為 15475ｋＷｈ，銅質(zhì)滑觸線比鋼
質(zhì)滑觸線年節(jié)省電能消耗 116838ｋＷｈ。同時(shí)，由于銅質(zhì)滑觸線電阻率小，鋼質(zhì)滑觸線線路壓降是銅質(zhì)滑觸線線路壓降的 2?7倍。
3?4銅質(zhì)滑觸線的成本分析
（1）購(gòu)買成本。
以 2009年的市場(chǎng)價(jià)格為基礎(chǔ)，設(shè)定某企業(yè)需要新建80ｍ滑觸線 （額定電流800Ａ），銅質(zhì)滑觸線每米 250元，則需要 3×250×80＝60000元，鋼質(zhì)滑觸線每米 80元，則需要 3×80×80＝19200元（滑觸線按三相三線制考慮 ）。
（2）運(yùn)營(yíng)成本。
滑觸線運(yùn)行過(guò)程中以耗電為主，以電費(fèi)代替其運(yùn)營(yíng)成本。如果工業(yè)用電按 1?2元／ｋＷｈ計(jì)算，則80ｍ滑觸線的年運(yùn)營(yíng)成本為：
銅質(zhì)滑觸線 15475×1?2＝18570元／ａ；鋼質(zhì)滑觸線 132313×1?2＝158776元／ａ。
（3）維護(hù)成本。
滑觸線在每年的使用過(guò)程中都需要進(jìn)行維護(hù)，主要是滑觸線的不穩(wěn)定造成生產(chǎn)的停頓和其他設(shè)備的損壞，造成使用不同的滑觸線其維護(hù)成本相差很大。如都按 80ｍ計(jì)算，鋼質(zhì)滑觸線更換附屬設(shè)備所需費(fèi)用是銅質(zhì)滑觸線的 2～3倍。
（4）滑觸線的回收效益。
滑觸線使用若干年后，可以再回收利用以抵消部分成本。銅材的回收率為 100％，回收銅價(jià)是新銅價(jià)格的 80％，銅的綜合回收率是 80％；鋼材的回收率為 50％，回收鋼價(jià)是新鋼價(jià)格的 50％，鋼材的綜合回收率只有 25％。那么，80ｍ銅質(zhì)滑觸線的回收收益為 60000×80％ ＝48000元；80ｍ鋼質(zhì)滑觸線的回收收益為 19200×25％ ＝4800元。
（5）合計(jì)成本。
設(shè)滑觸線壽命周期為 10年，合計(jì)成本 ＝購(gòu)買成本 ＋運(yùn)營(yíng)成本 ×10－回收收益 （其中，鋼質(zhì)滑觸線的安裝成本及維護(hù)成本均高于銅質(zhì)滑觸線，但由于不方便統(tǒng)計(jì)和計(jì)量，故未予考慮 ）。表 2所示為不同類型下新建滑觸線周期合計(jì)成本統(tǒng)計(jì)。
綜上分析，新建 80ｍ的滑觸線，采用銅質(zhì)滑觸線雖然新建成本為60000元，但運(yùn)營(yíng)成本只有18570元／ａ；采用 鋼 質(zhì) 滑 觸 線 隨 然 新 建 成 本 為19200元，但運(yùn)營(yíng)成本需要 158776元／ａ。銅質(zhì)滑觸線與鋼質(zhì)滑觸線相比，每月節(jié)約運(yùn)營(yíng)電費(fèi) 15578元，連續(xù)運(yùn)行 13個(gè)月就可以從節(jié)約電費(fèi)收益中收回合計(jì)成本，之后每年可節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本 14萬(wàn)元。
3?5銅質(zhì)滑觸線的安裝與維護(hù)
銅的密度比鋼材要大，二者的比例大約是3?3∶2?9，而二者的電阻率之比為 1∶6?8，要通過(guò)同樣的載流量，二者的橫截面積之比為 1∶6?8，同樣長(zhǎng)度的滑觸線重量之比大約為 1∶7。使用鋼質(zhì)滑觸線，支架體積比銅質(zhì)滑觸線要大，大約增加了60％的安裝體積和 55％的安裝重量 （綜合支架因素 ），顯得特別重。所以，銅質(zhì)滑觸線結(jié)構(gòu)緊湊，大大縮小安裝體積，方便又節(jié)省空間。
銅質(zhì)滑觸線系統(tǒng)里用于饋電網(wǎng)絡(luò)中傳導(dǎo)電流的滑動(dòng)觸塊，具有良好的導(dǎo)電性和耐磨性，能明顯減少接觸金屬線的磨損，幾乎可以消除運(yùn)行中的火花，延長(zhǎng)滑觸線的使用壽命。同時(shí)維護(hù)工作量很少。
4結(jié)語(yǔ)
大、中型吊車采用銅質(zhì)滑觸線與鋼質(zhì)滑觸線相比，不僅存在明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，而且存在較大的便捷優(yōu)勢(shì)。建議采用銅質(zhì)滑觸線的同時(shí)，將電動(dòng)機(jī)的供電電壓從 380Ｖ提升為 660Ｖ，在滑觸線選型時(shí)必須考慮技術(shù)參數(shù)的**性和完整性，確保設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)能降耗、服務(wù)社會(huì)的目的。
