作者：周芳 ，薛腊梅，李文波（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

摘要：本文简单介绍了冷轧产线的几种移动设备，几种常见的移动供电通信方式：电缆拖链、安全滑触线、电缆卷筒、无线通信等，并结合冷轧产线的实际工况，比较了这几种方式的优缺点，最后给出了选型建议。

关键词：冷轧线；移动设备；供电方式；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

冷轧产线是钢铁厂的最后一段工序，主要包括酸轧、连退、镀锌等主要产线，以及重卷包装等辅助机 组。对热轧下线的钢卷进行精轧、退火、涂镀等后处理，除炉区外，大部分设备在常温下运行。常见需要外部供电通信的移动设备包括运卷梭车、上卷小车、下卷小车、换辊小车、活套车、天车等。

移动设备一般在固定的轨道上按照固定的方向移动，供电和通信电缆不能采用固定方式敷设，需要根据工况特殊考虑。目前比较成熟而且在冷轧产线应用较多的供电通信方式主要有电缆拖链、安全滑触线、电缆卷 筒、无线等。

2　常用的移动供电通信方式

2.1　电缆拖链

电缆拖链，通常又称为坦克链，由拖链、导轨、滑槽、支架、浮动头等部件组成。将电缆穿入链条内部的孔洞，并将其整体放置于带有导轨的特殊滑槽上。一端固定在设备行程中间位置的进线端处（一般由地面埋管或桥架引出），另一端固定在移动设备上随着设备运行，整个电缆随拖链在移动设备的拖动下一起在滑槽中移动。实际配置长度为行程的1/2加上一定的安全余量即可。

拖链的优点是可以同时放置大量的不同电压等级的电缆、光纤、管线，拖链本身的结构对电缆也有一定的保护作用，对电缆的弯曲性能要求较大，抗拉性要求一般。可以用于供电和通信，无中间断点，传输稳定。

但是拖链安装对位置空间有特定要求，受制于本身结构和弯曲半径的影响，适合于运动距离较短的场合 （通常20m以内，距离越长，拖链体积越大），也只适用于前后上下运动的场合。另外，拖链制作完成以后，开孔大小已固定，也限定了电缆的外径尺寸。

2.2　电缆卷筒

电缆卷筒由驱动装置、卷盘、动力及控制卷筒控制柜、中心集电器、防电缆拉断的拉力保护装置及相应的限位、铺设电机及限位用的动力和控制电缆等组成。是为大型移动设备同步提供动力电源、控制电源、控制信号和自动卷取电缆的机械设备。根据原理结构，分为弹力式、重锤式、磁耦合式、磁滞式、变频控制式。

电缆一端固定在地上，一端固定在移动设备的卷筒上，通过卷筒设备内的滑刷消解旋转力，连接到移动设备上需要供电通信的部位。随着移动设备的前进后退，卷筒电机收紧或放松，卷筒自动将电缆卷起或放出。

电缆卷筒的优点是：供电方面，可以采用高压电缆作为卷筒用电缆，所以可实现远距离、大负荷供电，一般最大运行距离500m；在通讯方面，可以采用多芯电缆、以太网线或者DP电缆等，传输内容比较多。

电缆卷筒的缺点是：（1）由于是靠电机拉力卷起或者放下电缆，对电缆的抗拉强度要求较高，通常为特制，造价较高；（2）电缆在地上反复地拖放弯折、人踩车压，经常折断、磨损，需要定期更换。且由于通信电缆比如DP电缆和以太网线较细，本身抗拉强度低， 如果卷筒拉力设置不合适，更容易断裂；（3）因滑刷对低电压信号有较强的衰减效应，在传输低电压信号时，必须增加一些必要的信号通讯处理设备；（4）为了不引起电缆缠绕，每个卷筒通常只能安装一根电缆，造价较高，不适合于电缆连接较多的场合；（5）也只适用于单轴往复运动的场合。

2.3　安全滑触线

安全滑触线由导轨、集电器、护套及连接件组成。滑线导轨是固定部分，与电源相接，常导轨由单长4m/根的电缆连接而成。集电器与移动设备连接，可在滑线轨道上滑动并接触良好。目前普遍采用安全滑触线，在防护等级、绝缘方面有很大改进，安全可靠。

安全滑触线的优点是架线简单，可以沿着设备运行方向敷设，直线或者弯曲，每段可以单独更换，安装检修维护方便，费用低。

主要缺点：（1）不能够传送较高等级电压，供电距离受空间与压降限制；（2）在粉尘较多的不利工况下，滑触线内积聚粉尘造成滑触线集电器与导轨接触不良，会出现电源欠相问题；（3）集电器碳刷长期磨损，在使用到一定时间后会产生火花、放炮现象，需要频繁更换集电器；（4）在通讯方面，受空间与压降限制，通讯的芯线不能够太多，而且距离太远的话，信号有较强的衰减。

2.4　无线通信

在许多情况下，受地理环境和工作内容的限制，有线传输的布线工程非常不便，施工周期长，甚至根本无法实现。采用无线网可以摆脱物理线缆路由的束缚，无须挖沟埋管、铺设桥架线缆，安装周期短。而且无线通信组网灵活，可扩展性好，安装快速，可以迅速将新的设备加入到现有网络中，不需要单独再铺设线缆、增加通信设备，一次性投资，运行维护费用低。

无线通信已经是一项非常成熟的技术，在各个行业已被广泛地应用。随着技术的进一步发展，带宽和性能越来越高，频率主要有2.4GHz和5.8GHz两种，传输速率从11Mbps到100Mbps，甚至到1000Mbps。借助中继站或者运营商的5G网络，理论上没有距离限制。

无线网络具有建设快、投资少、组网灵活、传输距离远、维护方便、扩容能力强等优势和特点，带宽大，传输内容丰富，可以传输语音和视频。

但是在现有条件下只能够作为通信方式，无线输电技术不成熟。电磁干扰和障碍物屏蔽造成的信号衰减也是很多现场经常遇到的难题。

3　冷轧产线实际应用

3.1　上卷小车、下卷小车、梭车

这几类小车一般都在地面，用于将钢卷运送到指定鞍座，主要运动方式是前进、后退、上升、下降。由于小车本身不大，没有足够空间使用电缆卷筒的方式。通常采用电缆拖链，安装在地下区域。如果地下区域空间受限，可以在槽沟内沿着运动方向敷设滑线，减少占地。但是多个小车在同一轨道上运行，控制程序出错容易发生碰撞，钢卷摆放不稳也有一定的翻倒风险，都可能会对地下电缆拖链造成破坏，修复更换困难，这就需要日常加强检查和维护。

3.2　活套车

根据活套型式的不同（立式或者卧式），有水平运动和垂直运动两种方式，当距离较长（每层v> 50~100m，4~6层），电缆拖链不适用。活套车上一般安装有带钢纠偏装置，需要供电和通信，活套区域为封闭土建结构，空间紧张，电缆卷筒方式也不适用。一般采用安全滑触线，沿活套车运动方向在顶部土建结构上敷设。活套内部结构复杂，张力变化导致带钢凸起或者断带时，都会剐蹭或拍打到滑线装置，造成损坏。由于滑线是多段连接，查找到哪段损坏耗时较长，不过可以根据传输中断时的运动位置，大概判断故障点。找到故障点后，更换相对简单，恢复较快。

3.3　换辊车

轧机和平整机等轧制设备的轧辊由于工作压力磨损等，需要定期更换修复，这就要用到换辊车。换辊车通常体积较大，相对于地面方向是单轴前后运动，大车上的小车在另外的轴向上左右或者上下运动。由于换辊车需要在轧机/平整机和轧辊储存区域来回穿梭，运动距离较远（30~50m），外部供电和通信不适用电缆拖链。一般可采用电缆卷筒方式或者滑触线方式。小车与大车之间的连接，可以采用电缆拖链或者滑触线方式。

3.4　天车

天车一般沿着安装在主厂房柱上的天车轨道运行，距地面高度10~20m。相对于轨道，天车为单轴往复方向，运动距离几十米到几百米不等，且轨道和天车梁空间狭窄，所以拖链和卷筒方式不适用。

传统的天车一般都采用安全滑触线方式，但是随着技术的发展和无人天车的兴起，与外界的通信有了更多需求，5G和无线传输技术逐渐被引入。

4　总结

综上，对讨论到的几种供电通信方式的使用场合、优缺点及应用梳理如表1所示。

对于移动设备的供电和通信方式的选择，要结合性价比、安全适用性、可靠性、移动距离、工况环境等方面综合考虑。通过对常用的几种方式的比较和分析，以及在冷轧产线移动设备上的应用探讨，为工程设计及设备选型提供了参考。

作者简介：

周　芳（1985-），男，湖南怀化人，中级工程师，学士，现就职于首钢京唐钢铁联合有限责任公司，研究方向为电气自动化、智能制造、精益管理等。

薛腊梅（1987-），女，山东泰安人，中级工程师，硕士，现就职于首钢京唐钢铁联合有限责任公司，研究方向为设备节能减排、精益管理。

李文波（1984-），男，河北迁安人，中级工程师，硕士，现就职于首钢京唐钢铁联合有限责任公司，研究方向为电气自动化、设备管理。

参考文献：

[1] 孙波. 斗轮堆取料移动设备的供电与通讯方式的研讨[J]. 工程技术, 2015, (4) : 92.

[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.

摘自《自动化博览》2021年8月刊