1 引言
冷軋產(chǎn)線是鋼鐵廠的*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(jiàn)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(wú)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。可以用于供電和通信，無(wú)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(kāi)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(pán)、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(guò)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*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。滑線導(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**，會(huì)出現(xiàn)電源欠相問(wèn)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(wú)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(wú)法實(shí)現(xiàn)。采用無(wú)線網(wǎng)可以擺脫物理線纜路由的束縛，無(wú)須挖溝埋管、鋪設(shè)橋架線纜，安裝周期短。而且無(wú)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(wú)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(lái)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(méi)有距離限制。無(wú)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(yǔ)音和視頻。
但是在現(xiàn)有條件下只能夠作為通信方式，無(wú)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(méi)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)。活套內(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(guò)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(lái)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(wú)人天車的興起，與外界的通信有了更多需求，5G和無(wú)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(guò)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。
