i引言
隨著冶金企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提高，生產(chǎn)的集約化程度也不斷得以加強(qiáng)，新建的現(xiàn)代化工廠往往集成了多條生產(chǎn)線。各生產(chǎn)線之聞物流關(guān)系變得更加緊密和復(fù)雜，對(duì)物流運(yùn)輸系,統(tǒng)的可靠性、安全性及自動(dòng)化程度的要求也越:來(lái)越高。
長(zhǎng)期以來(lái)冶金企業(yè)的重載運(yùn)輸設(shè)備的供電方式主要是：滑觸線、電纜卷筒和蓄電池等。這些供電方式都有著諸多的缺點(diǎn)。蓄電池供電需專門的充電電源；重載運(yùn)輸車蓄電池重量較大，増加了運(yùn)輸車本身的重量；同時(shí)蓄電池需要較長(zhǎng)的充電時(shí)間，無(wú)法滿足運(yùn)輸車24小時(shí)連續(xù)^作的要求；廢舊電池的無(wú)害化處理困難等《電纜卷筒供電不適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸?；|線供電不適合潮濕、塵土等室外運(yùn)行的場(chǎng)合。同時(shí)，處于電纜卷筒供電、滑觸線供電均為接觸式供電，還容易出現(xiàn)面接觸磨損和電流載體不.安全露造成擔(dān)-電安全問(wèn)題。此外，^有冶金重載運(yùn)輸車（通II指過(guò)跨車）自動(dòng)化水平較低，通常是專人手動(dòng)跟車操作，這完全不符合當(dāng)今冶金生產(chǎn)現(xiàn)代化和工廠物流現(xiàn)代化的趨勢(shì)，為了解決上述移動(dòng)供電問(wèn)題，以新西蘭奧克蘭大學(xué)波依斯(Prof.T.BoyS)教授為首的課題組在20世紀(jì)90年代提.出的一種基于電磁耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力能量傳導(dǎo)的模式，即非接觸式供電，弁已成功投入輕載運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用。
非接觸式供電采用感應(yīng)耦合原理供電，取電過(guò)程無(wú)物理接觸，不會(huì)產(chǎn)生接觸磨撤，不會(huì)產(chǎn)生：電火花，是一種安全的供電方式。而且由于其供電系統(tǒng)與移動(dòng)用電系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可單獨(dú)密閉，因此對(duì)外畀環(huán)境要求不高，.可應(yīng)甩于潮濕、多塵，甚至是水下等場(chǎng)食。
經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展，非接觸式供電技術(shù)已廣泛應(yīng)用f輕載AGV?起童機(jī)、貨物分揀和EMS單軌輸送物流系統(tǒng)中。目前_內(nèi)已經(jīng)投入運(yùn)行的非接觸供電運(yùn)輸車大多運(yùn)輸噸位較小，一般載重量在3噸以下。重載非接觸供電運(yùn)輸車在國(guó)內(nèi)尚無(wú)應(yīng)用的例子并鮮有這方面的報(bào)道&近兩年來(lái)，北京首鋼續(xù)標(biāo)工頻技術(shù)有限公司以滿足工程實(shí)際需要為契機(jī)，通過(guò)踉蹤界先進(jìn)的非接觸式供電技術(shù)并將其應(yīng)用于冶金童載運(yùn)輸車，成功開發(fā)出了適A冶金工廠運(yùn)輸環(huán)'境，可自動(dòng)安全運(yùn)行重載非接觸__式供電運(yùn)輸車。
2011年5月，由嘗鋼國(guó)際工程公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)和設(shè)備成套的國(guó)內(nèi)首例60噸非接觸供電鋼卷運(yùn)輸車順利通過(guò)了工程模擬實(shí)驗(yàn)（見圖IX各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)表明，該重載非接觸式供電運(yùn)輸車供電穩(wěn)定，自動(dòng)化控制7JL平高，運(yùn)行安全可靠，在：貴載運(yùn)輸領(lǐng)域技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了新的突破。
2重載非接觸式供電運(yùn)輸車的技術(shù)特點(diǎn)
2.1采用了新型的非接觸供電技術(shù)
2.1.1非接觸式供電的原理
非接觸供電技術(shù)是基于電磁稱合感應(yīng)原理，通過(guò)非機(jī)械接觸的方式進(jìn)行電力和信號(hào)樓輸?shù)募夹g(shù)，特別適合于電SFE和信號(hào)由固定翁：滅向糝動(dòng)電減的傳輸。圖_ 2所示的為非接觸式供電系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)主要由初級(jí)供電柜、主通訊模塊、埋于地下的高頻電纜和通訊電纜、車上的拾電器、數(shù)據(jù)天線及逆變器等元件組成。首先初級(jí)供電柜將380V?50Hz的交流屯轉(zhuǎn)化成地下電繢中的20KHz左右的高頻電流，車上拾電器因與此高頻電流感應(yīng)親合而獲得電能，輸出560VDC的直流電，*后通過(guò)逆變器等電源、轉(zhuǎn)換裝置將直流電轉(zhuǎn)換成電機(jī)及車上用電設(shè)備所需電源類型，通常是380VAC或24VDC?眞于運(yùn)輸車的通劫或續(xù)制。
如果需要，還可通過(guò)主通訊模塊、通訊電纜及車上的數(shù)據(jù)天線來(lái)完成車上PLC與地菌PLC的通訊，實(shí)現(xiàn)埯JO? PLC對(duì)纖車?yán)w制。
圖3為輕載非接觸式供電RGV運(yùn)輸車在使垣中的照片^從圖_片可以看到，此運(yùn)輸車可以運(yùn)行在露天環(huán)德中。
2.1.2非接觸式供電的特點(diǎn)
非接觸供電技術(shù)是上世紀(jì)九十年代才發(fā)展起來(lái)的新型的供電方式，這種供電方式可以有效克服蓄電池、電纜卷筒、滑觸線等傳統(tǒng)供電方式的諸多缺點(diǎn)，.具有安全免維護(hù)、供電距離長(zhǎng)、可以露天環(huán)境下運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。
具體如下：
(1)無(wú)物理接觸，幾乎100%免維護(hù)，可以在低維護(hù)成本的愔況下發(fā)揮設(shè)備的功能；
(2)對(duì)設(shè)備行走趣：離、速.魔和加逮度沒(méi)有瑯制；
(3)不會(huì)有電火花和觸電等安全隱患；
(4)可工作于露天、潮濕、結(jié)冰、多塵等惡劣環(huán)境；
(5)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)集成在初級(jí)電纜中，無(wú)需另外裝設(shè)通訊線；
(6)無(wú)噪音和粉塵，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，節(jié)能環(huán)保；
(7)不需蓄電池、電纜卷筒等移動(dòng)供電設(shè)備，減小了車體_自重，同時(shí)環(huán)境惠加于凈、整潔。
2.2采用軌道式運(yùn)輸
首例重載非接觸供電運(yùn)輸單采用了軌道運(yùn)輸，主要是考慮到重載情況下軌遣運(yùn)行阻力小，承載能力高，
節(jié)電節(jié)能，控制簡(jiǎn)單；同時(shí)，軌道不但控制了運(yùn)行方向，而且還特別限制了非接觸式供電過(guò)程中車上拾電器
對(duì)感應(yīng)電纜的偏移，使拾電器拾電效率得以保證。
2.3自動(dòng)化水平可以滿足不同的用戶需求
首例重載非接觸供電運(yùn)輸車采用了變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行速度0-40 m/mm?速度分檔可調(diào)。行?走驅(qū)動(dòng)電機(jī)
配有編碼器，運(yùn)行線路地,面下埋有位置傳感器.(Mark),可以實(shí)現(xiàn)固定位置或任意位置的停車控制。
操作控制摸式有以下3種：
(1)手動(dòng)樓式，根據(jù)需要，操作工可手動(dòng)控制車的前進(jìn)、后退、停止。
(2)本地自:動(dòng)》運(yùn)行路線兩端及中間各設(shè)有固定停止點(diǎn)(Mark A, B, C，....），操作控制面板置于車上，操作工可通過(guò)車上的按鈕或遙控器讓車從3質(zhì)點(diǎn)JT動(dòng)運(yùn)行至任一停止點(diǎn)。
(3)在線自動(dòng)。所有運(yùn)輸車的控制可瓖入全廠物流自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全廠物流運(yùn)輸?shù)腳動(dòng)化。此次開蒙S為用戶配備了此功能。
2.4完備的安全防護(hù)系統(tǒng)
對(duì)于全自動(dòng)運(yùn)行的運(yùn)輸車，其安全系統(tǒng)必須是可靠的和龕備的，一般應(yīng)有多重保護(hù)，如.圖4所示。
(1)聲光報(bào)警器。用于安全報(bào)警和提示s
(2)安全防撞桿。位于車體前后方并探出車體，當(dāng)物體接觸車體前的防時(shí)，防續(xù)觸動(dòng)桿內(nèi)的微_開關(guān)并立卽發(fā)出停車指令。
(3)接地靴。接地靴保證了車體的安全接地，防止雷電對(duì)車上的電氣設(shè)備損壞。
(4)激光安全保護(hù)裝置。每臺(tái)運(yùn)輸車.前后可裝激光安全掃描儀。當(dāng)激光安全掃描裝置掃描到警示區(qū)域內(nèi)(4?7m?數(shù)值可根撂需要設(shè)定.）有物體時(shí)，聲光報(bào)警器警1示音報(bào)警；當(dāng)進(jìn)入安全區(qū)域（0?4m_,可設(shè)定）時(shí)無(wú)條件停車；物體出安全區(qū)域后運(yùn)輸車自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。
(5.)急停裝置。審#上設(shè)有急停按顧> 逋過(guò)“芋 .1 一聲光報(bào)警器；2-防撞桿、3-接地Ik. 4一激光安全掃描儀按”等簡(jiǎn)單的操作就可實(shí)現(xiàn)緊急停止的功能。這些安全防護(hù)系統(tǒng)在開發(fā)的首套60噸非接觸式鋼卷運(yùn)輸車上均已實(shí)現(xiàn)。
3首例非接觸式供電童載運(yùn)輸車的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
3.1實(shí)驗(yàn)樣車參數(shù)
3.2樣車實(shí)驗(yàn)
3.2.1 測(cè)試
(1)使用工業(yè)電源(380V, 50Hz)$空載和滿載情況下分別對(duì)機(jī)械及電氣進(jìn)行測(cè)試，以確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選
型是否滿足承載及速度要求。
(2)非接觸式供電系統(tǒng)及牢載拾電器測(cè)試，確保樣車能夠得到足夠的560VDC的電能。
(3)電源轉(zhuǎn)換測(cè)試。主要是電源轉(zhuǎn)換元件的選型和轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)是否恰當(dāng)，包括采用逆變器和直難轉(zhuǎn)換器將拾電器獲得的560VDC電能轉(zhuǎn)換成電機(jī)所需的380V的交流電和控制系統(tǒng)所需的24V宣流電。車載的供電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有加電緩沖電路和制動(dòng)電阻，以便對(duì)系統(tǒng)元件進(jìn):行保護(hù)
(4)自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)試，樣車軌道長(zhǎng)20m?地面上設(shè)有A?B?C三個(gè)停止點(diǎn)，采用手動(dòng)及本地自動(dòng)兩種操作。在本地自動(dòng)的情況下，按下A?B?C中任一個(gè)按鈕，運(yùn)輸車都應(yīng)由當(dāng)前所在位置運(yùn)行到按鈕代表的位置停止。自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)試還包括T聲光報(bào)警器、激光區(qū)域掃描儀等安全運(yùn)行方面的控制。
(5)**的可靠性實(shí)驗(yàn)。在帶載的情況下進(jìn)行24小時(shí)的i式車，隨時(shí)監(jiān)控機(jī)械和電氣的運(yùn)行情況，如噪音、_機(jī)溫度、電壓、電:流等參數(shù)《
3,2.2側(cè)試結(jié)果
雖然在重載非接觸供電運(yùn)輸車研發(fā)過(guò)輕中遇到了一些問(wèn)題，但在攻關(guān)組的不懈的努力下，先后通過(guò)了工業(yè)用電帶載實(shí)驗(yàn)、非接觸供電系統(tǒng)取電實(shí)驗(yàn)、電源轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)試及*終的帶載可靠性實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果是令人滿意的，堯全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
4 結(jié) 語(yǔ)
首鋼興際工程公司開發(fā)的重載非接觸供電運(yùn)輸車，供電電纜埋在地下，可很好的解決由于環(huán)境、運(yùn)輸距離長(zhǎng)以及接觸磨損所引起的運(yùn)輸車供電問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了在露天、復(fù)雜工況下的長(zhǎng)距離全自動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行。在安全方面除了在車IT設(shè)置了傳統(tǒng)的聲光報(bào)警和防撞桿外，還特別配置了激光安全識(shí)別裝置，解決了車輛自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中的安全問(wèn)題，可適用冶金、倉(cāng)儲(chǔ)、物流等各種重載運(yùn)輸行業(yè)，有很好的應(yīng)用前景。
