發(fā)電機(jī)碳刷超溫處理的探討

逄志強(qiáng)

（哈爾濱電機(jī)廠機(jī)電工業(yè)有限責(zé)任公司,黑龍江 哈爾濱 150000）

1 舉例

本文以125MW燃油機(jī)組，同軸直流勵(lì)磁機(jī)為例。

2 碳刷異常運(yùn)行狀況

碳刷電流偏差大，小的只有幾安培，大的超過(guò)200安培；碳刷磨損比較嚴(yán)重，與以前更換記錄統(tǒng)計(jì)比較，滑環(huán)、勵(lì)磁機(jī)碳刷更換數(shù)量均是以前的5倍左右；刷辮長(zhǎng)期過(guò)熱變色，滑環(huán)、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子表面變色有灼傷現(xiàn)象；勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子表面不平，碳刷在刷槽里卡住或跳動(dòng)，碳刷碎裂，刷辮震斷。

3 原因

3.1 碳刷質(zhì)量問(wèn)題，現(xiàn)采購(gòu)碳刷產(chǎn)品疏松，碳質(zhì)顆粒粗糙，機(jī)械磨損嚴(yán)重。

3.2 由于不同批次的碳刷混用，其電阻系數(shù)不一樣，個(gè)別碳刷電流超標(biāo)。

3.3 勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子表面不平，碳刷跳動(dòng)，彈簧疲勞老化，接觸電阻大，碳刷電流偏差。

3.4 勵(lì)磁機(jī)表面有滑傷，整流片間存在有短路。

4 處理

針對(duì)上述原因應(yīng)做以下處理：采購(gòu)時(shí)應(yīng)使用品質(zhì)較高的產(chǎn)品推薦使用合資產(chǎn)品；更換碳刷盡量用同一批次的產(chǎn)品；更換彈簧型號(hào)，新彈簧壓力加強(qiáng)，而且增大壓制面積，（有的電廠已經(jīng)把單彈簧改變?yōu)殡p彈簧，取得良好的效果。）；對(duì)刷架進(jìn)行精密的安裝，保證碳刷安裝孔與轉(zhuǎn)子切面垂直，保證轉(zhuǎn)子軸線與碳刷架的軸線同心；加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)。

5 運(yùn)行檢查維護(hù)的重點(diǎn)

5.1 整流子表面不清潔碳粉灰塵多

機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，周圍環(huán)境差，引起勵(lì)磁回路運(yùn)行溫度高，滑動(dòng)接觸損耗大。碳刷與轉(zhuǎn)子表面之間磨擦產(chǎn)生大量的碳粉，并且陳積在轉(zhuǎn)子表面及防護(hù)罩內(nèi)壁。再加上軸承油煙與碳粉、灰塵混合，形成正常運(yùn)行的污垢。

方法：維護(hù)時(shí)要經(jīng)常用電吹風(fēng)吹掃后再用干凈的白布擦拭整流子的表面等。擦拭整流子的表面不能用石英砂紙或者破壞整流子表面一層氧化銅的溶劑。

5.2 碳刷接觸面不平滑，接觸不良

更換碳刷不經(jīng)過(guò)打磨，接觸面就會(huì)不平滑，接觸不良，損傷電樞，長(zhǎng)期將造成整流子表面不平。如果更換太多碳刷將造成電流分配不均勻，電流集中在少數(shù)碳刷上。會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱，冒火花，甚至勵(lì)磁機(jī)著火。

方法：對(duì)碳刷更換前進(jìn)行打磨。要求打磨后的碳刷方向與電樞表面弧度基本吻合（三分之二以上的接觸面）。但是由于碳刷刷握槽位對(duì)碳刷的接觸角度和方向有一定的限制，要用新碳刷與運(yùn)行過(guò)的舊碳刷比較,并依照舊碳刷接觸面的斜度的大致情況進(jìn)行打磨，才能保證更換后碳刷與整流子表面吻合，保證良好接觸。

5.3 碳刷上彈簧壓力不均造成碳刷電流分配不均勻

由于彈簧老化失去彈力，或者碳刷過(guò)短，導(dǎo)致一部分碳刷與電樞表面接觸不良，電流集中在少數(shù)碳刷上。如果更換不同型號(hào)的碳刷也會(huì)造成電流分配不均勻。

方法：及時(shí)更換彈簧，調(diào)整刷握彈簧壓力為一定值，雖然刷體長(zhǎng)短不一樣，并聯(lián)碳刷壓力盡量保持一致。發(fā)現(xiàn)碳刷過(guò)短要立即更換。更換碳刷要認(rèn)真檢查挑選，發(fā)現(xiàn)材質(zhì)不純的碳刷立即更換。

5.4 碳刷在刷槽里卡住或跳動(dòng)

碳刷在刷槽內(nèi)應(yīng)有0.1mm-0.2mm的間隙。檢查能否上下自由活動(dòng),更換搖擺的和卡住的碳刷。還要注意及時(shí)消除碳刷與整流子表面滑動(dòng)接觸中出現(xiàn)的“氣墊相象”。所謂的“氣墊相象”就是轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)粘附于其表面的空氣層帶入碳刷弧面與整流子表面之間的鍥型空間，致使碳刷滑入邊受到較大的向上推力，滑出邊受到較小的向下推力，而使碳刷歪斜與電樞部分脫離。最終鍥型空間不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致碳刷分離接觸或者碳刷松跳。不冒火的碳刷并不都是運(yùn)行正常的碳刷，要經(jīng)常檢查每個(gè)彈刷的負(fù)載電流。

方法：對(duì)碳刷側(cè)面進(jìn)行適當(dāng)打磨。如果打磨過(guò)多與刷槽間隙過(guò)大會(huì)造成碳刷松跳動(dòng)，引線，彈簧震斷，碳刷碎裂。

5.5 整流子表面有劃傷；整流子（換向器）不整圓；整流片間云母凸出；換向極（中間極）的氣隙調(diào)整不相等整流子表面有劃傷，因電磁方面的原因而引起換向火花的摻雜和干擾；或者整流片間有非金屬性短路，換向過(guò)程產(chǎn)生的電磁力，引起碳刷突發(fā)性振動(dòng)、整流子表面超溫。

整流子（換向器）不整圓，整流片間云母凸出的現(xiàn)象會(huì)造成滑動(dòng)接觸磨損及碳刷振動(dòng)；換向極（中間極）的氣隙調(diào)整不相等的現(xiàn)象也是會(huì)因電磁方面的原因而引起換向火花的摻雜和干擾及碳刷振動(dòng)。

方法：通過(guò)檢修處理。

維護(hù)滑環(huán)碳刷跟勵(lì)磁機(jī)基本相同，又因?yàn)闆](méi)有電磁方面的原因而引起換向火花的摻雜和干擾，是一個(gè)純粹的機(jī)械性火花如何抑制和消除的問(wèn)題。相對(duì)勵(lì)磁機(jī)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。

6 相關(guān)的反事故措施

6.1 日常運(yùn)行維護(hù)方面

碳刷維護(hù)責(zé)任班組在每個(gè)運(yùn)行周的第一個(gè)二值、第二個(gè)三值、第二個(gè)一值進(jìn)行碳刷維護(hù)工作，更換過(guò)短的碳刷，對(duì)碳刷、滑環(huán)、碳架進(jìn)行吹掃，必要時(shí)用白布進(jìn)行清抹；對(duì)尚不需要更換的碳刷要試驗(yàn)其靈活性，碳刷應(yīng)能在刷握內(nèi)自由上下且無(wú)跳動(dòng)、卡澀現(xiàn)象；對(duì)于檢查到碳刷、彈簧斷裂現(xiàn)象，要記錄并及時(shí)上報(bào)。

每班用紅外線測(cè)溫槍測(cè)量一次發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)滑環(huán)、碳刷溫度，滑環(huán)溫度不應(yīng)大于120℃，碳刷體溫度控制不大于80℃。

對(duì)于發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)滑環(huán)碳刷高端陷入刷握5mm的，必須進(jìn)行更換。更換碳刷時(shí)，必須要對(duì)接觸面進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致地打磨，確保要有三分之二以上的接觸面。在同一時(shí)間內(nèi)，同一極上允許更換碳刷的數(shù)量，不應(yīng)超過(guò)該極數(shù)量的10%（125MW：發(fā)電機(jī)滑環(huán)每極同時(shí)只能更換4只，勵(lì)磁機(jī)每極只能更換4只）；125MW每月一日二值定期測(cè)備用勵(lì)磁機(jī)絕緣并試運(yùn)轉(zhuǎn)。

6.2 發(fā)現(xiàn)異常時(shí)的處理方法

當(dāng)主勵(lì)磁機(jī)滑環(huán)產(chǎn)生環(huán)火時(shí)，應(yīng)該大幅度減少有功負(fù)荷、無(wú)功負(fù)荷，以消除環(huán)火，再更換碳刷。如環(huán)火不能消除，125MW機(jī)組應(yīng)轉(zhuǎn)備用勵(lì)磁機(jī)運(yùn)行。如環(huán)火嚴(yán)重，采取措施無(wú)效，立即緊急停機(jī)。

6.3 其它措施

對(duì)125MW機(jī)組電氣人員進(jìn)行培訓(xùn)，使之熟練掌握主、備用勵(lì)磁機(jī)倒換的各項(xiàng)操作步驟及要領(lǐng)，掌握主、備用勵(lì)磁系統(tǒng)接線及各儀表位置。建議配備直流鉗表，在滑環(huán)、碳刷溫度超過(guò)允許值時(shí)，測(cè)量每個(gè)碳刷的電流，及時(shí)更換小電流碳刷，使電流分布均勻。將機(jī)組不同負(fù)荷下的主、備用勵(lì)磁機(jī)電壓轉(zhuǎn)換的數(shù)值列表，放在控制室以備緊急轉(zhuǎn)換時(shí)參考。建議勵(lì)磁機(jī)更換新電樞，以取代老電樞。老電樞經(jīng)多次車削后，工作條件已有所下降。

7 日常維護(hù)中一般要注意以下的事項(xiàng)

7.1 為防止保護(hù)誤動(dòng)，應(yīng)停用轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)。

7.2 同一機(jī)組不得兩人同時(shí)進(jìn)行，應(yīng)扣緊袖口或套穿絕緣鞋或站在絕緣墊上，要特別小心，不使衣服，擦布被轉(zhuǎn)動(dòng)部分掛住。女同志的辮子應(yīng)盤在帽內(nèi)。

7.3 所用工具應(yīng)用絕緣物包扎好。工作時(shí)不得同時(shí)觸及不同極性的導(dǎo)線或一手觸導(dǎo)線一手觸接地部分。

7.4 更換碳刷時(shí)，應(yīng)一人監(jiān)護(hù)進(jìn)行。

8 結(jié)束語(yǔ)

正常運(yùn)行中，碳刷與整流子表面有摩擦腐蝕和微小燃燒腐蝕兩種現(xiàn)象，時(shí)間長(zhǎng)必然造成整流子表面不平整，這是不可避免的。碳刷選擇方面，硬度高的碳刷，更換后容易產(chǎn)生火花。硬度小的碳刷更換之后不容易產(chǎn)生火花，但是對(duì)整流子表面的滑動(dòng)腐蝕較大，挑選碳刷的型號(hào)很重要。勵(lì)磁機(jī)故障問(wèn)題往往就出在碳刷日常維護(hù)工作之中，可能造成惡性循環(huán)。運(yùn)行人員要根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)碳刷進(jìn)行維護(hù)，防止故障的擴(kuò)大，保護(hù)電樞，延長(zhǎng)電樞檢修周期。總之維護(hù)碳刷是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)。

[1]甘雨生，魏斌，羅愛(ài)珍.發(fā)電機(jī)碳刷發(fā)熱原因及解決辦法[J].電力安全技術(shù)，2004-12-25.