發電機碳刷打火的原因分析及預防措施

郭藝丹

【摘 要】本文對發電機轉子碳刷打火的原因進行了充分的分析，并制定了詳細實用的處理措施，對有刷發電機的安穩運行起到了較大的作用。

【關鍵詞】碳刷；打火；原因分析；預防措施

發電機轉子及勵磁機的碳刷在運行過程中極易出現打火現象。輕者造成碳刷發熱，嚴重時造成刷握燒毀、刷辨燒斷，甚至灼傷轉子表面，轉子表面被灼傷后又使碳刷打火加劇，形成惡性循環。某公司熱電廠開工后，2#有刷發電機曾發生過勵磁機嚴重打火被迫停機的事故。經檢查發現：刷架及刷握被燒熔、變形，只得重新加工更換。

發電機勵磁碳刷頻繁出現打火在各個電廠的運行生產中是常見的現象，也是令人頭疼的老問題，嚴重干擾了發電機正常運行。因此，找出引起碳刷打火的主要原因，并采取相應的措施，是維護發電機安穩長優運行的有力保障。

1 碳刷的結構及工作原理

碳刷呈長方體，一端帶有銅絲制成的刷辨。發電機運行時，碳刷安裝在刷架的刷握內，可上下移動，碳刷上部用彈簧壓緊，底部緊貼轉子的滑環表面，刷辨用螺絲與刷架連接。每個刷架安裝兩組碳刷，每組兩個。每極安裝兩個刷架，固定在機殼上，通過電纜接受勵磁電流。

碳刷的主要成分是石墨，石墨有很良好的導電、導熱及潤滑性能，發電機組在運行時，轉子是旋轉的，碳刷在壓簧的作用下始終與滑環緊密接觸。勵磁電流通過碳刷與滑環的接觸導入發電機轉子線圈，為發電機提供勵磁，因此稱有刷勵磁。

2 碳刷打火的原因分析

發電機在運行時，碳刷內有很大電流通過，若碳刷與轉動的滑環表面接觸不良，就會產生電阻，引起打火。

某公司熱電廠2#發電機開始運行時，碳刷工作情況良好。由于正常磨損，碳刷被陸續更換，開始出現打火現象，將碳刷反復更換后仍無法消除。2#機停機后，對碳刷和滑環進行了認真的檢查。發現滑環表面出現凹槽并有灼傷痕跡，碳刷有損傷，個別壓簧彈性減弱，碳刷型號與開始使用的不同，硬度和尺寸偏大。為了找出打火的原因消除打火現象，對滑環表面進行了處理，并向廠家定購了一批型號適和的碳刷更換。開機后打火現象明顯減少。通過對不同型號碳刷的試驗和現象的分析，認為造成碳刷與滑環接觸不良主要有以下原因：

2.1 碳刷型號選擇不當

不同型號的碳刷，其大小、材質、硬度不盡相同。過硬的碳刷會損傷滑環，與滑環接觸時易產生跳動，從而引起接觸不良造成打火；碳刷太軟，磨損過快，增加耗損。碳刷過大，在刷握內不能自由移動，產生阻滯，不能與滑環良好接觸，過小，碳刷在刷握內晃動，引起接觸不良。

2.2 碳刷研磨質量差

碳刷在使用之前，應進行研磨，使碳刷底部磨出弧度，碳刷的寬窄、厚度也應與刷握相匹配。當碳刷的研磨質量不好，就會使碳刷在刷握內形成卡澀現象，影響碳刷的自由移動，造成碳刷與滑環接觸不良，從而產生打火。

2.3 刷架與刷握調整不當

刷架應與滑環表面平行，刷握與滑環垂直且距離保持4mm。刷握應無變形，內壁應光滑，碳刷在刷握內無阻礙。若調整不好，會造成碳刷與滑環之間接觸不良，引起打火。

2.4 壓簧調整不當

調整壓簧壓力，不能過于松動或過緊。過松碳刷與滑環接觸不好，過緊則影響碳刷在刷握內的自由移動，增加了與滑環的摩擦，引起過熱，使滑環表面氧化，電阻增大，引起打火，打火進一步增高溫度，加快了氧化速度，形成惡性循環。嚴重時甚至將刷辨燒斷、刷握燒熔。另外，壓力過大，碳刷沒有緩沖，極易振碎。

2.5 機組振動過大

發電機轉子滑環表面振動直接影響碳刷與滑環接觸，使滑環表面產生毛刺。振動會使滑環與碳刷接觸不良而發生打火現象，振動也會造成碳刷和壓簧損壞。以2#機為例，3瓦明顯比4瓦振動大，位于3瓦上的碳刷打火現象頻繁產生，而4瓦上的碳刷則基本沒有打火現象，由此可見，振動是產生打火現象的主要原因之一。

2.6 運行維護不當

發現碳刷輕微打火時，應加強巡檢，及時調整或更換過短和接觸不好的碳刷。調整更換時，應嚴格按照操作規程進行，如果處理不當，將會造成大面積的火花，甚至環火。

2.7 各種因素組合影響

從以上可以得出：碳刷打火現象是由多種因素造成的，個個因素之間彼此影響，共同作用，從而造成打火現象。

3 預防措施

在有刷勵磁發電機組中，碳刷打火現象非常普遍，給發電機維護保養帶來了很大的困難，也嚴重影響著安全生產，通過以上原因分析，為預防碳刷產生打火現象，應采取以下具體措施：

3.1 嚴格選擇與發電機匹配的碳刷

根據發電機及碳刷的技術資料，嚴格選用適當規格的碳刷，確保碳刷的材料、質地、規格與發電機相匹配。

3.2 把好碳刷研磨關

碳刷安裝使用前，要精心研磨，務必做到每個面都仔細研磨，使碳刷在刷握內能自由移動，無卡澀現象，尤其是與滑環的接觸面要磨出相應的弧度。

3.3 認真調整刷架與刷握的間距

每次開機前，對2#發電機的刷架及刷握進行認真的檢查和調整，確保刷握內壁光滑，碳刷在刷握內無阻礙，刷握與滑環垂直并且保持間距為4mm，針對變形刷握應及時更換。

3.4 檢測電流和溫度

定期用鉗型電流表測量各碳刷的電流分擔是否均勻，每塊碳刷工作電流為20A～100A。用紅外線測溫儀測量碳刷有無過熱現象，碳刷正常運行溫度一般為50～80℃，如有異常應及時更換。

3.5 精心維護

發電機在運行過程中，要精心維護，排除振動現象，掌握碳刷的磨損情況，調整壓簧的壓力要均勻，及時更換廢舊碳刷；發現碳刷打火現象及時處理，避免事態進一步發展，造成發電機停運。

4 結論

發電機勵磁碳刷打火問題，是檢修和維護過程中的薄弱環節，必須采取措施防止或消除發電機碳刷打火現象。通過采取以上措施，經過一段時間的觀察和試驗，基本消除了2#發電機運行過程中的打火現象，為發電機的正常運行提供了有利的保證。

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[責任編輯：楊玉潔]