某水電站橋機電源滑線和集電器配合故障的分析及處理

姜 少 斌， 李 張 秀， 李 國 正

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610051)

某水電站橋機電源滑線和集電器配合故障的分析及處理

姜 少 斌， 李 張 秀， 李 國 正

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610051)

橋機進線電源主要依靠電源滑線和集電器之間的滑動接觸提供，日常運行中，由于電源滑線的變形和集電器與電源滑線間的滑動接觸不良，導致橋機電源不能正常供給，橋機的運行可靠性也大大降低。依據某水電站橋機電源故障，深入分析了造成該故障產生的原因，提出了對該故障的處理措施，其處理后的實際效果可為橋機集電器故障分析和解決提供參考。

集電器；電源滑線；故障；處理措施；水電站

1 概 述

該水電站橋機位于雙曲拱壩中孔內，為電動葫蘆式雙梁橋式起重機，型號為LH20-5.5A3，額定起重量為20 t，1997年投入使用。主要設置機構為大車行走，小車行走，主起升，采用三相四線制滑線供電方式。因該橋機位于雙曲拱壩內，故滑線布置為弧形，全長約140 m。該橋機起升高度為8 m，跨度為5.5 m，起升速度為3 m/min，大車最高運行速度為24.43 m/min，小車運行速度為4.73 m/min。

該橋機在近幾年日常工作中經常出現電源滑線與集電器接觸不良的故障而導致在橋機運行過程中出現電機缺相運行或失電，給起升電機和大車運行電機及小車運行電機的運行帶來較大的安全隱患。為保證橋機的正常使用，我們臨時在橋機集電器上固定了一根纜繩，當故障出現時，對纜繩進行甩動和拉動即可暫時使用，但由此亦給橋機的日常工作帶來極大的不便。

2 產生故障的原因分析

從橋機滑線的結構形式、安裝位置、運行環境幾方面進行分析得知，滑線與集電器接觸不良可能是因為以下幾個原因：

(1)橋機電源滑線呈弧形布置，其固定位置共14處。因安裝滑線時工藝欠缺，導致滑線水平度調整存在一定的誤差，長期運行后因外力因素導致其誤差超出允許范圍，致使電源滑線與集電器接觸不良。

(2)因橋機已投運18 a，固定滑線的金屬支架銹蝕變形，進而導致滑線變形，使電源滑線與集電器接觸不良。

(3)電源滑線與集電器碳刷滑動接觸的導電面因放電燒損或氧化腐蝕，致使電源滑線與集電器接觸不良。

(4)大壩在汛期和枯水期因水庫水位變化和泄洪振動受力變化而導致大壩發生位移，滑線支架和滑線受到大壩形變外力的影響而變形。

(5)因橋機電源滑線呈弧形布置，日常工作中集電器與電源滑線各處受力不均，從而導致電源滑線變形使電源滑線與集電器接觸不良。

(6)因橋機運行時間較長，集電器碳刷磨損嚴重或碳刷壓緊彈簧因疲勞變形、壓緊力不夠而導致集電器不能和電源滑線充分接觸，致使電源滑線與集電器接觸不良。

3 處理方法

橋機運行過程中電機缺陷或失電的原因主要為電源滑線與集電器接觸不良。為徹底檢查和解決整個電源滑線與集電器的接觸缺陷，需對橋機的電源滑線進行斷電，對滑線全長進行檢查、處理。為此，經研究后決定采用通過動力電纜從啟閉機室檢修動力箱接取電源的方式為橋機供電，但在處理過程中需要人工移動供電電纜以滿足橋機在軌道上運行的需要。

3.1 電源滑線固定支架的檢查與處理

使用臨時電源為橋機運行提供動力后，將橋機從電源滑線一端運行至另一端，在此過程中，對電源滑線所有的固定支架及螺栓進行檢查、更換、緊固，檢查發現部分支架銹蝕變形，共更換支架及螺栓6處。

3.2 電源滑線水平度的檢查與調整

選用一根鐵絲，在橋機集電器固定支架合適處固定鐵絲一端，并將鐵絲的另一端與電源滑線頂部接觸。橋機運行過程中對電源滑線與鐵絲之間出現間隙和摩擦的位置進行緊固調整，共調整處理13處。

3.3 電源滑線與集電器滑動接觸面的檢查與處理

在橋機運行過程中，對3相4線電源滑線中的四個滑動接觸面進行檢查，除部分位置有較輕的放電痕跡外，未發現電源滑線有銹蝕現象，對放電位置進行了拋光處理。

3.4 集電器碳刷的檢查與處理

將集電器從電源滑線軌道拆卸后，對集電器碳刷和碳刷壓緊彈簧進行了檢查和測試，集電器碳刷長度和碳刷壓緊彈簧的彈性性能均良好，未發現異常。

在采用以上措施對該橋機的電源滑線和集電器進行檢查處理后，橋機恢復正常供電方式試運行，電源滑線和繼電器接觸不良現象得到了一定程度地改善，但橋機在運行過程中電源缺相或掉電的故障依然時有發生，上述處理并沒有徹底解決這一故障，說明該缺陷的產生另有原因。

3.5 集電器本體檢查與更換

3.5.1 對電源滑線與集電器配合情況進行分析

該橋機的電源滑線和集電器的配合情況見圖1。對該橋機的電源滑線與集電器配合情況進行仔細分析后發現其主要存在以下兩點缺陷：

(1)集電器上滾輪并未完全嵌入電源滑線滾輪槽內，從而導致上滾輪與電源滑線外殼接觸面積過小；

(2)電源滑線外殼下端部明顯存在10 mm的高度差。因設計原因，該集電器并未完全與電源滑線下端部接觸，不能保證集電器運行時的直線性。

對電源滑線與集電器配合情況進行分析得出以下結論：在橋機運行過程中，上滾輪的運行軌跡會偏出滾輪槽并向圖1所示的左方向傾斜，從而導致集電器碳刷不能與電源滑線C相良好接觸，最終導致橋機進線電源缺相或掉電缺陷的發生。

圖1 電源滑線和原集電器配合圖

3.5.2 重新設計集電器并更換

因橋機電源滑線拆卸和更換工作量較大，且更換后的電源滑線水平度調整難度較大，經研究決定對集電器進行重新設計和更換。重新設計后的集電器與電源滑線配合情況如圖2所示。新設計的集電器具有以下特點：

圖2 電源滑線和新集電器配合圖

(1)改進了集電器滾輪。將原有的上下各1個滾輪變成上下各兩個滾輪，同時將上下兩個滾輪的間距變大，將滾輪槽嵌于上下兩個滾輪之間，將滾輪和電源滑線外殼之間的接觸面增大，既避免了集電器運行時滾輪滾動的偏移，又保證了集電器運行時滾輪滾動的可靠性；

(2)改進了集電器本體。新設計的集電器與電源滑線外殼下端部完全接觸，徹底避免了因集電器本體設計缺陷而導致的集電器與電源滑線外殼之間存在的間隙，保證了集電器運行軌跡的直線性，且不會左右偏移。

采用以上措施處理后效果良好，在不改變電源滑線結構的基礎上，將新設計的集電器安裝后，恢復了橋機正常供電并進行試運行，集電器與橋機電源滑線接觸良好，運行平穩，該橋機再未發生任何缺相或失電現象。

4 建議采用的防范措施

(1)電源滑線本體檢查。在橋機日常巡檢中，應加強對橋機滑線固定支架和滑線水平度以及滑線接觸面的檢查、維護，以保證電源滑線本體無異常。

(2)集電器本體檢查。根據橋機使用頻率，應定期對集電器的碳刷長度和碳刷壓緊彈簧進行檢查、維護，以確保集電器運行可靠。

(3)電源滑線與集電器配合度檢查。在做好橋機滑線和集電器檢查工作后、橋機使用前，應對電源滑線與集電器之間是否接觸良好進行檢查，防止在橋機使用過程中出現電源缺相或失電。

5 結 語

在水電站日常工作中，起重設備對大型設備的起吊和安裝及運輸起著不可替代的重要作用，同時為設備的起吊運輸節省了大量的人力和物力。橋機集電器是整個橋機電源靜止部件(電源滑線)與滑動部件(集電器)的直接接觸設備，也是橋機電源的關鍵部件[2]。橋機電源滑線與集電器之間是否可靠配合，直接關系到橋機的正常穩定運行。當起重設備在運行過程中出現缺相或掉電時，應及時采取有效措施進行處理，避免燒損電機或起吊部件懸置空中，進而造成更大的設備損失或人身傷亡。

筆者對某水電站橋機電源滑線和集電器配合故障進行了分析并進行了檢查與處理，最終發現電源滑線和集電器配合存在設計選型不當是出現故障的根本原因，通過重新設計并選用新的集電器，徹底解決了電源滑線和集電器接觸不良的隱患。

[1] 郭文革，馬克明.橋式起重機電氣滑觸裝置故障分析及改造[J].大氮肥，2001，24(3)：186～187.

[2] 姜少斌，蔣宜杰，吳長敏.發電機集電環與刷握摩擦事件分析與探討[J].人民黃河，2015，37(增刊2)：198～199.

(責任編輯：李燕輝)

2016-03-08

TV7;TV737;TV738

B

1001-2184(2017)02-0122-03

姜少斌(1988-)，男，陜西咸陽人，助理工程師，從事水電站電氣一次設備檢修技術工作；

李張秀(1975-)，女，四川雅安人，高級工程師，從事水電站電氣一次設備檢修技術工；作

李國正(1988-)，男，河南周口人，助理工程師，從事水電站電氣一次設備檢修技術工作.