汽輪發電機集電環和碳刷維護

張偉

摘? ?要：汽輪發電機集電環為發電機轉子提供勵磁電流，因此，它的安全穩定運行對于發電機的安全具有重要的影響。在實際的運行中，集電環和碳刷常見的故障有發熱、環火等，因此，在維護與檢修過程中需要針對常見故障進行重點的檢查。本文分析汽輪發電機集電環和碳刷產生故障的原因，總結發電機集電環和碳刷日常維護的注意事項以及檢修項目，對于常見的發熱、環火等故障給出處理方式，以供參考。

關鍵詞：汽輪發電機? 集電環? 碳刷? 維護? 檢修

中圖分類號：TM311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0067-02

火力發電廠擔負著為社會生產提供電力的重任，對于促進社會經濟發展具有重要的作用。雖然近年來，新型能源的研究利用逐漸推廣，但是我國的電力供應仍然是以火力發電廠為主，火電廠的設備多，因此，不同設備的穩定運行是電廠正常運營的基礎。在電廠的實際運營中，汽輪發電機的運行狀況穩定與否，對于電廠的運行有重要的作用，因此，需要加強對于汽輪發電機的維護檢修，尤其是集電環和碳刷的維護。在國內的電廠中，多次發生過不同程度的集電環環火故障，造成機組的停運，影響了發電機的穩定運行，甚至會造成重大的經濟損失，因此，需要加強對于集電環和碳刷的維護檢修，保證汽輪發電機的正常運行。

1? 導致集電環和碳刷產生故障的因素

第一，碳刷與刷握的間隙不合適，過大或者是過小。碳刷與刷握之間的間隙過大的話，導致碳刷與集電環的接觸不良，產生“啃邊”現象。如果間隙過小，導致碳刷在實際的運行中可能會產生發卡的現象。碳刷與刷握之間的間隙過大或者過小都可能會導致集電環產生過熱的現象。第二，碳刷的壓力調整過大或過小。如果碳刷的壓力調整過大，就會增大集電環與碳刷的摩擦力，讓機械磨損現象嚴重，而且壓力過大海導致集電環不斷地摩擦產生過熱。如果碳刷的壓力過小，就會導致集電環與碳刷的接觸不良，容易出現集電環過熱，甚至會將集電環燒蝕。第三，集電環表面不干凈。如果集電環的表層有油污、粉塵以及碳粉等，就會增加電損耗，導致溫度升高。長時間的運行會讓集電環的表層產生麻點，這樣的話，碳刷與集電環的接觸面相應地就變小，電阻變大，導致溫度升高。第四，碳刷的電流值超限。從理論上來講，流經碳刷的電流都是均勻分布的，但是實際中，受到外部因素的影響，比如彈簧壓力、碳刷的長短等，工作中的碳刷電流分布不均，有的碳刷存在電流過大或者過小現象。在實際的設備運行中，會產生大量的熱，導致工作環境溫度升高，有的碳刷會出現超出規定電流值的情況，促使集電環的溫度升高。第五，集電環的通風孔堵塞。因為設備在運行中會產生大量的熱，導致設備溫度過高，影響運行。因此，集電環的設置有通風孔，以保證在運行中通過空氣對設備進行冷卻。但是如果由于維護不及時，集電環表面的積灰清理不及時，就會導致通風孔出現堵塞現象，那么集電環的冷卻效果就會大大降低。

2? 集電環和碳刷的日常維護內容

2.1 每天需要檢查維護的項目

第一，要對碳刷進行直觀的檢查，是否有火花現象出現，如果在運行中一旦產生火花，要進行及時處理。第二，查看碳刷是否存在抖動現象，如果存在抖動現象，就需要進一步的進行檢查，查看碳刷是否有磨損，集電環表面是否有磨損現象，要及時的消除。第三，測量集電環的表層溫度。正常工況下，集電環的表面溫度應該低于120℃，碳刷的溫度應該低于80℃。第四，檢測碳刷的磨損情況。在設備實際的運行中，都存在正常的磨損情況，當碳刷出現剝落現象時，需要及時的更換。對于碳刷進行更換時，為了保證設備的穩定運行，每天更換的數量不超過刷架上碳刷的1/5，同時將碳刷更換的位置以及新更換的碳刷的型號，更換后碳刷的電流值做好記錄。在同一集電環上的碳刷必須是同廠家、同型號以及批次相同的產品，保證碳刷的性能一致。更換碳刷的注意事項：需要專業的技術人員進行操作，更換時為了保證技術人員的安全，需要佩戴絕緣手套，在絕緣的膠墊上進行更換。新購買的碳刷用細砂紙進行適當的打磨后才可以使用，打磨時需要注意防止擦傷碳刷。第五，測量碳刷的電流值，保證碳刷的電流值在20～100A的范圍內，如果出現電流不平衡的現象，要及時的消除，保證碳刷的工作電流在正常范圍內。

2.2 每周需要檢查的內容

第一，檢查碳刷的活動情況，正常運行條件下，碳刷與刷握之間的間隙應該在0.1～0.3mm之間，這樣可以保證碳刷可以自由地移動，同時也不會和刷握形成摩擦。碳刷的活動情況最簡單的檢查方法就是提碳刷的方法，判斷是否存在發卡現象，如果出現卡滯現象或者是焊附現象，需要將碳刷進行打磨，之后將刷握內側上的灰塵清理，保證碳刷能夠自由地正常移動而不產生卡澀現象。第二，檢查集電環表面以及刷握上是否存在粉塵、油污情況，如果出現粉塵過多，就需要進行清潔處理。此外，需要定期地對集電環進行清潔處理，尤其是絕緣部件上的粉塵要及時清理，避免出現絕緣電阻降低的情況。第三，要用干燥的壓縮空氣清理隔音罩內的積塵，包括隔音罩內的軸承的絕緣墊片周圍的灰塵也要及時地清理，檢查發電機有無漏油現象。此外，碳刷的采購要選資質良好的廠家，對于新購買的碳刷要進行抽檢。碳刷的保存需要注意，保存環境的溫度以及濕度要達標，防止出現受潮導致碳刷出現損壞。要定期地對碳刷進行檢驗，保證貯存條件良好。

3? 碳刷發熱或者是環火的處理方式

第一，在長時間的運行中，由于摩擦或者是電流分布不均的情況導致碳刷出現發熱、環火現象。當碳刷出現發熱現象時，一般情況下，故障碳刷的電流值比較高，先不做處理，通過調整其它的碳刷，均勻分配電流，讓故障碳刷的電流下降，同時溫度下降，消除環火現象。第二，消除故障刷握。刷握和集電環的距離比較近，由于長期的運行會導致刷握變形，可能會與集電環產生摩擦，進而出現環火現象。故障的排除：將刷握逐個地拔下來，觀察環火現象是否消失，如果仍然存在就逐一地拔出來測試，直到故障消失，將存在故障的刷握進行處理。第三，對集電環表面的碳塵以及毛刺進行清潔。設備運行時，可以將刷握拔出，用白布蘸上四氯化碳對集電環進行清理，逐個將刷握拔出，之后，對集電環表面進行清潔。通過頻閃儀觀察集電環表面有無毛刺，如果有的話需要進行清除。第四，在碳刷的接觸面涂抹凡士林。將少量的凡士林均勻地涂抹在集電環表面，增強碳刷與集電環之間的潤滑性，同時，也可以將部分的灰塵帶走，優化碳刷的運行條件，降低碳刷溫度。檢查恒壓彈簧壓力值，在正常工況下，恒壓彈簧的壓力相等，保證了碳刷的穩定工作，如果出現壓力差就會導致碳刷磨損不同。要根據集電環以及碳刷的磨損情況判斷彈簧的工況，如果恒壓彈簧的壓力不夠就要及時地進行更換。在停機進行檢修時，對彈簧的壓力進行測試，對于不符合工況要求的要及時地更換。

4? 結語

在汽輪發電機設備運行中，對于集電環以及碳刷的磨損以及結構變化等要及時的進行維護檢修，根據實際的運行條件，制定科學的維護方案，定期進行維護檢修。降低集電環以及碳刷維護不當引起的過熱現象，甚至是環火事故，保證發電機的長期穩定運行。

參考文獻

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