汽輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)和碳刷維護(hù)

張偉

摘? ?要：汽輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流，因此，它的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于發(fā)電機(jī)的安全具有重要的影響。在實(shí)際的運(yùn)行中，集電環(huán)和碳刷常見(jiàn)的故障有發(fā)熱、環(huán)火等，因此，在維護(hù)與檢修過(guò)程中需要針對(duì)常見(jiàn)故障進(jìn)行重點(diǎn)的檢查。本文分析汽輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)和碳刷產(chǎn)生故障的原因，總結(jié)發(fā)電機(jī)集電環(huán)和碳刷日常維護(hù)的注意事項(xiàng)以及檢修項(xiàng)目，對(duì)于常見(jiàn)的發(fā)熱、環(huán)火等故障給出處理方式，以供參考。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)? 集電環(huán)? 碳刷? 維護(hù)? 檢修

中圖分類號(hào)：TM311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（b）-0067-02

火力發(fā)電廠擔(dān)負(fù)著為社會(huì)生產(chǎn)提供電力的重任，對(duì)于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的作用。雖然近年來(lái)，新型能源的研究利用逐漸推廣，但是我國(guó)的電力供應(yīng)仍然是以火力發(fā)電廠為主，火電廠的設(shè)備多，因此，不同設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是電廠正常運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。在電廠的實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀況穩(wěn)定與否，對(duì)于電廠的運(yùn)行有重要的作用，因此，需要加強(qiáng)對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)的維護(hù)檢修，尤其是集電環(huán)和碳刷的維護(hù)。在國(guó)內(nèi)的電廠中，多次發(fā)生過(guò)不同程度的集電環(huán)環(huán)火故障，造成機(jī)組的停運(yùn)，影響了發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至?xí)斐芍卮蟮慕?jīng)濟(jì)損失，因此，需要加強(qiáng)對(duì)于集電環(huán)和碳刷的維護(hù)檢修，保證汽輪發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。

1? 導(dǎo)致集電環(huán)和碳刷產(chǎn)生故障的因素

第一，碳刷與刷握的間隙不合適，過(guò)大或者是過(guò)小。碳刷與刷握之間的間隙過(guò)大的話，導(dǎo)致碳刷與集電環(huán)的接觸不良，產(chǎn)生“啃邊”現(xiàn)象。如果間隙過(guò)小，導(dǎo)致碳刷在實(shí)際的運(yùn)行中可能會(huì)產(chǎn)生發(fā)卡的現(xiàn)象。碳刷與刷握之間的間隙過(guò)大或者過(guò)小都可能會(huì)導(dǎo)致集電環(huán)產(chǎn)生過(guò)熱的現(xiàn)象。第二，碳刷的壓力調(diào)整過(guò)大或過(guò)小。如果碳刷的壓力調(diào)整過(guò)大，就會(huì)增大集電環(huán)與碳刷的摩擦力，讓機(jī)械磨損現(xiàn)象嚴(yán)重，而且壓力過(guò)大海導(dǎo)致集電環(huán)不斷地摩擦產(chǎn)生過(guò)熱。如果碳刷的壓力過(guò)小，就會(huì)導(dǎo)致集電環(huán)與碳刷的接觸不良，容易出現(xiàn)集電環(huán)過(guò)熱，甚至?xí)⒓姯h(huán)燒蝕。第三，集電環(huán)表面不干凈。如果集電環(huán)的表層有油污、粉塵以及碳粉等，就會(huì)增加電損耗，導(dǎo)致溫度升高。長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行會(huì)讓集電環(huán)的表層產(chǎn)生麻點(diǎn)，這樣的話，碳刷與集電環(huán)的接觸面相應(yīng)地就變小，電阻變大，導(dǎo)致溫度升高。第四，碳刷的電流值超限。從理論上來(lái)講，流經(jīng)碳刷的電流都是均勻分布的，但是實(shí)際中，受到外部因素的影響，比如彈簧壓力、碳刷的長(zhǎng)短等，工作中的碳刷電流分布不均，有的碳刷存在電流過(guò)大或者過(guò)小現(xiàn)象。在實(shí)際的設(shè)備運(yùn)行中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致工作環(huán)境溫度升高，有的碳刷會(huì)出現(xiàn)超出規(guī)定電流值的情況，促使集電環(huán)的溫度升高。第五，集電環(huán)的通風(fēng)孔堵塞。因?yàn)樵O(shè)備在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致設(shè)備溫度過(guò)高，影響運(yùn)行。因此，集電環(huán)的設(shè)置有通風(fēng)孔，以保證在運(yùn)行中通過(guò)空氣對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻。但是如果由于維護(hù)不及時(shí)，集電環(huán)表面的積灰清理不及時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)孔出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，那么集電環(huán)的冷卻效果就會(huì)大大降低。

2? 集電環(huán)和碳刷的日常維護(hù)內(nèi)容

2.1 每天需要檢查維護(hù)的項(xiàng)目

第一，要對(duì)碳刷進(jìn)行直觀的檢查，是否有火花現(xiàn)象出現(xiàn)，如果在運(yùn)行中一旦產(chǎn)生火花，要進(jìn)行及時(shí)處理。第二，查看碳刷是否存在抖動(dòng)現(xiàn)象，如果存在抖動(dòng)現(xiàn)象，就需要進(jìn)一步的進(jìn)行檢查，查看碳刷是否有磨損，集電環(huán)表面是否有磨損現(xiàn)象，要及時(shí)的消除。第三，測(cè)量集電環(huán)的表層溫度。正常工況下，集電環(huán)的表面溫度應(yīng)該低于120℃，碳刷的溫度應(yīng)該低于80℃。第四，檢測(cè)碳刷的磨損情況。在設(shè)備實(shí)際的運(yùn)行中，都存在正常的磨損情況，當(dāng)碳刷出現(xiàn)剝落現(xiàn)象時(shí)，需要及時(shí)的更換。對(duì)于碳刷進(jìn)行更換時(shí)，為了保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，每天更換的數(shù)量不超過(guò)刷架上碳刷的1/5，同時(shí)將碳刷更換的位置以及新更換的碳刷的型號(hào)，更換后碳刷的電流值做好記錄。在同一集電環(huán)上的碳刷必須是同廠家、同型號(hào)以及批次相同的產(chǎn)品，保證碳刷的性能一致。更換碳刷的注意事項(xiàng)：需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作，更換時(shí)為了保證技術(shù)人員的安全，需要佩戴絕緣手套，在絕緣的膠墊上進(jìn)行更換。新購(gòu)買的碳刷用細(xì)砂紙進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇蚰ズ蟛趴梢允褂?，打磨時(shí)需要注意防止擦傷碳刷。第五，測(cè)量碳刷的電流值，保證碳刷的電流值在20～100A的范圍內(nèi)，如果出現(xiàn)電流不平衡的現(xiàn)象，要及時(shí)的消除，保證碳刷的工作電流在正常范圍內(nèi)。

2.2 每周需要檢查的內(nèi)容

第一，檢查碳刷的活動(dòng)情況，正常運(yùn)行條件下，碳刷與刷握之間的間隙應(yīng)該在0.1～0.3mm之間，這樣可以保證碳刷可以自由地移動(dòng)，同時(shí)也不會(huì)和刷握形成摩擦。碳刷的活動(dòng)情況最簡(jiǎn)單的檢查方法就是提碳刷的方法，判斷是否存在發(fā)卡現(xiàn)象，如果出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象或者是焊附現(xiàn)象，需要將碳刷進(jìn)行打磨，之后將刷握內(nèi)側(cè)上的灰塵清理，保證碳刷能夠自由地正常移動(dòng)而不產(chǎn)生卡澀現(xiàn)象。第二，檢查集電環(huán)表面以及刷握上是否存在粉塵、油污情況，如果出現(xiàn)粉塵過(guò)多，就需要進(jìn)行清潔處理。此外，需要定期地對(duì)集電環(huán)進(jìn)行清潔處理，尤其是絕緣部件上的粉塵要及時(shí)清理，避免出現(xiàn)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(nèi)的積塵，包括隔音罩內(nèi)的軸承的絕緣墊片周圍的灰塵也要及時(shí)地清理，檢查發(fā)電機(jī)有無(wú)漏油現(xiàn)象。此外，碳刷的采購(gòu)要選資質(zhì)良好的廠家，對(duì)于新購(gòu)買的碳刷要進(jìn)行抽檢。碳刷的保存需要注意，保存環(huán)境的溫度以及濕度要達(dá)標(biāo)，防止出現(xiàn)受潮導(dǎo)致碳刷出現(xiàn)損壞。要定期地對(duì)碳刷進(jìn)行檢驗(yàn)，保證貯存條件良好。

3? 碳刷發(fā)熱或者是環(huán)火的處理方式

第一，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中，由于摩擦或者是電流分布不均的情況導(dǎo)致碳刷出現(xiàn)發(fā)熱、環(huán)火現(xiàn)象。當(dāng)碳刷出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象時(shí)，一般情況下，故障碳刷的電流值比較高，先不做處理，通過(guò)調(diào)整其它的碳刷，均勻分配電流，讓故障碳刷的電流下降，同時(shí)溫度下降，消除環(huán)火現(xiàn)象。第二，消除故障刷握。刷握和集電環(huán)的距離比較近，由于長(zhǎng)期的運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致刷握變形，可能會(huì)與集電環(huán)產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而出現(xiàn)環(huán)火現(xiàn)象。故障的排除：將刷握逐個(gè)地拔下來(lái)，觀察環(huán)火現(xiàn)象是否消失，如果仍然存在就逐一地拔出來(lái)測(cè)試，直到故障消失，將存在故障的刷握進(jìn)行處理。第三，對(duì)集電環(huán)表面的碳?jí)m以及毛刺進(jìn)行清潔。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，可以將刷握拔出，用白布蘸上四氯化碳對(duì)集電環(huán)進(jìn)行清理，逐個(gè)將刷握拔出，之后，對(duì)集電環(huán)表面進(jìn)行清潔。通過(guò)頻閃儀觀察集電環(huán)表面有無(wú)毛刺，如果有的話需要進(jìn)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(huán)表面，增強(qiáng)碳刷與集電環(huán)之間的潤(rùn)滑性，同時(shí)，也可以將部分的灰塵帶走，優(yōu)化碳刷的運(yùn)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(wěn)定工作，如果出現(xiàn)壓力差就會(huì)導(dǎo)致碳刷磨損不同。要根據(jù)集電環(huán)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(shí)地進(jìn)行更換。在停機(jī)進(jìn)行檢修時(shí)，對(duì)彈簧的壓力進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于不符合工況要求的要及時(shí)地更換。

4? 結(jié)語(yǔ)

在汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)備運(yùn)行中，對(duì)于集電環(huán)以及碳刷的磨損以及結(jié)構(gòu)變化等要及時(shí)的進(jìn)行維護(hù)檢修，根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行條件，制定科學(xué)的維護(hù)方案，定期進(jìn)行維護(hù)檢修。降低集電環(huán)以及碳刷維護(hù)不當(dāng)引起的過(guò)熱現(xiàn)象，甚至是環(huán)火事故，保證發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊成余.汽輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)和碳刷的維護(hù)與檢修[J].電力安全技術(shù)，2014（4）：16-19.

[2] 曹鳳波，宋強(qiáng)義.汽輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)、碳刷發(fā)熱原因分析[J].東北電力技術(shù)，2010（4）：32-34.

[3] 王燕明，王云飛，賈玉峰.大型發(fā)電機(jī)集電環(huán)和電刷架故障分析[J].華東電力，2003（10）：53-55.

[4] 田鵬康.300MW汽輪發(fā)電機(jī)碳刷維護(hù)分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2008（10）：93，99.