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發電機滑環和碳刷架部件的維護要領
滄州派源機電有限公司    2016-02-18 10:28:49    文字:【】【】【
摘要:每次檢修,我們都要對機組及其部件和附屬設備進行預防性試驗,具體到滑環和碳刷架部件主要是絕緣電阻檢查(小修時做)和交流耐壓試驗(大修時做),通過試驗發現滑環和碳刷架部件是否存在絕緣缺陷。

碳刷

1前言
現在,廣東粵電集團所屬的7個水力發電公司的機組檢修都實行定期檢修(狀態檢修除外,狀態檢修即是故障狀態下的檢修,也即是搶修),小修1年1次,大修6年~8年1次,檢修周期都已相對延長,經過實踐證明是可行的。但是,由于檢修時間的延長,某些故障有了進一步加深和加重的情況,給檢修工作增加了難度,也給檢修質量的提高設置了障礙。這一點在水輪發電機組的轉子滑環(集電環)、碳刷架部件上體現尤其明顯,這要求我們除提高檢修質量外,還需要加強日常維護。通過多年對滑環及碳刷架部件的檢修,提出對滑環及碳刷架部件加強日常維護的有關對策。
2滑環及碳刷架部件的絕緣缺陷檢修
1)每次檢修,我們都要對機組及其部件和附屬設備進行預防性試驗,具體到滑環和碳刷架部件主要是絕緣電阻檢查(小修時做)和交流耐壓試驗(大修時做),通過試驗發現滑環和碳刷架部件是否存在絕緣缺陷。
2)在檢修工作中,發現碳刷架部件是絕緣缺陷的主要部件,缺陷產生的原因:長期運行過程中受到污染。對轉漿式機組轉子滑環上部的受油器漏油是主要污染源;對其它發電機組上導油槽的油汽是主要的污染源,另外,由于碳刷在轉動過程中磨擦,產生的碳粉是造成絕緣下降的最根本污染源,這些在檢修工作中多次出現,當油和碳粉交織在一起時很難清除且極具破壞性。
①在2001年10月某水力發電公司3號混流式機組大修時,轉子回路絕緣檢查為零值,初步認為可能是轉子一點保護沒退出,與發電公司交涉后排除了這種情況,根據他們反映,在運行過程中轉子一點保護已經發訊,由于沒有進一步檢查,不能斷定故障點。經過分解檢查后,是碳刷架部件絕緣電阻為零值,再經仔細檢查發現,碳刷架部件被碳粉嚴重污染,清潔干凈后,用1000V搖表檢查絕緣為1000MΩ
②在2002年9月某水力發電公司2號軸流轉漿式機組大修時,試驗時發現碳刷架絕緣電阻偏低,測量值為2MΩ,經檢查發現,油和碳粉污染嚴重,有些碳刷受油泥的影響,已經在刷握內串動不靈活,且滑環表面開始出現麻點,幸好到了檢修期限,才阻止了故障的發展,檢修時把碳刷架部件拆下,用酒精對絕緣墊塊、刷握、碳刷逐個清洗干凈,安裝好后用1000V搖表檢查絕緣為1000MΩ
3)對于混流式發電機組,滑環的絕緣下降主要是受碳粉的污染,而軸流轉漿式發電機組,由于機組最上面的受油器,經過長時間的運行,受油器盤根不可避免存在老化情況,使受油器產生不同程度的滲漏,從而污染了滑環,加上碳粉的交織污染是滑環絕緣下降的主要原因。處理這種絕緣缺陷,需要清洗滑環和解體清洗滑環絕緣墊塊,才能徹底清除絕緣下降的缺陷。
3滑環的故障損壞檢修
1)在2000年10月某水力發電公司3號混流式機組小修時,上滑環表面已嚴重燒損,根據發電公司反映,在離小修1個月前,個別碳刷已存在打火現象,待到離小修前1個星期,碳刷出現環火,滑環表面已燒損嚴重(注:發電機在枯水期為調峰運行,不是連續運行),由于臨近小修,發電公司沒有引起足夠重視,任其發展,待小修時,滑環表面已經氧化,嚴重凹凸不平,4個人用油石、砂紙打磨,再用金相砂紙拋光,在發電機空轉時再用金相砂紙拋光,直到用白布貼住滑環運轉一段時間不臟污才合格,大概用了4天才完成工作,占了小修時間的一半多(小修工期為7天)。在檢修碳刷架時發現,上滑環碳刷架里的2個碳刷有卡阻現象,經檢查分析,刷握和碳刷不是很匹配,碳刷在刷握里沒有足夠的間隙,造成直接卡阻(排除碳刷架臟污卡阻),初步分析就是這些卡阻碳刷在圓度不理想的滑環運行時跳動打火,先損壞滑環表面光潔度,光潔度損壞到一定程度時,全部碳刷才出現打火現象(即環火)。
2)在2003年3月某水力發電公司1號軸流轉漿式發電機組小修時,處理過上、下滑環同時燒損的情況,一共累計用了6人3天時間進行打磨、拋光才處理好。原因是:在機組小修的3個月前,出現過受油器壓力油表管路爆裂的漏油事故,大量的油污染了滑環和碳刷架,增加了滑環與碳刷的接觸電阻,再經過一段時間的運行,碳粉和油污交織在一起,使滑環表面進一步臟污,接觸電阻同步增大,有些還粘附在刷握里面造成碳刷出現卡阻(檢修時發現上、下滑環碳刷共有10多個出現卡阻的情況),這種滑環表面嚴重臟污及碳刷出現卡阻的現象,是造成碳刷打火、滑環嚴重電化腐蝕、滑環表面凹凸不平的根源。
4碳刷架部件的檢修
1)各水力發電公司的碳刷刷握都采用自跟蹤恒壓彈簧刷握,運行過程中的維護和大、小修時已省去了彈簧調整這一環節,但是隨著運行時間的延長,還是會出現彈簧疲勞的現象,在大、小修時常常會發現這些疲勞彈簧的情況。而在運行過程中這些疲勞彈簧會造成碳刷壓力的減小,當壓力小到一定程度時,使接觸不穩定,容易產生打火現象,從而使滑環產生電化腐蝕,造成滑環表面損壞,因此對疲勞彈簧在檢修時都采取更換處理。
2)刷握在長期運行過程中總是受到單側力作用,有些刷握還受運行中振動的影響,使緊固螺絲松動,從而使這些刷握偏離了原來的垂直方向,這種不垂直的刷握會使碳刷側面邊沿處出現卡阻,一定程度上增大接觸電阻,從而使發熱增加,因此在檢修時發現不垂直的刷握都進行了校正。另外,有些機組的碳刷架在檢修時要拆裝,在安裝時需要調整刷握邊沿到滑環的間隙,間隙不能太小,防止運行時滑環被碳刷架碰傷,間隙也不能太大,避免運行時碳刷側面邊沿處出現卡阻,通常情況下間隙調整為2mm~3mm。
3)碳刷在長期運行過程中總是要磨損的,當碳刷磨損到一定程度時,刷握的自跟蹤恒壓彈簧壓力也會有所減小,再加上長期運行中有些彈簧的適度疲勞,使碳刷對滑環的壓力不能達到要求,通常的允許磨損長度為1/3碳刷長度,當碳刷磨損至1/3碳刷長度時,則需要更換碳刷。在安裝新碳刷時,要對碳刷進行預裝,檢查碳刷在刷握里的松緊度(左右間隙為0.15mm~0.45mm,上下間隙為0.05mm~0.30mm),當碳刷過緊時需要打磨,過松的則不采用。這些都是檢修工作中遵循的工藝要求,也是保證檢修質量的具體做法。
5滑環及碳刷架部件的維護
通過對滑環及碳刷架部件產生的缺陷與故障的檢修,可以明顯地感到,沒有缺陷時,機組才能安全運行,故障的產生需要一個過程,只要在缺陷產生時抓住時機,消除缺陷,才能阻止滑環故障的發生。因此,日常維護工作是重要的,也是必不可少的,其具體的工作如下。
1)由于水輪發電機組工作的水頭和流量的不同,所以機組的裝機容量和轉速是不同的,而碳刷的多少和每個碳刷的電流載流量以及碳刷圓周速度也不盡相同,因此碳刷的磨擦發熱和電流發熱對于不同的水輪發電機組也是不同的,如某水力發電公司的水輪發電機組的單機額定容量為12MW,額定轉速為500r/min,額定勵磁電流為410A,上、下環碳刷各為12個,在正常運行時,機組的滑環溫度在70°~78°之間;再如另一水力發電公司的水輪發電機組的單機額定容量為90MW,額定轉速為136r/min,額定勵磁電流為1200A,上、下環碳刷各為32個,在正常運行時,機組的滑環溫度在50°~60°之間。不同類型的機組在正常運行時滑環溫度一般維持在一個正常范圍,在滑環溫度超出這個正常范圍時,反映出滑環、碳刷架部件存在缺陷,因此運行維護人員應該定時巡檢,及時發現異常溫度的滑環,進行消缺維護。
2)在機組運行過程中,應該組織相關人員定期巡檢,細致觀察滑環和每個碳刷,把出現打火現象的碳刷記錄下來,在停機時對刷握及碳刷進行檢查處理,必要時更換新刷握和碳刷,以消除缺陷。
3)定期檢查碳刷在刷握內是否有卡阻現象,刷握的自跟蹤恒壓彈簧是否疲勞,滑環及碳刷架部件是否臟污,存在這些缺陷時都要進行消除,才能保證滑環及碳刷架部件的安全運行,從而保證機組的安全運行。


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