发电机滑环碳刷冒火的原因及防治办法
【摘要】发电机的滑环碳刷是发电机的一个重要的部件,在实际的工作中经常会遇见由于处理不当而使得发电机冒火的现象出现,本文针对于发电机的滑环碳刷冒火的原因及处理的办法做了一些探讨。
【关键词】发电机滑环碳刷;冒火;原因与对策
概述:
发电机运行中滑环碳刷冒火是常见的故障之一,若不及时消除,可导致发电机滑环碳刷冒火形成环火,对发电机安全运行造成直接威胁,特别是氢冷发电机,严重时将被迫停机。紧急停机不仅影响企业连续生产,而且对发电机本身也将产生重大危害。
一、什么是碳刷
碳刷是用于电机的换向器或滑环上,作为导出导入电流的滑动接触体,它的导电,导热以及润滑性能良好, 并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。几乎所有的电机都使用碳刷,它是电机的重要组成部件。广泛适用于各种交直流发电机,同步电动机,电瓶直流电动机,吊车电机集电环,各型电焊机等等。
随着科学技术的发展,电机的种类和使用的工况条件越来越多样化,因而需要有各种不同品级的电刷来满足这些要求,故电刷的种类也随着电机工业的发展而越来越多。因此,对于发电机滑环碳刷的故障以及对策做了一些总结。
二、 故障原因的分析
通过对电厂发生的几次较大的环火造成停机事故的原因进行分析.可以得出产生环火的几个主要原因。
1.在机组运行中,虽然使用同一压簧、碳刷,但由于压簧的压力不同,使用时间长短不一样,出厂质量有差别,使得碳刷与滑环间的接触点电阻不一样,使得同极滑环上不同碳刷间电流不均,部分碳刷电流太大,造成压簧严重受损变形,产生火花。
2.碳刷型号虽然相同,但由于存在阻值上的差异,同极滑环上碳刷间电流分配不均,个别碳刷通流偏大,压簧发热变形,压力减小,产生火花。
3.运行人员巡检时间间隔较长或走马观花,未能及时发现部分碳刷严重过热情况,也是造成发电机滑环碳刷冒火的原因之一。
4.滑环冷却风进风口滤网堵塞,使进风量减少,影响冷却效果。
5.碳刷允许最大圆周速度为70 m/s,而发电机滑环表面园周速度为69.9 m/s,碳刷在允许最高速度下运行,很容易在碳刷接触面产生气膜和跳动,使流过碳刷的电流不稳定;虽然在滑环表面开凹槽和使用磨花碳刷可破坏接触面的气膜,但开凹槽会使碳刷实际的接触面积减小。
6.滑环表面产生氧化膜,使碳刷接触电阻大大增加。
7.碳刷和滑环表面脏污。由于积灰和碳刷粉末加上轴承座轴封处漏出的油气侵入,会在碳刷和滑环表面聚集许多油污,阻塞滑环通风孔,使得碳刷温度升高,可能在个别甚至全部碳刷上产生火花。
8.碳刷在刷握中卡涩。由于所使用的碳刷和刷握不配套,在更换碳刷时都要对碳刷进行人工打磨,因而碳届旷表面很难达到平整光滑,碳刷与刷握的接触面很难达到要求,在运行中经常会出现卡涩。
9.碳刷在刷握中振动,造成碳刷冒火。由于刷握与滑环间的距离相对较远,基本上都在10 mm以上,当碳刷磨损到一定程度的时候,刷握对碳刷的固定作用变差,使碳刷在刷握中随着电机的旋转振动而振动冒火,有些碳刷甚至出现个别边角被打掉的现象,严重影响机组的安全运行。
10.V型碳刷压簧存在缺陷。即使完好的压簧压力弹片,亦有过热现象;而一侧拆断的压簧压力弹片,则大部分存在严重过热或电弧烧伤迹象。
三、故障排除的措施
1.发电机滑环进出口风道滤网改为可拆卸式滤网。每周应对滤网清理2次,并做好记录,以防止进风量减少。
2.将发电机滑环上的所有压簧全部更换为U型压簧。调整刷握与滑环的距离在2～3 mm。使用前要检查压簧压力是否均匀,卡口卡人刷握内应牢固,无弹出现象,压簧无断裂现象。运行中更换压簧时,应检查压簧接触点牢固,弹片、弹簧正常受压,在压力消失后能完全恢复,压簧卡口应有足够余度,不能太浅。
3.运行主控室应配置足够的碳刷,每个碳刷应标明电阻值,励磁机碳刷电阻值为(O.0015±0.O003)欧姆,发电机碳刷电阻值为(0 0021士0.0003)欧姆。
4.尽可能选用与刷握相匹配的碳刷,使碳刷在刷握内有0.1～0.2 mm的间隙,并经常检查使碳刷在刷握内活动自如,上下灵活串动无卡涩现象。
5.运行各班每小时必须对发电机滑环、碳刷、压簧进行一次全面、系统地检查。
6.实行定期吹扫制度,去除积灰和碳粉。运行人员每值吹扫滑环1次,并做好
记录。运行人员每班2次用红外线测温仪测量发电机滑环温度。满负荷期间每2 h测量1次,测量结果记入机组长记录。当温度大于90。C时,用钳形电流表测量碳刷电流,检查碳刷长度和接触面积,及时更换或研磨碳刷,并通知检修人员装设轴流风机。
7.新碳刷必须研磨,以保证碳刷与滑环表面接触面积达70%以上,且在刷握范围内能上下灵活运动,无卡涩现象。
8.使用新碳刷前应首先进行碳刷阻值测量,并将阻值相同的碳刷分别编号存放。更换碳刷时,必须在同一极滑环上使用同一阻值的碳刷,严禁不同阻值的碳刷在同一极滑环上混用。
9.车削发电机滑环,去除滑环表面氧化层和冒火时产生的麻点,减少碳刷接触电阻,消除碳刷跳跃现象。发电机碳刷长度不能小于新碳刷长度的2/3,如发现长度不足,必须立即更换;但一般情况下,在同一时间内,每个刷架上最多只允许更换1/5的碳刷。
结束语
为了保证大型汽轮发电机滑环一碳刷装置正常工作,减少发电机非正常停运的次数,提高公司的整体经济效益,一方面,需在设备本身方面进行提高,如采用性能好的碳刷和刷握,提高运行监视手段等。另一方面,要规范和提高对滑环一碳刷装置的运行维护管理,彻底避免由于滑环一碳刷装置烧损而引发转子回路失磁、转子短路等事故的发生。
参考文献
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[3]黎月祥 发电机碳刷国产化的应用 -电工技术2005(12)