汽轮发电机集电环和碳刷维护
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作者:张伟
摘 要：汽轮发电机集电环为发电机转子提供励磁电流，因此，它的安全稳定运行对于发电机的安全具有重要的影响。在实际的运行中，集电环和碳刷常见的故障有发热、环火等，因此，在维护与检修过程中需要针对常见故障进行重点的检查。本文分析汽轮发电机集电环和碳刷产生故障的原因，总结发电机集电环和碳刷日常维护的注意事项以及检修项目，对于常见的发热、环火等故障给出处理方式，以供参考。
关键词：汽轮发电机 集电环 碳刷 维护 检修
中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（b）-0067-02
火力发电厂担负着为社会生产提供电力的重任，对于促进社会经济发展具有重要的作用。虽然近年来，新型能源的研究利用逐渐推广，但是我国的电力供应仍然是以火力发电厂为主，火电厂的设备多，因此，不同设备的稳定运行是电厂正常运营的基础。在电厂的实际运营中，汽轮发电机的运行状况稳定与否，对于电厂的运行有重要的作用，因此，需要加强对于汽轮发电机的维护检修，尤其是集电环和碳刷的维护。在国内的电厂中，多次发生过不同程度的集电环环火故障，造成机组的停运，影响了发电机的稳定运行，甚至会造成重大的经济损失，因此，需要加强对于集电环和碳刷的维护检修，保证汽轮发电机的正常运行。
1 导致集电环和碳刷产生故障的因素
第一，碳刷与刷握的间隙不合适，过大或者是过小。碳刷与刷握之间的间隙过大的话，导致碳刷与集电环的接触不良，产生“啃边”现象。如果间隙过小，导致碳刷在实际的运行中可能会产生发卡的现象。碳刷与刷握之间的间隙过大或者过小都可能会导致集电环产生过热的现象。第二，碳刷的压力调整过大或过小。如果碳刷的压力调整过大，就会增大集电环与碳刷的摩擦力，让机械磨损现象严重，而且压力过大海导致集电环不断地摩擦产生过热。如果碳刷的压力过小，就会导致集电环与碳刷的接触不良，容易出现集电环过热，甚至会将集电环烧蚀。第三，集电环表面不干净。如果集电环的表层有油污、粉尘以及碳粉等，就会增加电损耗，导致温度升高。长时间的运行会让集电环的表层产生麻点，这样的话，碳刷与集电环的接触面相应地就变小，电阻变大，导致温度升高。第四，碳刷的电流值超限。从理论上来讲，流经碳刷的电流都是均匀分布的，但是实际中，受到外部因素的影响，比如弹簧压力、碳刷的长短等，工作中的碳刷电流分布不均，有的碳刷存在电流过大或者过小现象。在实际的设备运行中，会产生大量的热，导致工作环境温度升高，有的碳刷会出现超出规定电流值的情况，促使集电环的温度升高。第五，集电环的通风孔堵塞。因为设备在运行中会产生大量的热，导致设备温度过高，影响运行。因此，集电环的设置有通风孔，以保证在运行中通过空气对设备进行冷却。但是如果由于维护不及时，集电环表面的积灰清理不及时，就会导致通风孔出现堵塞现象，那么集电环的冷却效果就会大大降低。
2 集电环和碳刷的日常维护内容
2.1 每天需要检查维护的项目
第一，要对碳刷进行直观的检查，是否有火花现象出现，如果在运行中一旦产生火花，要进行及时处理。第二，查看碳刷是否存在抖动现象，如果存在抖动现象，就需要进一步的进行检查，查看碳刷是否有磨损，集电环表面是否有磨损现象，要及时的消除。第三，测量集电环的表层温度。正常工况下，集电环的表面温度应该低于120℃，碳刷的温度应该低于80℃。第四，检测碳刷的磨损情况。在设备实际的运行中，都存在正常的磨损情况，当碳刷出现剥落现象时，需要及时的更换。对于碳刷进行更换时，为了保证设备的稳定运行，每天更换的数量不超过刷架上碳刷的1/5，同时将碳刷更换的位置以及新更换的碳刷的型号，更换后碳刷的电流值做好记录。在同一集电环上的碳刷必须是同厂家、同型号以及批次相同的产品，保证碳刷的性能一致。更换碳刷的注意事项：需要专业的技术人员进行操作，更换时为了保证技术人员的安全，需要佩戴绝缘手套，在绝缘的胶垫上进行更换。新购买的碳刷用细砂纸进行适当的打磨后才可以使用，打磨时需要注意防止擦伤碳刷。第五，测量碳刷的电流值，保证碳刷的电流值在20～100A的范围内，如果出现电流不平衡的现象，要及时的消除，保证碳刷的工作电流在正常范围内。
2.2 每周需要检查的内容
第一，检查碳刷的活动情况，正常运行条件下，碳刷与刷握之间的间隙应该在0.1～0.3mm之间，这样可以保证碳刷可以自由地移动，同时也不会和刷握形成摩擦。碳刷的活动情况最简单的检查方法就是提碳刷的方法，判断是否存在发卡现象，如果出现卡滞现象或者是焊附现象，需要将碳刷进行打磨，之后将刷握内侧上的灰尘清理，保证碳刷能够自由地正常移动而不产生卡涩现象。第二，检查集电环表面以及刷握上是否存在粉尘、油污情况，如果出现粉尘过多，就需要进行清洁处理。此外，需要定期地对集电环进行清洁处理，尤其是绝缘部件上的粉尘要及时清理，避免出现绝缘电阻降低的情况。第三，要用干燥的压缩空气清理隔音罩内的积尘，包括隔音罩内的轴承的绝缘垫片周围的灰尘也要及时地清理，检查发电机有无漏油现象。此外，碳刷的采购要选资质良好的厂家，对于新购买的碳刷要进行抽检。碳刷的保存需要注意，保存环境的温度以及湿度要达标，防止出现受潮导致碳刷出现损坏。要定期地对碳刷进行检验，保证贮存条件良好。
3 碳刷发热或者是环火的处理方式
第一，在长时间的运行中，由于摩擦或者是电流分布不均的情况导致碳刷出现发热、环火现象。当碳刷出现发热现象时，一般情况下，故障碳刷的电流值比较高，先不做处理，通过调整其它的碳刷，均匀分配电流，让故障碳刷的电流下降，同时温度下降，消除环火现象。第二，消除故障刷握。刷握和集电环的距离比较近，由于长期的运行会导致刷握变形，可能会与集电环产生摩擦，进而出现环火现象。故障的排除：将刷握逐个地拔下來，观察环火现象是否消失，如果仍然存在就逐一地拔出来测试，直到故障消失，将存在故障的刷握进行处理。第三，对集电环表面的碳尘以及毛刺进行清洁。设备运行时，可以将刷握拔出，用白布蘸上四氯化碳对集电环进行清理，逐个将刷握拔出，之后，对集电环表面进行清洁。通过频闪仪观察集电环表面有无毛刺，如果有的话需要进行清除。第四，在碳刷的接触面涂抹凡士林。将少量的凡士林均匀地涂抹在集电环表面，增强碳刷与集电环之间的润滑性，同时，也可以将部分的灰尘带走，优化碳刷的运行条件，降低碳刷温度。检查恒压弹簧压力值，在正常工况下，恒压弹簧的压力相等，保证了碳刷的稳定工作，如果出现压力差就会导致碳刷磨损不同。要根据集电环以及碳刷的磨损情况判断弹簧的工况，如果恒压弹簧的压力不够就要及时地进行更换。在停机进行检修时，对弹簧的压力进行测试，对于不符合工况要求的要及时地更换。
4 结语
在汽轮发电机设备运行中，对于集电环以及碳刷的磨损以及结构变化等要及时的进行维护检修，根据实际的运行条件，制定科学的维护方案，定期进行维护检修。降低集电环以及碳刷维护不当引起的过热现象，甚至是环火事故，保证发电机的长期稳定运行。
参考文献
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