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行業(yè)資料：________ 汽輪發(fā)電機碳刷及滑環(huán)磨損的解決方法 單位：______________________ 部門：______________________ 日期：______年_____月_____日 第 1 頁 共 10 頁 汽輪發(fā)電機碳刷及滑環(huán)磨損的解決方法 蒙陰縣鑫源熱電有限公司＃1機組為15MW汽輪發(fā)電機組，機組于xx年5月份投入運行，發(fā)電機定子額定電流為1031A；空載電流為259A；每個環(huán)有四個碳刷，碳刷的尺寸是60mm32mm25mm；勵磁系統(tǒng)為自勵半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)；電源取自發(fā)電機本身，在發(fā)電機出口處接一臺勵磁變壓器，經(jīng)過半導(dǎo)體整流，經(jīng)碳刷、滑環(huán)接入發(fā)電機轉(zhuǎn)子，供給發(fā)電機勵磁。 1運行狀況 機組于xx年5月份投入運行以來，一直存在以下問題。 碳刷磨損十分嚴重，截止xx年2月份，汽機側(cè)碳刷更換了12塊，發(fā)電機東側(cè)的碳刷自運行以來沒有更換過一塊，而有一個位置的碳刷多次更換，磨損特別快。 每個碳刷承擔(dān)的電流有較大的偏差，小的0.5A，大的有20A。 電刷表面有劃痕，電刷有磨偏現(xiàn)象。 運行過程中，碳刷及滑環(huán)的粉塵較多。 滑環(huán)因碳刷長期冒火已在表面形成燒傷條紋。 刷辮長期過熱變色，有段時間溫度達80～90℃。 2問題分析 發(fā)電機碳刷和滑環(huán)間工作面的磨損有兩種：一是純機械磨損；二是在電流作用下的電氣磨損和機械磨損。 2.1純機械磨損 碳刷和滑環(huán)表面相接觸，由于彈簧壓力作用和材料彈性變形的緣故，使直接接觸部分互相嵌入。當(dāng)相對滑動時，因摩擦作用而形成磨損。如果碳刷顆粒細軟，則碳粉易被沾在滑環(huán)表面，使滑環(huán)成為具有亮滑的石磨鏡面，碳刷的磨面也很光滑，兩者的機械磨損都較小。但如果碳刷顆粒粗硬，或含有如金剛砂之類的硬質(zhì)顆粒，則必然會使機械磨損大大增加。同時由于碳刷中含有少量的碳化鐵、碳化硅即金剛沙灰粉，以提高電刷的耐磨性能，但也會使集電環(huán)表面拉成溝槽，一旦形成溝槽對發(fā)電機的危害極大。碳刷是非金屬導(dǎo)電材料，電阻系數(shù)大，是銅的400倍。電阻產(chǎn)生的能耗高；持續(xù)的滑動摩擦導(dǎo)電產(chǎn)生的接觸電阻、機械摩擦熱耗，加上電刷的電阻能耗轉(zhuǎn)化為高熱易使彈簧失壓及導(dǎo)線老化，引起接觸不良、產(chǎn)生火花，嚴重影響發(fā)電機正常運行； 2.2在電流作用下的電氣磨損和機械磨損 在電流作用下的電氣磨損，是由于電弧高溫和放電等因素的作用，使極面材料受到損壞的情況。由于電氣磨損影響極面，所以也會對機械磨損的程度產(chǎn)生影響。 由于電流通過碳刷和滑環(huán)的接觸面，且其直接傳導(dǎo)的部位不斷變動，電流密度又很大，使一些點溫度很高；又由于電弧的高溫作用，會使兩側(cè)極面局部熔化、脫落，金屬會變成金屬蒸氣，碳刷則結(jié)構(gòu)松化，受氧化腐蝕而脫落，此即電氣磨損的表現(xiàn)。但是，極性不同，磨損情況是不一樣的。在電弧作用下，陽極（正極）表面局部灼熱而蒸發(fā)出“金屬蒸氣”，使陽極表面損蝕，這叫“陽極蒸發(fā)”；陰極（負極）因受正離子撞擊和高溫作用發(fā)射電子，使陰極表面也遭受破壞，這叫“陰極粉化”。由于陽極蒸發(fā)和陰極粉化的作用，碳刷和滑環(huán)由于電流方向不同會出現(xiàn)極性差別。當(dāng)電流由碳刷流向滑環(huán)時，此時碳刷為正極，滑環(huán)為負極，則結(jié)果是，碳刷面上發(fā)生微小程度的陽極蒸發(fā)，碳粒、石墨離子遷移到滑環(huán)表面，碳刷有電氣磨損?；h(huán)表面有輕微的陰極粉化，并附著碳粒、石墨，成潤滑、光澤的鏡面。由于滑環(huán)表面平滑，機械磨損較小。 當(dāng)電流由滑環(huán)流向碳刷時，此時碳刷為負極，滑環(huán)為正極，則結(jié)果是，碳刷面上發(fā)生陰極粉化，電氣磨損小?；h(huán)表面發(fā)生陽極蒸發(fā)。大量金屬蒸發(fā)，使其表面損蝕嚴重，同時，這些金屬粒子也易附于碳刷磨損面上，反過來會使換向器表面嚴重磨損，出現(xiàn)條痕。這種情況下，滑環(huán)表面粗糙，呈金屬光亮，面間機械磨損大。 總的來說，當(dāng)碳刷為正極時，碳刷電氣磨損大，機械磨損輕微，滑環(huán)的電氣磨損和機械磨損都很小；當(dāng)碳刷為負極時，碳刷電氣磨損小，機械磨損大，滑環(huán)的電氣磨損、機械磨損都很大。 為了使磨損均勻一些，對于滑環(huán)，因為正環(huán)電流由碳刷流向滑環(huán)，碳刷正極性，滑環(huán)負極性，故正環(huán)磨損??；同理，負環(huán)磨損大，故兩環(huán)極性應(yīng)經(jīng)常調(diào)換。各電廠大修時常倒換正、負環(huán)的連接電纜，就是這個道理。 當(dāng)沒有電流時，碳刷磨面上的粗硬粒子易嵌入滑環(huán)表面，引起較大的機械磨損，甚至引起摩擦振動。當(dāng)流過電流時，碳刷磨面上的粗硬粒子被炸裂、粉化，沾在表面，減小摩擦，使機械磨損減小，并使碳刷運行十分平穩(wěn)。所以，在正常情況下，電流對減小機械磨損還有好處。但是，如果電流密度過大，則陽極蒸發(fā)嚴重，會使電氣磨損加劇。而電氣磨損加劇后，使滑環(huán)表面粗糙化，碳刷表面附著金屬粉，機械損耗又會增加，所以通過碳刷的電流密度應(yīng)有一個限度。 2.3其他方面的影響 彈簧壓力。壓力過小碳刷和滑環(huán)表面接觸不穩(wěn)定，容易引起電弧，使電氣磨損增大。壓力過大，刷面的硬粒對滑環(huán)表面刮割嚴重，又會使機械磨損增加。因此，彈簧壓力要適中。 碳刷本身電阻。不同批次的碳刷混用，其電阻系數(shù)不一樣，運行中造成碳刷溫升不同，導(dǎo)致并聯(lián)碳刷的電流分配不均勻，不僅個別電流超標(biāo)，而且磨損增大。 刷架。碳刷中心線不完全垂直于滑環(huán)圓周切面，傾斜勢必造成碳刷的接觸不良、彈簧壓力不一致。刷握與滑環(huán)表面距離不一致，碳刷有效接觸面有差別，刷架周邊有毛刺不光滑，易掛碳粉和粉塵，這都會造成碳刷電流偏差增大。 外界環(huán)境?；h(huán)和碳刷靠近發(fā)電機軸瓦，存在油霧，影響碳刷和滑環(huán)的使用壽命。周圍空氣濕度影響滑環(huán)碳素薄膜的形成，從而影響碳刷的導(dǎo)電性能。 3采取措施 為了減小發(fā)電機碳刷和滑環(huán)之間磨損，排除因此而帶來的隱患，可以考慮如下措施： 機組大修時倒換正、負環(huán)的連接電纜。 選用質(zhì)地均勻、材質(zhì)較好、廠家指定的同一型號的碳刷。更換碳刷時，盡量使更換產(chǎn)品與運行碳刷保持生產(chǎn)批次相同，尤其是在滑環(huán)的同一極上。保證每塊碳刷的電阻系數(shù)相同，使碳刷的電流分配均勻。 適當(dāng)增加負極側(cè)碳刷數(shù)量，降低電流密度，減少電氣磨損，從而降低機械磨損。 制定維護制度，及時擦拭滑環(huán)，更換碳刷時彈簧壓力要調(diào)整適當(dāng)。運行維護時，特別是更換新刷塊和日常清掃刷握時，定量調(diào)節(jié)刷握彈簧壓力為一定值，雖然刷體長短不一，并聯(lián)運行的碳刷壓力卻保持一致，使碳刷的磨損有所降低，延長使用周期。 在停機后，對汽機側(cè)滑環(huán)作充分的研磨，消除滑環(huán)上的毛刺。檢查刷握的位置，在機組中、小修時，對刷架的安裝，使每個刷握安裝孔與滑環(huán)切面垂直，保持滑環(huán)軸線與刷架的軸線同心。機組停運時，按照規(guī)定調(diào)換滑環(huán)極性，控制滑環(huán)的異常磨損。 加強對發(fā)電機的衛(wèi)生監(jiān)督和檢查，確保發(fā)電機在清潔的環(huán)境中運行。利用機組停運的機會，徹底整治發(fā)電機軸瓦漏油，使碳刷附近的油霧減少，及時清理滑環(huán)和刷架上的粉塵。 4結(jié)束語 從xx年2月份開始采取以上措施，碳刷的磨損明顯減小，冒火現(xiàn)象減輕，我們準(zhǔn)備機組大修時更換碳刷極性，相信會對減少碳刷的磨損起到更積極的作用。我們相信隨著運行維護水平的提高，碳刷磨損嚴重的問題必將得到完全解決。 第 6 頁 共 10 頁 汽輪發(fā)電機組安全操作規(guī)程 1、上崗人員必須正確穿戴好勞動保護用品，女同志要將頭發(fā)盤起，禁止帶病或酒后上崗。 2、上崗人員應(yīng)熟悉設(shè)備的工作原理、工藝流程、操作規(guī)程及運行參數(shù)。 3、汽輪發(fā)電機組潤滑油系統(tǒng)起動后在確認各位置油壓建立的情況下，且通過各觀察孔確認各潤滑部位潤滑油的流量后，投入盤車裝置運行帶動汽輪發(fā)電機組進入慢轉(zhuǎn)狀態(tài)。 4、在鍋爐起動各參數(shù)達到要求后，進行蒸汽管道的暖管，同時需將各蒸汽管道上的排泄閥打開排水，以上工作與中控需保持密切聯(lián)系，汽輪機輔機均起動正常運轉(zhuǎn)后，汽輪機即可開始沖轉(zhuǎn)，沖轉(zhuǎn)后要保證足夠的暖機時間（熱態(tài)20分鐘，冷態(tài)40分鐘），同時應(yīng)嚴格按照《汽輪機升速曲線》進行升速，升速時需密切注意汽輪機和發(fā)電機的振動，汽輪機發(fā)電機振動不高于30um（過臨界轉(zhuǎn)速時不高于100um），嚴禁在振動超標(biāo)的情況下強行升速。 5、汽輪機升速完成并保持穩(wěn)定3000r/min，5min后，即可與中控和各專業(yè)人員聯(lián)系準(zhǔn)備發(fā)電機并網(wǎng)，發(fā)電機并網(wǎng)過程中應(yīng)嚴密監(jiān)視汽輪機及各輔機的運行狀況，并網(wǎng)后的升負荷操作需緩慢進行，避免急劇的負荷升降造成整個系統(tǒng)工況的失調(diào)。 6、混汽投入要嚴格按照《混汽投入順序》進行，完全放完混汽配管中的積水后進行暖管，暖管過程一定要充分，如暖管不太理想可適當(dāng)延長暖管時間，起初混汽投入電動閥的操作須緩慢，以免瞬時猛烈進汽沖擊汽輪機，同時中控應(yīng)保證AQC鍋爐的穩(wěn)定運行，發(fā)電機輸出功率維持在機組功率的30%以上。 7、汽輪發(fā)電機組運行正常后，蒸汽管道所附屬的疏水器要投入使用，排放管道內(nèi)的積水，防止管道內(nèi)的積水進入汽輪機對汽輪機造成沖擊，嚴重時將會導(dǎo)致機組發(fā)生重大事故。 8、汽輪發(fā)電機組正常運行過程中，應(yīng)定時、定位、定量對汽輪發(fā)電機組及其輔機進行巡檢，檢查各部位的溫度、壓力、振動、熱膨脹量差、 各潤滑部位潤滑油流量以及是否有異常聲響，異常振動和異常氣味等，發(fā)現(xiàn)異常情況時應(yīng)立即與中控聯(lián)系確認并及時查找問題根源提供依據(jù)。 9、保證汽輪發(fā)電機組油系統(tǒng)正常運行，杜絕跑、冒、滴、漏，停機檢修時需對各油過濾器進行清洗，運行時應(yīng)對油管路進行檢查，運行時油路出現(xiàn)微量滲漏，要及時向技術(shù)人員報告并確認無危害情況發(fā)生，并采取相應(yīng)措施予以解決后方可保持汽輪機正常運行。潤滑油過濾器、控制油過濾器、油冷卻器在運行過程中切換時，應(yīng)先打開兩單元之間的平衡閥進行油壓平衡后方可進行切換操作。 10、汽輪機出現(xiàn)緊急情況時操作手拍危急遮斷器，其后確認高壓電動油泵或交流潤滑油泵的起動，并嚴密監(jiān)視轉(zhuǎn)子惰走情況，及時投入盤車帶動轉(zhuǎn)子慢轉(zhuǎn)，中控要嚴格保證凝汽器的真空度和液位，防止其內(nèi)部出現(xiàn)正壓或汽輪機進水等嚴重事故。 11、運行中應(yīng)加強對汽輪發(fā)電機組軸承回油溫度、軸瓦溫度的監(jiān)控，軸承最高回油溫度應(yīng)小于65℃，軸承最高瓦溫應(yīng)小于90℃（發(fā)電機軸瓦溫度應(yīng)小于70℃）； 12、運行中應(yīng)對發(fā)電機三相定子溫度及空冷器出口溫度進行監(jiān)控，如出現(xiàn)發(fā)電機三相定子溫度大于100℃或空冷器出口溫度大于60℃時，應(yīng)立即起動備用冷卻水泵，并告知工段管理人員進行相關(guān)相關(guān)處理； 13、運行過程中應(yīng)防止負荷的急劇升降，正常停機時應(yīng)緩慢地將負荷下調(diào)，發(fā)電機解列后重復(fù)第10項操作，若停機時間較長，一般將盤車48小時后可停止盤車，盤車裝置一定要在油系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下投入。 14、應(yīng)嚴格控制汽輪機主汽門的進汽參數(shù)： 瞬間最大壓力：1.3MPa（13kg/cm2G）或蒸汽溫度為400℃時每次運行不超過30min（年度總時限應(yīng)小于20小時） 額定進汽壓力：1.05MPa（10.5kg/cm2） 連續(xù)最高溫度：405℃（年累計不超過400小時） 瞬間最高溫度：410℃（累計不超過80小時，每次持續(xù)時間不超過15分鐘） 主蒸汽溫度：345℃~400℃ 第 9 頁 共 10 頁 行業(yè)資料 本文至此結(jié)束，感謝您的瀏覽! （資料僅供參考） 下載修改即可使用 第 10 頁 共 10 頁