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                                                        滑環(huán)和碳刷架部件的維護(hù)要領(lǐng)

在水輪發(fā)電機(jī)組的檢修中，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子滑環(huán)、碳刷架部件是故障常發(fā)的設(shè)備器件，這與檢修工作和日常維護(hù)不無(wú)關(guān)系，本文通過(guò)滑環(huán)、碳刷架部件的檢修，給出滑環(huán)、碳刷架部件的日常維護(hù)要領(lǐng)。

【主題詞】設(shè)備維修 水輪發(fā)電機(jī) 檢修 滑環(huán)碳刷架 維護(hù)

１前言

現(xiàn)在，廣東粵電集團(tuán)所屬的７個(gè)水力發(fā)電公司的機(jī)組檢修都實(shí)行定期檢修（狀態(tài)檢修除外，狀態(tài)檢修即是故障狀態(tài)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(duì)延長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明是可行的。但是，由于檢修時(shí)間的延長(zhǎng)，某些故障有了進(jìn)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(zhì)量的提高設(shè)置了障礙。這一點(diǎn)在水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子滑環(huán)（集電環(huán)）、碳刷架部件上體現(xiàn)尤其明顯，這要求我們除提高檢修質(zhì)量外，還需要加強(qiáng)日常維護(hù)。通過(guò)多年對(duì)滑環(huán)及碳刷架部件的檢修，提出對(duì)滑環(huán)及碳刷架部件加強(qiáng)日常維護(hù)的有關(guān)對(duì)策。

２滑環(huán)及碳刷架部件的絕緣缺陷檢修

１）每次檢修，我們都要對(duì)機(jī)組及其部件和附屬設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，具體到滑環(huán)和碳刷架部件主要是絕緣電阻檢查（小修時(shí)做）和交流耐壓試驗(yàn)（大修時(shí)做），通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)滑環(huán)和碳刷架部件是否存在絕緣缺陷。

２）在檢修工作中，發(fā)現(xiàn)碳刷架部件是絕緣缺陷的主要部件，缺陷產(chǎn)生的原因：*運(yùn)行過(guò)程中受到污染。對(duì)轉(zhuǎn)漿式機(jī)組轉(zhuǎn)子滑環(huán)上部的受油器漏油是主要污染源；對(duì)其它發(fā)電機(jī)組上導(dǎo)油槽的油汽是主要的污染源，另外，由于碳刷在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磨擦，產(chǎn)生的碳粉是造成絕緣下降的zui根本污染源，這些在檢修工作中多次出現(xiàn)，當(dāng)油和碳粉交織在一起時(shí)很難清除且破壞性。

①在２００１年１０月某水力發(fā)電公司３號(hào)混流式機(jī)組大修時(shí)，轉(zhuǎn)子回路絕緣檢查為零值，初步認(rèn)為可能是轉(zhuǎn)子一點(diǎn)保護(hù)沒(méi)退出，與發(fā)電公司交涉后排除了這種情況，根據(jù)他們反映，在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)子一點(diǎn)保護(hù)已經(jīng)發(fā)訊，由于沒(méi)有進(jìn)一步檢查，不能斷定故障點(diǎn)。經(jīng)過(guò)分解檢查后，是碳刷架部件絕緣電阻為零值，再經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，碳刷架部件被碳粉嚴(yán)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(fā)電公司２號(hào)軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組大修時(shí)，試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)碳刷架絕緣電阻偏低，測(cè)量值為２ＭΩ，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，油和碳粉污染嚴(yán)重，有些碳刷受油泥的影響，已經(jīng)在刷握內(nèi)串動(dòng)不靈活，且滑環(huán)表面開(kāi)始出現(xiàn)麻點(diǎn)，幸好到了檢修期限，才阻止了故障的發(fā)展，檢修時(shí)把碳刷架部件拆下，用酒精對(duì)絕緣墊塊、刷握、碳刷逐個(gè)清洗干凈，安裝好后用１０００Ｖ搖表檢查絕緣為１０００ＭΩ。

３）對(duì)于混流式發(fā)電機(jī)組，滑環(huán)的絕緣下降主要是受碳粉的污染，而軸流轉(zhuǎn)漿式發(fā)電機(jī)組，由于機(jī)組zui上面的受油器，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，受油器盤根不可避免存在老化情況，使受油器產(chǎn)生不同程度的滲漏，從而污染了滑環(huán)，加上碳粉的交織污染是滑環(huán)絕緣下降的主要原因。處理這種絕緣缺陷，需要清洗滑環(huán)和解體清洗滑環(huán)絕緣墊塊，才能*清除絕緣下降的缺陷。

３滑環(huán)的故障損壞檢修

１）在２０００年１０月某水力發(fā)電公司３號(hào)混流式機(jī)組小修時(shí)，上滑環(huán)表面已嚴(yán)重?zé)龘p，根據(jù)發(fā)電公司反映，在離小修１個(gè)月前，個(gè)別碳刷已存在打火現(xiàn)象，待到離小修前１個(gè)星期，碳刷出現(xiàn)環(huán)火，滑環(huán)表面已燒損嚴(yán)重（注：發(fā)電機(jī)在枯水期為調(diào)峰運(yùn)行，不是連續(xù)運(yùn)行），由于臨近小修，發(fā)電公司沒(méi)有引起足夠重視，任其發(fā)展，待小修時(shí)，滑環(huán)表面已經(jīng)氧化，嚴(yán)重凹凸不平，４個(gè)人用油石、砂紙打磨，再用金相砂紙拋光，在發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)再用金相砂紙拋光，直到用白布貼住滑環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間不臟污才合格，大概用了４天才完成工作，占了小修時(shí)間的一半多（小修工期為７天）。在檢修碳刷架時(shí)發(fā)現(xiàn)，上滑環(huán)碳刷架里的２個(gè)碳刷有卡阻現(xiàn)象，經(jīng)檢查分析，刷握和碳刷不是很匹配，碳刷在刷握里沒(méi)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(huán)運(yùn)行時(shí)跳動(dòng)打火，先損壞滑環(huán)表面光潔度，光潔度損壞到一定程度時(shí)，全部碳刷才出現(xiàn)打火現(xiàn)象（即環(huán)火）。

２）在２００３年３月某水力發(fā)電公司１號(hào)軸流轉(zhuǎn)漿式發(fā)電機(jī)組小修時(shí)，處理過(guò)上、下滑環(huán)同時(shí)燒損的情況，一共累計(jì)用了６人３天時(shí)間進(jìn)行打磨、拋光才處理好。原因是：在機(jī)組小修的３個(gè)月前，出現(xiàn)過(guò)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(huán)和碳刷架，增加了滑環(huán)與碳刷的接觸電阻，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，碳粉和油污交織在一起，使滑環(huán)表面進(jìn)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(xiàn)卡阻（檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)上、下滑環(huán)碳刷共有１０多個(gè)出現(xiàn)卡阻的情況），這種滑環(huán)表面嚴(yán)重臟污及碳刷出現(xiàn)卡阻的現(xiàn)象，是造成碳刷打火、滑環(huán)嚴(yán)重電化腐蝕、滑環(huán)表面凹凸不平的根源。

４碳刷架部件的檢修

１）各水力發(fā)電公司的碳刷刷握都采用自跟蹤恒壓彈簧刷握，運(yùn)行過(guò)程中的維護(hù)和大、小修時(shí)已省去了彈簧調(diào)整這一環(huán)節(jié)，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，還是會(huì)出現(xiàn)彈簧疲勞的現(xiàn)象，在大、小修時(shí)常常會(huì)發(fā)現(xiàn)這些疲勞彈簧的情況。而在運(yùn)行過(guò)程中這些疲勞彈簧會(huì)造成碳刷壓力的減小，當(dāng)壓力小到一定程度時(shí)，使接觸不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生打火現(xiàn)象，從而使滑環(huán)產(chǎn)生電化腐蝕，造成滑環(huán)表面損壞，因此對(duì)疲勞彈簧在檢修時(shí)都采取更換處理。

２）刷握在*運(yùn)行過(guò)程中總是受到單側(cè)力作用，有些刷握還受運(yùn)行中振動(dòng)的影響，使緊固螺絲松動(dòng)，從而使這些刷握偏離了原來(lái)的垂直方向，這種不垂直的刷握會(huì)使碳刷側(cè)面邊沿處出現(xiàn)卡阻，一定程度上增大接觸電阻，從而使發(fā)熱增加，因此在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)不垂直的刷握都進(jìn)行了校正。另外，有些機(jī)組的碳刷架在檢修時(shí)要拆裝，在安裝時(shí)需要調(diào)整刷握邊沿到滑環(huán)的間隙，間隙不能太小，防止運(yùn)行時(shí)滑環(huán)被碳刷架碰傷，間隙也不能太大，避免運(yùn)行時(shí)碳刷側(cè)面邊沿處出現(xiàn)卡阻，通常情況下間隙調(diào)整為２ｍｍ～３ｍｍ。

３）碳刷在*運(yùn)行過(guò)程中總是要磨損的，當(dāng)碳刷磨損到一定程度時(shí)，刷握的自跟蹤恒壓彈簧壓力也會(huì)有所減小，再加上*運(yùn)行中有些彈簧的適度疲勞，使碳刷對(duì)滑環(huán)的壓力不能達(dá)到要求，通常的允許磨損長(zhǎng)度為１／３碳刷長(zhǎng)度，當(dāng)碳刷磨損至１／３碳刷長(zhǎng)度時(shí)，則需要更換碳刷。在安裝新碳刷時(shí)，要對(duì)碳刷進(jìn)行預(yù)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(dāng)碳刷過(guò)緊時(shí)需要打磨，過(guò)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(zhì)量的具體做法。

５滑環(huán)及碳刷架部件的維護(hù)

通過(guò)對(duì)滑環(huán)及碳刷架部件產(chǎn)生的缺陷與故障的檢修，可以明顯地感到，沒(méi)有缺陷時(shí)，機(jī)組才能安全運(yùn)行，故障的產(chǎn)生需要一個(gè)過(guò)程，只要在缺陷產(chǎn)生時(shí)抓住時(shí)機(jī)，消除缺陷，才能阻止滑環(huán)故障的發(fā)生。因此，日常維護(hù)工作是重要的，也是*的，其具體的工作如下。

１）由于水輪發(fā)電機(jī)組工作的水頭和流量的不同，所以機(jī)組的裝機(jī)容量和轉(zhuǎn)速是不同的，而碳刷的多少和每個(gè)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(fā)熱和電流發(fā)熱對(duì)于不同的水輪發(fā)電機(jī)組也是不同的，如某水力發(fā)電公司的水輪發(fā)電機(jī)組的單機(jī)額定容量為１２ＭＷ，額定轉(zhuǎn)速為５００ｒ／ｍｉｎ，額定勵(lì)磁電流為４１０Ａ，上、下環(huán)碳刷各為１２個(gè)，在正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的滑環(huán)溫度在７０°～７８°之間；再如另一水力發(fā)電公司的水輪發(fā)電機(jī)組的單機(jī)額定容量為９０ＭＷ，額定轉(zhuǎn)速為１３６ｒ／ｍｉｎ，額定勵(lì)磁電流為１２００Ａ，上、下環(huán)碳刷各為３２個(gè)，在正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的滑環(huán)溫度在５０°～６０°之間。不同類型的機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)滑環(huán)溫度一般維持在一個(gè)正常范圍，在滑環(huán)溫度超出這個(gè)正常范圍時(shí)，反映出滑環(huán)、碳刷架部件存在缺陷，因此運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)該定時(shí)巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常溫度的滑環(huán)，進(jìn)行消缺維護(hù)。

２）在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)該組織相關(guān)人員定期巡檢，細(xì)致觀察滑環(huán)和每個(gè)碳刷，把出現(xiàn)打火現(xiàn)象的碳刷記錄下來(lái)，在停機(jī)時(shí)對(duì)刷握及碳刷進(jìn)行檢查處理，必要時(shí)更換新刷握和碳刷，以消除缺陷。

３）定期檢查碳刷在刷握內(nèi)是否有卡阻現(xiàn)象，刷握的自跟蹤恒壓彈簧是否疲勞，滑環(huán)及碳刷架部件是否臟污，存在這些缺陷時(shí)都要進(jìn)行消除，才能保證滑環(huán)及碳刷架部件的安全運(yùn)行，從而保證機(jī)組的安全運(yùn)行。