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发电机电刷及集电环故障分析及处理建议

一、电刷及集电环常见故障的原因及解决办法


电刷在运行中常见的故障为发热、产生火花、严重的烧损电刷刷握及集电环。从产生过热故障的原因看,主要有以下几个方面:


1、由于通风不良导致的发热:通风不良主要是因为冷却风道堵塞,集电环表面通风沟、通风孔堵塞、循环风扇风量下降等原因,尤其是当运行中集电环表面温度过高时,导致电刷磨损加剧,碳粉积聚增加,有可能会堵塞上述集电环表面的散热通道。因此在大小修时,应对集电环表面通风沟、孔以及冷却风道滤网进行清理,保持通畅。对于经过多次车削的集电环,如果集电环表面的通风沟高度不到5mm,已经车削到径向限制孔时,就应当按照说明书根据使用外径进行更换,以保证集电环的机械及散热可靠性。


2、由于接触电阻过大或分布不均匀而产生的发热:集电环和电刷是通过相互滑动接触导通励磁电流的,根据容量及型号的不同,每个集电环上大约分布着数十只电刷,由于接触电阻的不同,电流分配的差异,会导致发热不均匀,有以下几个原因:


(1)电刷与滑环表面接触电阻、电刷与刷辫接触电阻、刷辫与刷架引线接触电阻过大。可通过测量单个电刷总压降、电刷接触压降、刷体压降、联结压降、刷辫压降进行相互间对比来检查。同时检查回路中各螺丝是否紧固。检查电刷接触面的清洁程度,是否存在油污污染。


(2)电刷压力不均匀或不符合要求,可能有电刷过短、弹簧由于过热变软老化失去弹性等原因。应使用弹簧秤检查电刷压力。


(3)集电环与转子引线接触电阻过大,这种情况应对集电环与转子引线间的紧固螺丝进行加固。


(4)电刷材质不良、导电性能差、使用的型号不符合要求或者使用了不同型号的电刷。同一电机上应使用同一型号、同一制造厂的电刷,对于外观检查有明显差异的电刷应更换。


3、由于机械及摩擦等原因造成的过热:集电环与电刷过热故障中,很大一部分是由于机械及摩擦等原因导致的过热,如果在开机时还未加励磁,就已经发现集电环与电刷温度高,或者在运行中温度过高,拔出几只电刷后,温度反而降低,那就基本可以肯定是由于机械及摩擦原因导致的。机械及摩擦导致发热的情况很复杂,主要有以下几个方面:


(1)电刷接触面研磨不良或运行中一次更换过多的电刷。运行中更换电刷,在同一时间内,每个刷架上只允许更换1-2个电刷。换上的新电刷应事先在与集电环直径相同的模型上研磨好,且新旧牌号须一致。如果在大修时一次更换的电刷很多,应当在投运前冲转时,为电刷表面形成氧化膜留够充足的时间。


(2)电刷与集电环接触面过小,接触面积一般不应小于单个电刷截面的75%。


(3)电刷在刷盒中摇摆或动作卡涩。电刷在刷握内应能上下自由移动,其间隙应符合产品的规定,当无规定时,其间隙可为0.10-0.20mm.电刷外形要方正,上下端尺寸误差不得大于0.05mm.


(4)刷握与集电环表面间隙过大。由于电刷材质较脆,当刷握与集电环表面间隙过大时,运行中电刷不能整体接触集电环,与集电环呈斜面接触,容易造成电刷崩裂的情况。刷握与集电环表面的间隙应符合产品技术要求,当产品无规定时,其间隙可调整为2-3mm.调整间隙时,可使用一层2-3mm厚的橡胶垫附在集电环表面,将刷握抵到橡胶垫上,然后上紧定位螺丝,取出橡胶垫。


二、几起集电环、电刷故障的分析及建议


1、加强对电刷表面氧化膜的认识,创建其形成和正常工作的条件:近期发生的几起故障,主要原因是因为电刷表面的氧化膜润滑层无法形成,氧化膜的形成需要一些条件,当条件不满足时,氧化膜无法形成或形成不良,主要有以下几个原因:


(1)温度过高:电刷的氧化膜一般在70℃左右较易形成,当集电环、电刷出现过热故障时,通常温度都在150℃以上,此时即便换上新的电刷,氧化膜也不易形成,无法起到润滑作用,电刷磨损将加剧,导致温度继续升高,成为恶性循环。


(2)冷却空气中有污染性杂质:空气中的杂质对电刷表面氧化膜的形成将带来不利影响。


(3)空气湿度太低或含氧量太低:电刷表面氧化膜的形成需要空气中有一定的水分含量,即空气湿度不能太低,但也不能太高。


2、电刷及刷架产品在选购过程中应严格控制质量:目前同一品牌的电刷,都是在各个不同的地方、不同的工厂加工的。这就要求我们在进货过程中对产品质量严格把关,对生产厂家的工艺和质量检测手段及程序进行了解。


3、生产运行中加强对集电环及电刷的维护管理:加强电刷、集电环系统的专职维护制度,提高专责人的技术水平,严格按照《发电机运行规程》的要求对集电环、电刷进行检查和运行维护,一次更换电刷的数量要严格控制。另外要运用红外热成像技术进行集电环、电刷日常的巡检检查以及对故障部位有怀疑时作为辅助分析的工具。


另外,萨登就定子绝缘引水管结垢提出分析建议:


1、当发现绝缘引水管结垢很严重时,或者已经影响到常规预试结果时,建议全部更换新的绝缘引水管。


2、发电机每次大修结束后,开机前定子水系统应使用除盐水进行带压力反复冲洗,直至排水清澈无颗粒,电导率合格。


3、发电机正常运行期间累积运行时间达到两个月遇有停机机会时,对定、转子内冷水系统进行反冲洗。


4、完善发电机整个冷却水系统,应尽可能使其密闭循环,运行中水质含铜量高,绝缘引水管内壁脏污结垢主要成分为铜,是因为水路不密闭,长期氧化腐蚀铜管导致。


5、加强运行中水质监控,内冷水质应严格按照运行规程执行。


6、对于水系统问题的解决应主要从平时运行维护抓起,各间应进行必要的沟通交流,对相互交叉知识部分应当有一定的了解。发电机是一个综合设备,关系到很多的层面,在某一个看来很重要的问题,也许并不能受到其他的重视,这就对设备的安全运行造成了很多隐患。


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