王海鵬

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

電刷在集電環(huán)上運(yùn)行時(shí)，在其接觸面上形成一層均勻、適度、穩(wěn)定的氧化膜，這是電機(jī)運(yùn)行良好的主要標(biāo)志之一。因?yàn)檫@層氧化膜的存在，改變了電刷與集電環(huán)的接觸特性、減少了摩擦、降低磨損、延長使用壽命。氧化膜是一種復(fù)合薄膜，其組成成分與電刷型號(hào)及集電環(huán)的材料成分有關(guān)。氧化膜的正常厚度在8－100nm的范圍內(nèi)，一般為25nm，用電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，電刷與集電環(huán)接觸面是由無數(shù)個(gè)點(diǎn)相接觸，一般接觸面只有電刷總面積的千分之幾左右。接觸面積的大小，由電機(jī)的轉(zhuǎn)速、集電環(huán)材質(zhì)的硬度、加工精度、偏擺度、電刷的材質(zhì)、電刷上的壓力大小等因素來決定。

1 電刷及集電環(huán)常見故障的原因及解決辦法

電刷應(yīng)用在實(shí)際機(jī)器工作時(shí)可能出現(xiàn)的問題一個(gè)是產(chǎn)生過多熱量難以排散，摩擦出現(xiàn)火星，內(nèi)部設(shè)備因此承受不了這種熱量而損毀。從熱量產(chǎn)生的角度來看，有以下原因：

1.1 空間散熱不足，為了散熱往往給予機(jī)器較大的空間環(huán)境，并在其中設(shè)置通風(fēng)口，一旦這兩方面受到損害或者阻塞，排風(fēng)設(shè)備運(yùn)行速度不夠等就會(huì)產(chǎn)生溫度聚集，并且溫度增加也會(huì)導(dǎo)致摩擦產(chǎn)生的幾率和面積增大，磨損處的殘?jiān)M(jìn)一步堵塞空間，加劇散熱困難。所以在平時(shí)的修理過程要連帶將通風(fēng)通道清理完畢，將里面刮灰，廢物阻塞等問題一并解決，若集電環(huán)上的空間留空不到位要及時(shí)更換，重新購買，保證質(zhì)量之后重新?lián)Q上。

1.2 由于接觸電阻過大或分布不均勻而產(chǎn)生的發(fā)熱：集電環(huán)和電刷是通過相互滑動(dòng)接觸導(dǎo)通勵(lì)磁電流的，根據(jù)容量及型號(hào)的不同，每個(gè)集電環(huán)上大約分布著數(shù)十只電刷，由于接觸電阻的不同，電流分配的差異，會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱不均勻，有以下幾個(gè)原因：（1）電刷與滑環(huán)表面接觸電阻、電刷與刷辮接觸電阻、刷辮與刷架引線接觸電阻過大。可通過測量單個(gè)電刷總壓降、電刷接觸壓降、刷體壓降、聯(lián)結(jié)壓降、刷辮壓降進(jìn)行相互間對(duì)比來檢查。同時(shí)檢查回路中各螺絲是否緊固。檢查電刷接觸面的清潔程度，是否存在油污污染。（2）電刷壓力不均勻或不符合要求，可能有電刷過短、彈簧由于溫度過高變軟老化失去彈性等原因。應(yīng)使用彈簧秤檢查電刷壓力。恒壓彈簧應(yīng)完整無機(jī)械損傷，壓力應(yīng)符合其產(chǎn)品的規(guī)定，同一極上的彈簧壓力偏差不宜超過5%；非恒壓的電刷彈簧，有規(guī)定時(shí)壓力應(yīng)符合其產(chǎn)品的規(guī)定，當(dāng)無規(guī)定時(shí)，應(yīng)調(diào)整到不使電刷冒火的最低壓力，一般為140－250g/cm2，同一刷架上每個(gè)電刷的壓力應(yīng)均勻。（3）集電環(huán)與轉(zhuǎn)子引線接觸電阻過大，這種情況應(yīng)對(duì)集電環(huán)與轉(zhuǎn)子引線間的緊固螺絲進(jìn)行加固。（4）電刷材質(zhì)不良、導(dǎo)電性能差、使用的型號(hào)不符合要求或者使用了不同型號(hào)的電刷。同一電機(jī)上應(yīng)使用同一型號(hào)、同一制造廠的電刷，對(duì)于外觀檢查有明顯差異的電刷應(yīng)更換。

1.3 運(yùn)動(dòng)生熱和摩擦導(dǎo)致的溫度上升。集電環(huán)溫度過高產(chǎn)生的原因的一大部分因素就是摩擦，這可以通過試驗(yàn)來取得結(jié)論，電刷的多少與溫度的升降有著密切關(guān)系，一般來說電刷多則溫度高，電刷少則溫度低，并且這種摩擦涉及多方面的要素，摩擦也分為不同的種類，下面開始分析這些種類的不同特征以及可能有效的預(yù)防措施。

1.3.1 電刷與設(shè)備的結(jié)合不穩(wěn)固，不貼和產(chǎn)生的原因可能造成溫度過高，發(fā)現(xiàn)問題者對(duì)毛刷進(jìn)行更換但是更換的頻率太高或者集中更換太多導(dǎo)致為題的產(chǎn)生，一般來說，一次最多更換3個(gè)電刷就可以，安裝之前要注意尺寸問題是否合適，不合適的需加工后再處理。但是這個(gè)過程是針對(duì)小型修理，一旦大型修理可能一下子就要更換很多電刷，做好氧化膜的鋪墊工作。

1.3.2 電刷與集電環(huán)接觸面過小，接觸面積一般不應(yīng)小于單個(gè)電刷截面的75%。

1.3.3 電刷在刷盒中搖擺或動(dòng)作卡澀。電刷在刷握內(nèi)應(yīng)能上下自由移動(dòng)，其間隙應(yīng)符合產(chǎn)品的規(guī)定，當(dāng)無規(guī)定時(shí)，其間隙可為0.10－0.20mm.電刷外形要方正，上下端尺寸誤差不得大于0.05mm。

1.3.4 刷握與集電環(huán)表面間隙過大。電刷并不是特別堅(jiān)硬的。如果相隔較遠(yuǎn)，就沒有辦法全體貼合，可能會(huì)一部分接觸而另一部分接觸不到，這樣不平均的現(xiàn)象最終就會(huì)產(chǎn)生受力不均導(dǎo)致的損壞，所以對(duì)距離的要求應(yīng)該有一定標(biāo)準(zhǔn)，一般來說如果安裝沒有文件說明的時(shí)候就要在2mm-3mm左右，安裝有一定的技巧，采用該厚度的膠墊進(jìn)入，只要沿著膠墊安裝就可以了。

2 幾起集電環(huán)、電刷故障的分析及建議

2.1 加強(qiáng)對(duì)電刷表面氧化膜的認(rèn)識(shí)，創(chuàng)建其形成和正常工作的條件：最近一些問題發(fā)生的原因是氧化膜無法產(chǎn)生，帶來的危害多種多樣，使設(shè)備間的摩擦量因?yàn)槿鄙贊櫥橘|(zhì)而增大，損壞機(jī)器，其無法出現(xiàn)的原因如下（1）通常來講70度左右是氧化膜形成的最佳溫度，這也是作業(yè)的期望溫度。一旦出現(xiàn)太熱或者摩擦故障之時(shí)溫度升高超過150度以后就會(huì)導(dǎo)致其無法產(chǎn)生和形成，從而不能減少摩擦作用，帶來電刷的報(bào)廢率升高。并且會(huì)帶來不良循環(huán)，這時(shí)的通常做法是利用強(qiáng)迫性手段減低溫度，比如更換更加有力的風(fēng)扇，涂抹降溫材料。從而將溫度減少到適宜操作的范圍，這樣以來氧化膜慢慢就會(huì)出現(xiàn)。（2）冷卻空氣中有污染性雜質(zhì)：空氣中的雜質(zhì)對(duì)電刷表面氧化膜的形成將帶來不利影響，這些雜質(zhì)包括：硫化物或鹵族元素的腐蝕性氣體、空氣中油氣混合物、粉塵、鐵屑、鐵銹粉塵、碳粉等其他雜質(zhì)。電刷磨損時(shí)，本身會(huì)產(chǎn)生碳粉的粉塵雜質(zhì)，可采用在刷架罩冷卻通風(fēng)循環(huán)通道上安裝過濾裝置來改善刷架罩內(nèi)的空氣質(zhì)量。（3）空氣過于干燥抑或含氧情況不足，這兩種因素是氧化膜形成的必要條件，但是對(duì)量的需求有一個(gè)度，太多和太少都不可以。操作中要注意這兩種條件的必須存在。以上只是部分原因，還有更加廣泛的原因存在。比如說電刷過度研磨、使用溶劑進(jìn)行擦拭、集電環(huán)表面光潔度不良以及碳刷材質(zhì)不合格等原因。

2.2 電刷以及配套設(shè)備在購買過程的把關(guān)：首先選擇適合的品牌和規(guī)格，再次，雖然這些品牌是固定的，但是每一個(gè)生產(chǎn)廠家與電刷的個(gè)別質(zhì)量是需要考證的。應(yīng)該在工作中絕對(duì)認(rèn)真負(fù)責(zé)，對(duì)于電刷的背景環(huán)境做一個(gè)了解，從中對(duì)比出想要的產(chǎn)品。

2.3 生產(chǎn)運(yùn)行中加強(qiáng)對(duì)集電環(huán)及電刷的維護(hù)管理：加強(qiáng)電刷、集電環(huán)系統(tǒng)的專職維護(hù)制度，提高專責(zé)人的技術(shù)水平，嚴(yán)格按照《汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程》的要求對(duì)集電環(huán)、電刷進(jìn)行檢查和運(yùn)行維護(hù)，一次更換電刷的數(shù)量要嚴(yán)格控制。另外要積極運(yùn)用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行集電環(huán)、電刷日常的巡檢檢查以及對(duì)故障部位有懷疑時(shí)作為輔助分析的工具。

另外，本次會(huì)議還就定子絕緣引水管結(jié)垢提出分析建議：

絕緣引水管的干凈程度有要求。一些結(jié)垢現(xiàn)象出現(xiàn)嚴(yán)重導(dǎo)致了正常程序無法進(jìn)行，這樣的引水管不能清理而必須換新。一般60天左右會(huì)有一些原因?qū)е聶C(jī)器停止工作，這段時(shí)間不能浪費(fèi)，要清洗內(nèi)部系統(tǒng)，并且直到其干凈為止，因?yàn)檫@種清理工作不是經(jīng)常有。涼水設(shè)備應(yīng)該在封閉的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)殚_放的環(huán)境與空氣接觸，內(nèi)部銅表面受到O2的影響變成氧化銅，這構(gòu)成了結(jié)垢的主要成分，所以要強(qiáng)調(diào)封閉循環(huán)的重要性。當(dāng)然在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)做好水體質(zhì)量的把關(guān)，每一個(gè)細(xì)節(jié)都要被認(rèn)真研究，各個(gè)系統(tǒng)的問題要在日常操作中開始維護(hù)，要明確工作流程和清理流程，不把問題留在最后。同時(shí)人員應(yīng)該進(jìn)行知識(shí)的多方綜合學(xué)習(xí)。

[1]劉向祖，趙文東，王志云.發(fā)電機(jī)集電環(huán)發(fā)熱現(xiàn)象及處理方法，2008-05-15.

[2]蒲宏彬，胡秀華.發(fā)電機(jī)集電環(huán)發(fā)熱現(xiàn)象淺析及處理意見，2009-09-15.