山東石橫特鋼集團有限公司 (肥城 271612) 武金霞

發(fā)電機正常運行時，碳刷總是與滑環(huán)接觸摩擦，由于碳刷、滑環(huán)的加工精度及安裝調(diào)整、運行保養(yǎng)等各種原因，滑環(huán)在長期運行過程中出現(xiàn)磨損或燒蝕，使發(fā)電機發(fā)生建壓困難、運行中功率因數(shù)調(diào)整不靈敏及發(fā)電機運行不穩(wěn)定等問題。根據(jù)發(fā)電機的運行和維護要求，當(dāng)滑環(huán)燒蝕深度＞1 mm，燒損面積＞20%時，已影響設(shè)備正常運行，需要停產(chǎn)檢修。

我廠15 MW汽輪發(fā)電機是發(fā)電車間的重要設(shè)備，轉(zhuǎn)子因長期運轉(zhuǎn)，接地保護滑環(huán)出現(xiàn)磨損、圓柱度超差，高速運轉(zhuǎn)時碳刷架產(chǎn)生跳動，其中一個碳刷被彈出，造成碳刷架直接與滑環(huán)接觸，滑環(huán)出現(xiàn)了深度約1～1.2 mm的兩道溝槽，嚴(yán)重損傷，必須停產(chǎn)修復(fù)。

汽輪發(fā)電機滑環(huán)的修復(fù)方式主要有兩種:第一種方法是拆出轉(zhuǎn)子到專業(yè)廠家維修，可以得到較高的精度，但成本高，周期長，而且轉(zhuǎn)子在拆卸運輸安裝過程中容易造成碰撞損壞;第二種方法是現(xiàn)場研磨修復(fù)，對表面損壞不大的滑環(huán)，一般采用直接研磨的方法。

針對我廠15 MW汽輪發(fā)電機的滑環(huán)損壞程度，經(jīng)咨詢，需到專業(yè)發(fā)電機維修廠修復(fù)。由于發(fā)電機容量較大，轉(zhuǎn)子拆裝、運輸困難，維修費用約為15萬元，費用較高;而如果想現(xiàn)場維修，目前的方法無法對損壞如此嚴(yán)重的滑環(huán)進行修復(fù)。經(jīng)過反復(fù)研究，我們決定設(shè)計一套現(xiàn)場車削、研磨的修復(fù)裝置，對滑環(huán)進行現(xiàn)場修復(fù)。

1.研究思路

我們將修復(fù)分為兩步:車削和研磨。首先是車削。在發(fā)電機滑環(huán)附近合適位置安裝一底座，上部安裝車床小滑板刀架實現(xiàn)車削運動，對損壞較為嚴(yán)重的滑環(huán)進行車削;車削時刀具的軸向進給可以利用小滑板自身的螺旋裝置，而徑向進給因滑環(huán)的磨損量一般不大于2～3 mm，通過在刀架底部與底座之間安裝螺桿裝置或使用敲刀法進給即可滿足要求，車削運動的主運動則利用盤車30 r/min左右的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。

第二步是研磨?；h(huán)加工后利用沖轉(zhuǎn)暖機時500 r/min左右的轉(zhuǎn)速，采用細砂紙、油石等對車削部位進行研磨拋光。

2.刀架的選擇及刀架底座的制作

經(jīng)測量滑環(huán)直徑200 mm，長度90 mm，C620小刀架小滑板行程＞100 mm，可滿足要求。

發(fā)電機附近的水泥地面距滑環(huán)中心700 mm，C620小刀架中心高115 mm，為固定刀架，需制作高約585 mm的刀架底座，使總高度保證700 mm。

刀架底座的制作方案如下:采用鋼板與槽鋼焊接，底板的兩側(cè)加長，增加穩(wěn)定性;中部加支承以提高剛性，底板周圍鉆孔，用螺栓與地面固定，上面銑長槽以便現(xiàn)場調(diào)整刀架的安裝位置;刀架底座制作好后要有足夠的剛性和強度，保證在切削時不能產(chǎn)生振動。

3.刀具材質(zhì)及幾何角度的選擇

滑環(huán)的材質(zhì)為低合金結(jié)構(gòu)鋼，可以選擇高速鋼車刀和硬質(zhì)合金車刀;考慮現(xiàn)場切削條件較差，容易產(chǎn)生振動，采用高速鋼車刀沖擊韌性好，可以承受較大的沖擊力，刀具不容易損壞，可以獲得較低的表面粗糙度值。

刀具的幾何參數(shù)根據(jù)滑環(huán)修復(fù)加工余量小的特點，可以選擇較大的刀具前角和較小的主、副偏角，保證車刀刃磨鋒利，減小車削抗力，以保證較高的加工精度。

4.車削裝置的現(xiàn)場固定及調(diào)整

拆除發(fā)電機附近妨礙加工的附屬設(shè)施，將車削裝置安裝在滑環(huán)附近，底座采用膨脹螺栓與地面固定。

車削裝置水平誤差的調(diào)整:刀架底座固定前加墊片粗調(diào)，螺栓預(yù)緊后采用框式水平儀加薄墊片細調(diào)。

軸向進給方向與滑環(huán)軸心線的平行度調(diào)整:將刀尖分別手搖至滑環(huán)的前端和后端，鋼板尺測量刀尖到滑環(huán)的距離大致一致，試切削一刀，用千分尺實測大小頭誤差。根據(jù)誤差值在刀架上安裝磁力百分表水平指向已加工表面，移動刀架調(diào)整平行度至≤0.03 mm。

5.現(xiàn)場車削工藝參數(shù)的確定

吃刀深度:由于滑環(huán)車削加工的目的是消除表面缺陷，提高滑環(huán)表面質(zhì)量，所以加工屬于半精加工和精加工，切削深度選在1 mm以下，甚至可以選在≤0.2 mm。

進給量:滑環(huán)車削的進給運動主要利用小滑板上的刻度盤 (每格0.05 mm)手動控制。開始時主要是去除材料，進給量大一些，后期主要是控制表面粗糙度，進給量小一些。因轉(zhuǎn)速過低，為達到軸向進給操作平穩(wěn)、勻速的要求，在滑環(huán)端面作一標(biāo)記，通過標(biāo)記每轉(zhuǎn)過一圈，手動均勻進給一格或幾格的方法達到要求。

車削完成后經(jīng)實測，滑環(huán)外圓圓柱度≤0.05 mm，表面粗糙度值Ra=3.2 μm，達到預(yù)期效果。

6.研磨

為進一步提高加工精度，滑環(huán)加工后利用沖轉(zhuǎn)暖機時500 r/min左右的轉(zhuǎn)速，采用細砂紙、油石等對車削部位進行研磨拋光，使滑環(huán)的表面粗糙度值達到 Ra=0.8 μm，圓 度 ≤0.03 mm，圓 柱 度≤0.05 mm，滿足了使用要求。

底座的安裝與現(xiàn)場車削示意圖如圖1、圖2所示。

7.結(jié)語

圖1

圖2

此修復(fù)方案設(shè)計簡單，成本低，有效地消除了滑環(huán)表面的燒蝕和磨損，修復(fù)后滑環(huán)表面粗糙度、圓柱度及圓度均在要求的范圍內(nèi)。機組投入運行后，碳刷消耗較前大幅降低，發(fā)電機運行穩(wěn)定，設(shè)備各項指標(biāo)均良好，達到了修復(fù)的目的。