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        棒磨機(jī)用異步電機(jī)電刷和刷握改進(jìn)

        2015-01-06 07:47:52袁德寧
        設(shè)備管理與維修 2015年10期
        關(guān)鍵詞:集電環(huán)電刷滑環(huán)

        袁德寧

        (山東鋼鐵集團(tuán)萊蕪分公司型鋼煉鐵廠 山東萊蕪)

        一、存在的問(wèn)題及分析

        型鋼煉鐵廠棒磨機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為YRKK630-8型繞線式異步電機(jī)(額定功率710 kW、額定電壓10 kV,額定電流461.83 A、額定轉(zhuǎn)速742 r/min,下水冷卻方式)。目前,電機(jī)時(shí)常發(fā)生電刷跳火故障,導(dǎo)致電刷弧光短路,集電環(huán)損壞嚴(yán)重,造成停機(jī)跳閘,從而嚴(yán)重影響燒結(jié)機(jī)正常生產(chǎn)。

        棒磨機(jī)電機(jī)電刷跳火,產(chǎn)生火花的原因十分復(fù)雜,既有電磁方面原因,也有機(jī)械和化學(xué)方面原因,且多為綜合結(jié)果。電化學(xué)方面原因主要是有電流流過(guò)時(shí),機(jī)械磨損明顯加快,當(dāng)電刷與粗糙的滑環(huán)接觸瞬間就要產(chǎn)生電弧。采取磨光滑環(huán)、更換電刷和彈簧等措施,不但增加維修人員工作量,而且損壞設(shè)備,效果

        1.滑環(huán)表面粗糙

        (1)電刷之間長(zhǎng)時(shí)間負(fù)載分配不均,現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)為電刷上壓力不平均;壓力不平衡;壓力過(guò)高使電刷磨損加劇,壓力過(guò)小接觸不穩(wěn)定,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滑環(huán)上電刷跳動(dòng)量大,引發(fā)火花,損壞滑環(huán)。

        (2)電刷型號(hào)不合適,同一滑環(huán)上電刷型號(hào)混雜。根據(jù)不同環(huán)境,滑環(huán)有錫青銅、硅黃銅、2Cr13不銹鋼和45#鍛鋼等材質(zhì),不同材質(zhì)的滑環(huán)應(yīng)與相應(yīng)硬度的電刷匹配。不同硬度電刷用在相同滑環(huán)上容易造成滑環(huán)磨損、損壞。

        (3)螺絲松動(dòng),接頭被污染;氣體對(duì)辮子線的腐蝕;辮子線過(guò)短或過(guò)硬,使電刷脫離。

        (4)在電流作用下,不僅有機(jī)械磨損還有電氣磨損,即由于電弧高溫和放電等因素作用,損壞極面材料。由于電氣磨損影響極面,因此也會(huì)影響機(jī)械磨損程度。

        (5)不正確或不平均的電刷壓力。壓力過(guò)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(guò)大刷面的硬粒對(duì)滑環(huán)表面刮割嚴(yán)重,又會(huì)使機(jī)械磨損增加。因此彈簧壓力要適中。

        2.電刷上壓力過(guò)小

        一方面是配件及絕緣不良,流過(guò)彈簧的電流過(guò)大,產(chǎn)生退火作用,導(dǎo)致彈簧失效;另一方面是滑環(huán)表面粗糙,致使電刷磨損太快,需要經(jīng)常用手去壓彈簧。棒磨機(jī)電機(jī)配備的是普通圓柱螺旋彈簧,由于彈簧結(jié)構(gòu)達(dá)不到現(xiàn)場(chǎng)使用條件,電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行也會(huì)造成彈簧壓力不足,出現(xiàn)跳火現(xiàn)象,輕則損壞滑環(huán),使滑環(huán)表面更加粗糙、凹凸不平,甚至造成表面剝離等;重則造成電弧短路,不但影響生產(chǎn),還有可能因短路電流過(guò)大而燒毀電機(jī),后果非常嚴(yán)重。電刷與刷握配合也非常關(guān)鍵,否則也是造成跳火的原因之一。

        綜上所述,要確?;h(huán)膜層不受損壞,即滑環(huán)表面光潔、不粗糙,則必須保證電刷不跳火。由于電刷是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分和固定部分導(dǎo)電的過(guò)渡部件,它在工作中不僅有負(fù)荷電流通過(guò),還與滑環(huán)表面直接摩擦,因此電刷型號(hào)和電刷所受壓力,就是解決電機(jī)電刷跳火的關(guān)鍵,為此,必須考慮改用其他型號(hào)的電刷和刷握,并正確使用和維護(hù)。

        二、改進(jìn)實(shí)施

        1.電刷選型原則

        由于制造電刷時(shí)所選用的原材料和工藝不同,其技術(shù)性能也有差異。電刷質(zhì)量?jī)?yōu)劣,最根本區(qū)別在于電刷本身的電阻離散性,不同質(zhì)量電刷的電阻率范圍一般相差30%~50%。因此在選擇電刷時(shí),應(yīng)綜合考慮電刷性能和電機(jī)對(duì)電刷的技術(shù)要求,電刷選型原則如下。

        (1)在滑環(huán)表面能較快地形成一層均勻、適度和穩(wěn)定的氧化薄膜。

        (2)電刷使用壽命長(zhǎng)且不磨損滑環(huán)。

        (3)電刷具有良好的換向和集流性能,使火花抑制在允許范圍內(nèi)且能量損耗小。

        (4)電刷運(yùn)行時(shí),不過(guò)熱、噪聲小,裝配可靠,不破損。

        2.電刷與刷握的裝配

        電刷裝入刷握內(nèi)要保證能夠上下自由移動(dòng)。電刷與刷握內(nèi)壁的間隙應(yīng)在0.1~0.3 mm,以免電刷卡在刷握之中或因間隙過(guò)大產(chǎn)生擺動(dòng)。若電刷與刷握框配合不當(dāng),加之滑環(huán)振動(dòng),刷握框內(nèi)表面很容易磨損。這時(shí),應(yīng)校正刷握框空隙,同時(shí)銼光刷握框內(nèi)表面毛刺。刷握框與電刷的空隙不允許超過(guò)表1數(shù)值;刷握離開(kāi)轉(zhuǎn)動(dòng)體表面的距離,應(yīng)保持在2~4 mm,若距離過(guò)小,刷握易觸傷換向器,距離過(guò)大,電刷易顫動(dòng)而導(dǎo)致破損。刷握前后兩端和滑環(huán)平面必須保持相等距離,不要傾斜,電刷與刷握的不正確配合見(jiàn)圖1。

        3.電刷的磨弧

        為確保電刷與集電環(huán)接觸良好,新電刷應(yīng)進(jìn)行磨弧度,磨弧度一般在電機(jī)上進(jìn)行。在電刷與集電環(huán)之間放置1件00#細(xì)玻璃砂紙,在正常彈簧壓力下,沿電樞旋轉(zhuǎn)方向研磨電刷,砂紙應(yīng)盡量貼緊集電環(huán),直至電刷弧面吻合。然后,提起電刷,取下砂紙,用壓縮空氣吹凈研磨粉塵,再用軟布擦拭干凈。磨弧后,電機(jī)先以20%~30%的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)小時(shí),使電刷與集電環(huán)磨合,并建立均勻的氧化薄膜,再逐步提高電流至額定負(fù)荷。

        表1 刷握框與電刷允許空隙 mm

        圖1 電刷與刷握的不正確配合

        4.合理選擇電刷單位壓力

        應(yīng)力求施加在同一臺(tái)電機(jī)各個(gè)電刷的單位壓力均勻,避免電流分配不勻,導(dǎo)致個(gè)別電刷產(chǎn)生過(guò)熱或火花。通常,電刷單位壓力過(guò)高,使電刷磨損加劇,單位壓力過(guò)小,接觸不穩(wěn)定,容易出現(xiàn)機(jī)械性火花。

        5.電刷與刷握的選型

        改造電刷及其刷握,以確保電機(jī)在運(yùn)行中良好的換向性能及維持電刷較長(zhǎng)的使用壽命。棒磨機(jī)電機(jī)共有3個(gè)集電環(huán),每個(gè)集電環(huán)上有 7塊 J164型(64 mm×31.8 mm×25 mm)金屬電刷(上海摩根公司生產(chǎn)),先后對(duì)J163、J201、D172等型號(hào)電刷及刷握進(jìn)行可行性分析和研究,最終選用J201型(64 mm×32 mm×25 mm)石墨電刷(上海摩根公司生產(chǎn))。更換原普通圓柱螺旋彈簧,改用公稱(chēng)壓力為18.13N(1.85 kg)的非接觸型平面渦卷彈簧及其刷握。另外,為減小每塊電刷所承受電流,在每個(gè)集電環(huán)上各加裝1塊電刷。改造前、后1 mm2電刷承受電流分別為461.83/7×25×31.8=0.83 A/mm2和 461.83/8×25×32=0.72 A/mm2,電流減小了0.11 A,這就有效延長(zhǎng)了電刷使用壽命。

        三、改進(jìn)效果

        1.經(jīng)濟(jì)效益

        改進(jìn)前每月至少更換35塊電刷(每塊電刷215元),10套彈簧(每套刷握227元),改造后每月最多更換2塊電刷(每塊電刷43元)。改進(jìn)前、后1年材料費(fèi)分別為12×35×215+10×227=92570元和 12×2×43=1032元。

        2.其他

        棒磨機(jī)電機(jī)改進(jìn)后,未出現(xiàn)因彈簧壓力過(guò)小發(fā)生的跳火現(xiàn)象,解決了因電刷跳火造成滑環(huán)表面損傷問(wèn)題(只有當(dāng)電刷太短時(shí),才需要更換電刷),滿(mǎn)足了燒結(jié)生產(chǎn)工藝要求,提高了燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量,有效降低了維修成本,改善了維修工勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了生產(chǎn)效率,確保了棒磨機(jī)電機(jī)及整個(gè)燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。

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