葉馬進(jìn)

在發(fā)電廠運(yùn)行生產(chǎn)中，我們經(jīng)常會(huì)遇到發(fā)電機(jī)碳刷冒火花的缺陷，這起初雖是一件小事，但如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并作出正確的處理，特別是機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)會(huì)逐漸發(fā)展成環(huán)火短路引起發(fā)電機(jī)組跳閘，造成不必要的損失。發(fā)電機(jī)集電環(huán)碳刷冒火花的原因甚多，相關(guān)技術(shù)資料都作出了詳細(xì)的論述，在這里我主要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問題與大家共同探討一下，發(fā)電機(jī)集電環(huán)碳刷冒火花最常見的幾點(diǎn)原因及采取的有針對(duì)性的主要處理方法。

一、碳刷壓力不均勻或不符合技術(shù)要求

電氣運(yùn)行規(guī)程明確規(guī)定集電環(huán)碳刷不發(fā)生火花的最小壓力為200 – 300 g/cm2，且各碳刷壓力應(yīng)均勻[1]。而引起碳刷壓力不均勻的原因很多例如：①混用恒壓彈簧；②恒壓彈簧受熱軟化，壓力不足；③個(gè)別碳刷磨擦過短，壓力彈簧無法壓緊；④碳刷在刷握內(nèi)的活動(dòng)間隙小于0.1毫米，碳刷向下滑動(dòng)時(shí)出現(xiàn)機(jī)械卡澀現(xiàn)象。針對(duì)以上四種原因工作人員應(yīng)使用正規(guī)廠家的統(tǒng)一型號(hào)的恒壓彈簧，調(diào)整各彈簧壓力應(yīng)基本一致，更換過短跳動(dòng)的碳刷（同一排碳刷不能同時(shí)更換三只以上），調(diào)整碳刷與刷握裝配間隙，使碳刷在刷握內(nèi)的活動(dòng)間隙滿足0.1～0.3毫米的要求并且能上下自由活動(dòng)，防止運(yùn)行中碳刷發(fā)熱膨脹出現(xiàn)軋剎現(xiàn)象。

二、碳刷間負(fù)荷分配不均勻

若一小部分碳刷由于以下幾種原因：①磨損過短；②彈簧壓力不足；③刷辮斷股；④碳刷與集電環(huán)接觸面減少等；不能正常分擔(dān)負(fù)荷時(shí)，為了維持發(fā)電機(jī)正常出力，通過其他碳刷電流密度必將增大，而碳刷發(fā)熱量與電流的平方成正比（Q=I2Rt），致使溫度急劇上升，產(chǎn)生火花，這種情況在機(jī)組滿負(fù)荷且碳刷接觸面磨偏不規(guī)則時(shí)更為嚴(yán)重，逐步惡化形成環(huán)火。碰見這種情況，工作人員應(yīng)及時(shí)做好準(zhǔn)備，使用鉗形電流表測(cè)量各碳刷電流分布情況，更換磨損發(fā)熱及過短跳動(dòng)的碳刷，同時(shí)更換受熱軟化的壓力彈簧，對(duì)負(fù)荷過重，過輕的碳刷及時(shí)調(diào)整，重點(diǎn)是使碳刷壓力均勻，位置對(duì)準(zhǔn)電環(huán)圓周的法線方向，使碳刷與集電環(huán)充分接觸。每個(gè)碳刷對(duì)集電環(huán)的壓力都應(yīng)基本一致，并符合技術(shù)要求達(dá)14.5N±20% /只（用彈簧秤測(cè)量）[2]。

三、碳刷和刷辮，刷辮和刷架間的連接松動(dòng)

由于金屬片連接松動(dòng)直接會(huì)造成接觸電阻增大，根據(jù)熱量公式Q=I2Rt，發(fā)熱量跟電阻成正比，當(dāng)負(fù)荷電流不變時(shí)，發(fā)熱量隨電阻增大而增加，如果積聚的熱量未能及時(shí)散發(fā)出去時(shí)，溫度就會(huì)逐漸上升，到達(dá)一定程度就會(huì)產(chǎn)生火花，火花產(chǎn)生后會(huì)進(jìn)一步燒紅碳刷的刷辮，使碳刷的工作環(huán)境更加惡劣，從而惡性循環(huán)，冒火花變得更為嚴(yán)重，有幾個(gè)這種情況時(shí)就會(huì)發(fā)生環(huán)火。因此，在日常維護(hù)中，運(yùn)行人員應(yīng)重點(diǎn)檢查碳刷及刷辮，刷辮和刷架間的接觸是否良好，定期使用紅外線測(cè)溫儀測(cè)量碳刷及金屬連接片是否過熱（一般控制在120℃以下），檢查接頭片正常狀態(tài)下應(yīng)搪錫，且無假焊現(xiàn)象，若發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)的應(yīng)聯(lián)系檢修人員設(shè)法緊固。

四、碳刷接觸面不潔

正常時(shí)發(fā)電機(jī)集電環(huán)碳刷密封在裝設(shè)有有機(jī)玻璃的防護(hù)罩內(nèi)，但長(zhǎng)期運(yùn)行之后防護(hù)罩橡皮嵌條容易老化脫出，外面的粉塵伴隨著空氣通過防護(hù)罩不嚴(yán)密處被大軸上風(fēng)葉刮入，并附著在碳刷和刷柱上，不但影響了碳刷散熱，還容易造成刷柱間環(huán)火（因絕緣強(qiáng)度降低引起），對(duì)于這種情況最普遍的做法是將不潔凈的碳刷逐個(gè)拉提出來，用干凈帆布或電工刀刮去接觸面的污垢，并用細(xì)號(hào)木砂紙研磨其表面及接觸面直至平整光滑，同時(shí)修復(fù)防護(hù)罩橡皮嵌條，填堵漏洞。為了加強(qiáng)碳刷的通風(fēng)冷卻，改善碳刷與滑環(huán)的接觸，有效地排除碳粉，制造廠家將集電環(huán)表面加工成螺旋狀的溝槽[3]。但如果天氣潮濕，研磨出的碳粉沉積過多未能及時(shí)排走就會(huì)降低碳刷間絕緣電壓等級(jí)，很容易引起環(huán)火短路。建議在停機(jī)狀態(tài)下，由檢修人員清掃碳粉，及時(shí)疏通滑環(huán)風(fēng)道，并用0.5kg/cm2干燥的壓縮空氣吹掃集電環(huán)部位及附近的灰塵，這樣便可避免一起發(fā)電機(jī)碳刷冒火花被迫停機(jī)事故了。

五、滑環(huán)燒蝕生銹或者是磨損失圓

一方面，發(fā)電機(jī)滑環(huán)在長(zhǎng)期運(yùn)行中一當(dāng)發(fā)生燒蝕生銹，在其表面上就會(huì)留下不同程度的熔點(diǎn)和麻坑，使得發(fā)電機(jī)滑環(huán)光潔度下降，這些燒蝕的熔點(diǎn)和麻坑與碳刷接觸，不但加劇碳刷磨損，還會(huì)加劇滑環(huán)表面氧化，導(dǎo)致滑環(huán)發(fā)熱，又由于摩擦的碳粉積聚容易引起滑環(huán)氧化膜變厚，使得碳刷接觸電阻增大，溫度升高，從而產(chǎn)生火花，造成滑環(huán)表面的燒傷。另一方面，由于碳刷機(jī)械摩擦不平衡，致使滑環(huán)偏心失圓，碳刷與滑環(huán)接觸不穩(wěn)定，碳刷跳動(dòng)，部分碳刷過熱冒火花，繼而發(fā)生環(huán)火，燒毀碳刷及刷架，甚至燒毀滑環(huán)，造成轉(zhuǎn)子回路短路接地。對(duì)于以上兩種情況工作人員應(yīng)在停機(jī)狀態(tài)下對(duì)滑環(huán)進(jìn)行全面檢查，如有輕微燒蝕可用“0”號(hào)砂紙打磨，再用干凈的棉紗稍蘸酒精或汽油擦拭滑環(huán)和碳刷接觸面，如有嚴(yán)重的燒蝕現(xiàn)象，則應(yīng)進(jìn)行精車加工；同時(shí)視具體情況測(cè)量滑環(huán)厚度及偏心度，當(dāng)滑環(huán)的實(shí)際厚度小于名義尺寸20毫米以上，且機(jī)械強(qiáng)度明顯減弱時(shí)應(yīng)予以更換；滑環(huán)偏心度不得大于0.015-0.12毫米，否則應(yīng)進(jìn)行車削和研磨加工處理。

六、汽輪發(fā)電機(jī)組軸承振動(dòng)大

如果發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中由于軸承油膜振蕩；大軸的彎曲度過大；發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)連接時(shí)中心校驗(yàn)不正；機(jī)組與軸承座安裝不牢固等原因引起軸承振動(dòng)加大時(shí)，碳刷就會(huì)隨著機(jī)組跳振，致使刷柱摩擦不均，引線及彈簧松動(dòng)，甚至刷握與滑環(huán)產(chǎn)生觸碰，發(fā)生局部火花慢慢進(jìn)一步影響到全局。對(duì)此，我們運(yùn)行人員應(yīng)該改變汽輪機(jī)抽汽方式改善機(jī)組振動(dòng)，檢查潤(rùn)滑油溫是否偏高，嚴(yán)格控制軸承油溫在38-42℃之間，并適當(dāng)減少勵(lì)磁電流防止電磁力過大引起的電磁激振。如果經(jīng)過上述的處理都無法將機(jī)組振動(dòng)降下來時(shí)，應(yīng)停機(jī)處理，由檢修人員加平衡塊做動(dòng)平衡或重新校驗(yàn)大軸中心等方法來改善振動(dòng)問題。但帶有勵(lì)磁機(jī)的發(fā)電機(jī)組（A廠#1、2機(jī)組），由于設(shè)備舊，軸系長(zhǎng)等原因，振動(dòng)很難降到最低值，碳刷冒火花問題時(shí)有發(fā)生，針對(duì)這種情況，我們唯有加強(qiáng)設(shè)備巡視，必要時(shí)更換過短或發(fā)熱碳刷，提前消缺，防患于未然。

引起發(fā)電機(jī)碳刷冒火花的原因還有很多方面的，例如：碳刷制造材質(zhì)差，研磨不良，滑環(huán)與刷架安裝不合理，機(jī)組軸系偏心導(dǎo)致振動(dòng)等等都會(huì)引起碳刷冒火花，在這里不再一一闡述了，但在近幾年實(shí)際生產(chǎn)中以上論述的六點(diǎn)情況最為常見。無論何種原因引起發(fā)電機(jī)碳刷冒火花，我們運(yùn)行人員的主要工作首先是減少發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，并適當(dāng)降低機(jī)組負(fù)荷，減輕局部不良碳刷工作壓力，再配合檢修人員做進(jìn)一步的處理，但在處理過程中務(wù)必要防止發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器強(qiáng)勵(lì)或失磁的動(dòng)作，避免擴(kuò)大事故。這些是我個(gè)人一點(diǎn)淺見，其中有不妥或未詳盡之處，敬請(qǐng)各位同仁批評(píng)指正。

參考文獻(xiàn)：

[1]《云浮發(fā)電廠125MW（135MW）機(jī)組電氣運(yùn)行規(guī)程》

[2]《電氣運(yùn)行技術(shù)問答》中國(guó)電力出版社出版發(fā)行，王彥忠，周巧俏主編

[3]《電機(jī)學(xué)》重慶大學(xué)出版社出版發(fā)行，謝明琛，張廣溢主編

[4]《發(fā)電廠電氣部分》第二版水利電力出版社出版發(fā)行 四川省聯(lián)合大學(xué) 范錫普主編