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1、 对600MW国产轮发电机转子励磁滑环磨痕修复的探讨金斌（广西防城港市 防城港发电厂 538002）摘要：我国南方某新建电厂安装2台东方电机厂引进日立技术生产超临界600MW汽轮发电机组，#1、#2机分别于07年9月和08年1月投入运行。该厂地处海边，空气特点是湿度大、盐分高，在机组运行不到一年时间均出现发电机转子励磁滑环磨出磨痕，造成集电环温度高、电流分布密度严重不平衡，给机组运行带来很大安全隐患，通过盘车情况下，用车架式电动砂轮盘，及时将其修复，确保了运行安全。关键词：滑环 磨损 修复1 滑环磨损原因分析1.1 滑环表面氧化程度严重如图1所示，由于机组投运初期，对滑环表面杂质特别是氧化层的
2、处理不彻图1600MW发电机转子集电环碳刷表面磨痕底，使滑环与碳刷接触不好，滑环温度升高，降低了滑环合金的强度，磨损程度增加。滑环周围湿度较高，机组运行时滑环氧化慢，但不接触面仍然氧化较快，在机组停运后投入盘车后，由于转速度减慢至4转/分，且转子因无膨胀后滑环向汽机侧移位约20mm，这样滑环与碳刷接触面部分也会出现氧化层，机组停运时间越长氧化就越厉害。当机组再次启动后氧化层并不轻易被磨去，久而久之，滑环表面就出现了不同程度的粒状锈斑，如图2所示。图2600MW发电机转子集电环生锈与凹槽当发电机转子在3000转/分高速运转中，带粒状锈斑的滑环与碳刷间就会出现微弱的跳动，致使碳刷与滑环表面接触不实
3、，出现微弱火花，机组运行越久，火花越大，火花对滑环的程度就越大。该电厂#1机正极励磁滑环由励端向汽端数第四支碳刷下出现约400m的通体凹槽、#2机负极励磁滑环由励端向汽端数第二支碳刷下出现800m的通体凹槽。如图2所示。1.2 新机组投运前对滑环的清理不净众所周知，在发电机转子出厂前，为防止滑环表面氧化，在出厂前对其涂沥青防护层保护。当机组投运前，必需将该防护层处理干净。一般用酒精或四氯化碳对滑环表面及通风孔进行清理。若仅是清理干净集电环表面沥青，而不清理溶解后跑到滑环通风孔内沥青，在发电机转子高速运转的情况下，滑环通风孔中的油脂就会被甩出，与碳刷粉末粘在一起，形成碳粉粒造成滑环表面的损伤，从
4、而出现通槽，这种通槽的特征是先出现小槽，小槽形成后由于碳刷与滑环表面结合不紧导致产生火花，火花将滑环表面进步灼伤。1.3 碳刷质量不过关如果碳刷碳粉与胶的混合比例不对，将会造成碳刷过硬或过软，过硬导致的结果是碳刷在运行过程中容易崩块，如果存在较硬颗粒还会对滑环表面产生影响；碳刷过软导致的结果是碳刷磨损很快，更换碳刷的周期就会缩短，而每次新刷使用，都会重新磨合，这在一定程度上也会造成滑环表面损伤。1.4 滑环外侧的防锈漆皮掉落造成的损伤由于防腐漆喷图不均，使集电环外侧有含有气泡的漆包，当滑环表面氧化程度加剧，很有可能造成漆包破裂，在转子带动下，漆皮屑沿转动切线方向被卷入滑环与碳刷的结合面处，进而
5、对滑环表面进行磨损，形成凹槽；也会被滑环冷却风，从两侧入风孔中卷入滑环表面，造成对滑环的损坏。1.5 滑环制造工艺过程中存在瑕疵在集电环浇铸过程中，如果合金密度不均，在运行时滑环受磨损的程度就出现差异，从而可能造成碳刷出现跳动，表面因接触程度不佳出现火花，从而对整个不平滑环造成灼伤，逐渐形成通槽。1.6 碳刷架中心调整不好在安装过程中若滑环架与发电机转子不同心，必然会造成碳刷架内的组合式碳刷在转子运转一周过程中，必然出现碳刷受力不均，极易产生火花，从而对滑环造成灼伤。若组装偏心严重，会造成整个滑环同时出现火花，或大部分滑环连续出现火花。1.7 碳刷保护板位置调整不当我们发现如果手柄式刷握，碳刷
6、保护板的位置一般不容易引起重视，而正视这个保护板，如果调整不当或固定螺丝松动，会直接与3000转/秒的滑环相摩擦，造成滑环表面形成凹槽。而且这种情况一旦发生，很快就会造成严重后果。但是一般情况下，我们不会认为刷握的碳刷保护板会出现松动等问题，我们在实践中确实发现，幸运的是虽然松动，但还有约1mm的距离，没有造成滑环表面损伤。2损坏滑环现场修复过程2.1前期准备工作2.1.1发电机停机后办理安全文件，并完成机组氢气置换。2.1.2吊离发电机励磁滑环隔音罩,放在预先布置好的胶垫上，拆除励磁滑环架上组合式刷握（带励磁碳刷）。2.1.3拆除发电机励磁滑环底板正极转子下与隔音罩连板的连接螺栓， 2.1.
7、4拆除发电机励磁滑环底板上励磁滑环风扇罩底角及周围连接螺栓，吊离滑环风扇罩。2.1.5拆除发电机励磁滑环架负极下方励磁母排与滑环的连接螺栓，拆除励磁滑环架负极上方汇流排的连接螺栓，拆除发电机励磁滑环架四个底角固定螺栓，将发电机滑环架左右分离后，吊离发电机励磁滑环底板（发电机励磁滑环架绝缘底板动）。同样方法，吊离发电机励磁滑环正极滑环架。至此发电机滑环架负极已全部拆除。2.1.6由于发电机是半球型瓦，因而在盘车转速下完全可以保证加工精度要求(且忌在200500转/分下进行修复集电环表面，因为加工时间较长，在低速下汽轮机叶片将汽蚀严重)，这样滑环凹槽修复时有即切削法和磨削法2种方法。现场测量所用方
8、法的支架尺寸并进行加工，然后安装车床刀架，我们曾用cw6163E车床车刀头底盘加工3台机组的滑环凹槽，其中一台是200MW、另2台是600MW机组。在cw6163E车床车刀头固定好刀头或砂轮，调整好就可进行滑环修复了。如图3是用砂轮磨削法修复600MW发电机组滑环时的图片。修复时注意手动车刀（或砂轮片）高度应保持与集电环中心重合，选用硬度合金车刀，切削时从励侧集电环开始，最好一刀走下去，经过多次反复修复可保证滑环表面粗糙度能达1.60.8m。一般讲当集电环磨损在0.51.5mm时，其修复时间约24小时左右。2.2 修复过程图3用砂轮磨削法修复发电机转子集电环这里以用砂轮磨削法修复600MW负极
9、集电环为例2.2.1用磁力表测发电机负极励磁滑环的偏心度，检查转子滑环径向跳动量2.2.2启动发电机盘车，机床车刀架上小砂轮机上安装粗砂轮片，并使其与发电机转子相向运动。刀架进退及车刀的远近由人为操控，根据砂轮与滑环的接触情况（以砂轮平稳转动，不产生跳跃）调整好进刀量，由发电机端向汽机端方向开始，缓慢沿轴向成一条直线进行研磨发电机励磁滑环（每次研磨量在50m左右）；再重新调整进刀量，由末端沿轴向成一条直线返回，这样经过反复来回的粗磨，使滑环负极的整圈凹槽磨平。2.2.3更换自制的细砂轮片后，用同样的方法进行研磨，经过反复若干个循环再转到抛光程序。2.2.4用#1细砂纸进行表面刨光，光洁度可修复
10、至13.2um间，若想提高可再用金相砂纸继续上面工序。3发电机励磁滑环的养护3.1在进行发电机励磁滑环负极的研磨抛光处理后，应针对不同情况，对发电机正极的氧化层也进行处理，上述修复工作中由于正极未发现凹槽，所以不需研磨只需用抛光片将正极滑环表面的氧化层除去即可，使其出现本体金属色泽。3.2正，负极励磁滑环处理完成，用试管刷清理励磁滑环通风孔内的积灰，然后用压缩空气进行细致的吹扫，直至无粉尘排出。3.3为防止在发电机停机期间，励磁滑环表面再次出现氧化层及锈斑，应在干净的打印纸(或电话纸)上均匀涂上一层凡士林，将纸裹在发电机正负励磁滑环的表面上，然后用再在打印纸上包裹上一层塑料薄膜，最后用白布带进
11、行包扎。图4发电机集电环防护4防范措施 为了防范此类事件发生，我们必须从以下方面着手：4.1安装调试阶段应掌握发电机转子集电环与碳刷架的同心度，若发现问题及时调整。4.2安装施工阶段，应保护正负极铜排的安装,不应使滑环架受力,并防止碳刷架平台安装位置错位，造成碳刷架与滑环表面距离不等，造成碳刷架受力不均。4.3机组首次启动前，必须要重新检查励磁滑环表面的光洁度，防止氧化层生成（尤其在南方），仔细清理滑环表面的防护油脂，特别对滑环冷却孔也要进行认真清理。4.4机组运转过程中，应认真巡视发电机转子集电环的运行情况，若发现滑环与碳刷间有火花产生就要弄清火华产生原因，争取尽快处理。机组运转过程中，在确
12、保安全前提下，在进行碳刷电流密度分布测试的同时，也要组合式碳刷进行抽检，若发现碳刷接触面处有凹凸不平时，应同时分析碳刷电流分布密度是否发生变化，并进行综合分析，如有必要应尽快安排停机处理。4.5南方地区尤其是临近海边的电厂，由于空气湿度大含盐较高，最容易发生滑环表面氧化，在每次机组停运时，要对滑环表面进行氧化层抛光处理，完成后要对滑环表面进行防氧化处理，（我公司是在滑环表面涂一层凡士林，再用塑料保鲜薄膜进行包好，包括滑环冷却风孔出入口）。在机组启动前，再将防氧化层清理干净，再将机组投入运行。发电机是发电厂的最重要的设备之一，若发生转子滑环出现凹槽，必将使发电机励磁碳刷运行工况变坏，碳刷与滑环之间产生火花，若不及时进行处理，火花会对滑环表面的灼伤程度越来越大，从而也使碳刷接触面接触越来越坏，火花等级越来越大形成环火，造成发电机滑环报废，发电机被迫停机进行较长时间修复，所以我们要重视这个问题，用较小的努力换取机组的安全稳定运行。 参考文献作者简介
对600MW国产汽轮发电机转子励磁滑环磨痕原因及修复的探讨
