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1、绕线式电机滑环和电刷故障分析及处理措施摘 要：针对我厂135MW机组锅炉送引风机滑环及电刷的典型故障情况，通过观察及对不同运行工况的分析，从各个方面寻找滑环和电刷故障的原因，并采取了相应的处理措施，可对今后的维护工作提供借鉴。关键词：滑环和电刷；典型故障；状态；原因；措施我厂135MW机组送引风机均使用内反馈调速电动机，是基于绕线转子异步电动机优良的起动性能和调速性能。经过近几年的生产实践，我们发现该类电动机运行时经常出现滑环高温过热及电刷跳火的现象，轻则损坏电刷，重则会造成滑环及大轴损坏，影响电动机的正常运行，更会影响到发电机组的安全运行。一、典型故障举例例一：巡检人员发现#8炉甲引电机滑环
2、处电刷多处冒火，电气运行人员赶至电机现场，发现电机滑环处已形成环火，无法处理，立即按事故按钮紧急停运，停运后检查，内侧滑环刷架上大部分挂有玻璃丝带，电刷刷握烧坏，连接件部分烧熔，刷架绝缘件烧坏，滑环内侧有烧毁痕迹。最后导致#5机停运、#6机限负荷。例二：监盘人员反映#9炉乙引电流晃动较大（在25A至180A左右之间），电运人员迅速至就地检查并通知一次检修，电机滑环有火星及焦臭味，玻璃盖已模糊不清，立即通知停运。停运后测量转子回路绝缘为零，转子引出线一相已烧断，部分刷握、压簧烧坏，滑环表面被电弧烧毛，受损较严重。在以上举例中，事态发展比较迅速，犹如一种“崩溃”式的连锁反应，从几只电刷打火到刷架起
3、火，从滑环过热到绝缘损坏，短路放电，烧坏引线，甚至在轴孔内被烧成一个洞，完全有可能在短时间内完成。二、滑环及电刷的运行状态分析电刷是用在电机的滑环上，作为导出或导入电流的滑动接触体，其主要作用是在电机的固定部件和旋转部件之间传导电流。电刷与滑环的滑动接触有两大特性。其一，它们之间是点接触，而不是面接触。接触点的数量取决于两接触面间的接触压力，接触材料的弹性、塑性、刚性及表面粗糙度；其二，电刷在与滑环的滑动接触过程中，由于氧化和附着作用，其表面所生成的褐色或其它色的一层薄膜，通称为“氧化膜”，在电刷运动过程中起着非常重要的作用。氧化膜使电刷与滑环之间摩擦系数减少，起到了很好的润滑作用，使电刷在滑
4、环上稳定地运行，也大大降低了电刷和滑环的磨损。各种电刷中都含有一定量的固体润滑剂石墨粉。因此，电刷在运行中不必要也不允许加注任何润滑油。在电刷与滑环的滑动接触中， 运行中，当滑环与电刷滑动接触时，会由于摩擦而发热。电机起动后，由于电刷与滑环之间的摩擦，使得电刷与滑环的温度迅速升高，但定速后摩擦力产生的热量与冷却风携带走的热量渐趋平衡，温度不再继续上升。电机投调速后，电刷温度逐步上扬，但上升趋势较平稳，温升速率也小于起动阶段，这充分说明电刷与滑环之间的摩擦是电刷温升的首要因素，转子电流也会引起电刷温度升高，但就全部电刷平均电流而言，其影响较摩擦力要小得多。电刷和滑环在滑动接触时，电刷下面的气流有
5、抬起电刷的趋势，由于各电刷在滑环上滑动条件各不相同，电刷抬起的程度也不一致，又由于各电刷压簧的工作状态也不尽一致，从而造成各电刷接触电阻的差异，引起并联电刷之间的电流分布不均匀，影响滑动接触的稳定性。三、滑环和电刷的故障原因分析及处理措施1、电刷和刷握方面电刷型号选用不合理。一般有两种情况：一是整个电刷的型号选择不对，使得电刷的主要参数值与实际要求相差较大，使电刷的材质过硬或过软，从而对滑环产生不良影响；二是不同型号的电刷混用，导致不同型号电刷上的电流密度不同，引起滑环严重发热。电刷数量不合理。有些电机的电刷数量设计偏少，使每只电刷上的电流密度增大，导致电刷和滑环过热。如果电机运行时间长，会使
6、刷辫高温变色，电刷过热膨胀或开裂，导致电刷在刷握中卡死，电刷与滑环表面出现灼痕。更换电刷不及时。电刷磨损过多未及时更换，造成电刷压力不足，从而在电刷与滑环之间出现火花，使滑环打出麻点而加剧发热。电刷与刷握的间隙不符合要求。电刷与刷握之间的间隙过小，会使电刷在刷握内上下自由滑动困难，甚至有可能卡住电刷；电刷与刷握之间的间隙过大，会使电刷在电动机运转时晃动，与滑环接触不稳定。以上两种情况都能使滑环过热。有些刷握内孔粗糙，有毛刺，使电刷在刷握内自由滑动困难。处理措施：根据电机的运行条件，选择适当型号的电刷，并使所有电刷的型号相同，有条件的使用同一批号的电刷。清理刷握内表面与电刷外表面，要求刷握内表面
7、光滑平整无毛刺，电刷外表面研磨光滑，使两者配合良好，电刷与刷握之间的间隙为0.10.3mm之间。当电刷磨去三分之二时要及时更换，更换电刷注意事项：新电刷要与原来使用的电刷型号、规格相同，并尽可能使用同一批号的电刷；每次更换电刷的数量不宜过多，否则可能因新电刷的有效接触面积减少，使电流密度增大，一般要求每相上更换的电刷不超过该相电刷总数的四分之一；新电刷要磨合工作面，使电刷与滑环有四分之三以上的有效接触面，防止接触面过小而使接触电阻增大。磨合时应采用粒度较细的玻璃砂布，避免采用金刚砂布，以防止金刚砂嵌入电刷而在旋转时划伤滑环和电刷。2、压簧方面压簧压力调整不当。电刷压力过小时会使电刷与滑环接触不
8、良，容易产生火花使滑环过热，有时甚至烧蚀滑环使之出现麻点，也将导致滑环过热；电刷压力过大时会使电刷与滑环的摩擦力增大，不仅加剧机械磨损，而且会使滑环因摩擦发热较多产生过热。更换压簧不及时。压簧在使用过程中，受热电刷过热会造成弹簧退火后逐渐失效，使压力减少，造成部分电刷电流减小，其余电刷电流偏大，电刷电流分布不均，使电流分布大的电刷发热增加。压簧压力不均匀，接触不稳定，接触压降增大，发热明显增加。处理措施：经常检查电刷的工作状态和活动情况，定期检查压簧压力是否合格，确定电刷在刷握内运行是否自由，有无卡涩。若压簧的压力过大或过小，就必须作出适当的调整，必要时及时更换压簧，使电刷受到均匀稳定的压力，
9、各电刷之间的压力差不应超过其平均值的10。3、滑环和刷架方面 滑环的质量问题。有些电动机滑环材质差，整个滑环的椭圆度差，运转时偏心度较大。这些情况都会导致滑环过热。滑环维护及修理不及时。电机在运行过程中，有时因维护不周或因电刷装置与滑环的质量问题，使得滑环拉毛、烧蚀或产生麻点，这时就要及时维修，否则运行时滑环易产生高温，其损坏会更加严重。另外，刷架及电刷中心线并非完全垂直于滑环圆周切面，有时会有一定的倾斜角度，倾斜势必造成电刷的接触不良、压簧压力不一致，刷握与滑环表面的距离不一致，电刷有效接触面有差别，这些差别的存在，使滑环局部温度升高。处理措施：及时维修滑环和调整刷架。在维护滑环时，要视滑环
10、损蚀的程度采取相应的办法，对材质不好的滑环进行更换，对椭圆度超标的滑环进行削磨，对偏心度超限的滑环进行修复，使滑环工作面的偏心度不超过0.03mm。对刷架要仔细检查，尽量使每个刷架与滑环切面垂直，保持滑环轴线与刷架的轴线同心；对机械强度不够的刷架进行更换，重新选择合格的刷架，以减少电刷在运行中的振动。4、电机方面电机振动。电机与其拖动机械安装不当，或滑环表面粗糙不清洁、整体不是正圆，电刷上的压力不适当、电刷在刷握中太松而发生跳动等原因都可能引起电刷产生振动，使电刷与滑环接触不良而产生火花。另外，由于电机轴系振动也会引起电刷打火。轴系振动会带动滑环一起振动，从而影响到电刷与滑环的接触。电机起动不
11、当。有两个方面的原因：一是电机起动过于频繁，由于起动时转子电流也很大，频繁的起动必然导致滑环过热；二是电机起动时间过长，导致滑环过热。处理措施：认真对待电机振动，发现振动超限及时处理，尤其是轴向振动，查明原因并消除隐患，必要时停运重新校正电机与其拖动机械设备的中心，调整好间隙。减少电动机的起动次数；依据电机实际运行时的转子电流值，对频敏变阻器重新按要求进行计算与选择，以缩短电机启动时间。5、运行维护方面清扫不及时。滑环表面与刷握内经常有电刷磨损的碳粉、滑环工作面与电刷表面有油污杂质、滑环和电刷等各部常附着灰尘，它们的存在使散热条件变差，也会导致电刷跳火和滑环过热。处理措施：及时清扫滑环表面与刷握内的碳粉和各部分的积尘。定期利用压缩空气吹扫电机滑环及电刷各部分；利用电机停运的机会，及时清理滑环和刷架上的粉尘积垢，用酒精对刷握和电刷间进行彻底清理，用干净的白布蘸汽油擦拭滑环表面，使其保持洁净光亮，以保证电刷与滑环的冷却。
绕线式电机滑环和电刷故障分析及处理措施
