汽轮发电机碳刷及滑环磨损的解决方法.doc

行业资料：_汽轮发电机碳刷及滑环磨损的解决方法单位：_部门：_日期：_年_月_日第 1 页 共 10 页汽轮发电机碳刷及滑环磨损的解决方法蒙阴县鑫源热电有限公司1机组为15MW汽轮发电机组，机组于xx年5月份投入运行，发电机定子额定电流为1031A；空载电流为259A；每个环有四个碳刷，碳刷的尺寸是60mm32mm25mm；励磁系统为自励半导体励磁系统；电源取自发电机本身，在发电机出口处接一台励磁变压器，经过半导体整流，经碳刷、滑环接入发电机转子，供给发电机励磁。1运行状况机组于xx年5月份投入运行以来，一直存在以下问题。碳刷磨损十分严重，截止xx年2月份，汽机侧碳刷更换了12块，发电机东侧的碳刷自运行以来没有更换过一块，而有一个位置的碳刷多次更换，磨损特别快。每个碳刷承担的电流有较大的偏差，小的0.5A，大的有20A。电刷表面有划痕，电刷有磨偏现象。运行过程中，碳刷及滑环的粉尘较多。滑环因碳刷长期冒火已在表面形成烧伤条纹。刷辫长期过热变色，有段时间温度达8090。2问题分析发电机碳刷和滑环间工作面的磨损有两种：一是纯机械磨损；二是在电流作用下的电气磨损和机械磨损。2.1纯机械磨损碳刷和滑环表面相接触，由于弹簧压力作用和材料弹性变形的缘故，使直接接触部分互相嵌入。当相对滑动时，因摩擦作用而形成磨损。如果碳刷颗粒细软，则碳粉易被沾在滑环表面，使滑环成为具有亮滑的石磨镜面，碳刷的磨面也很光滑，两者的机械磨损都较小。但如果碳刷颗粒粗硬，或含有如金刚砂之类的硬质颗粒，则必然会使机械磨损大大增加。同时由于碳刷中含有少量的碳化铁、碳化硅即金刚沙灰粉，以提高电刷的耐磨性能，但也会使集电环表面拉成沟槽，一旦形成沟槽对发电机的危害极大。碳刷是非金属导电材料，电阻系数大，是铜的400倍。电阻产生的能耗高；持续的滑动摩擦导电产生的接触电阻、机械摩擦热耗，加上电刷的电阻能耗转化为高热易使弹簧失压及导线老化，引起接触不良、产生火花，严重影响发电机正常运行；2.2在电流作用下的电气磨损和机械磨损在电流作用下的电气磨损，是由于电弧高温和放电等因素的作用，使极面材料受到损坏的情况。由于电气磨损影响极面，所以也会对机械磨损的程度产生影响。由于电流通过碳刷和滑环的接触面，且其直接传导的部位不断变动，电流密度又很大，使一些点温度很高；又由于电弧的高温作用，会使两侧极面局部熔化、脱落，金属会变成金属蒸气，碳刷则结构松化，受氧化腐蚀而脱落，此即电气磨损的表现。但是，极性不同，磨损情况是不一样的。在电弧作用下，阳极（正极）表面局部灼热而蒸发出“金属蒸气”，使阳极表面损蚀，这叫“阳极蒸发”；阴极（负极）因受正离子撞击和高温作用发射电子，使阴极表面也遭受破坏，这叫“阴极粉化”。由于阳极蒸发和阴极粉化的作用，碳刷和滑环由于电流方向不同会出现极性差别。当电流由碳刷流向滑环时，此时碳刷为正极，滑环为负极，则结果是，碳刷面上发生微小程度的阳极蒸发，碳粒、石墨离子迁移到滑环表面，碳刷有电气磨损。滑环表面有轻微的阴极粉化，并附着碳粒、石墨，成润滑、光泽的镜面。由于滑环表面平滑，机械磨损较小。当电流由滑环流向碳刷时，此时碳刷为负极，滑环为正极，则结果是，碳刷面上发生阴极粉化，电气磨损小。滑环表面发生阳极蒸发。大量金属蒸发，使其表面损蚀严重，同时，这些金属粒子也易附于碳刷磨损面上，反过来会使换向器表面严重磨损，出现条痕。这种情况下，滑环表面粗糙，呈金属光亮，面间机械磨损大。总的来说，当碳刷为正极时，碳刷电气磨损大，机械磨损轻微，滑环的电气磨损和机械磨损都很小；当碳刷为负极时，碳刷电气磨损小，机械磨损大，滑环的电气磨损、机械磨损都很大。为了使磨损均匀一些，对于滑环，因为正环电流由碳刷流向滑环，碳刷正极性，滑环负极性，故正环磨损小；同理，负环磨损大，故两环极性应经常调换。各电厂大修时常倒换正、负环的连接电缆，就是这个道理。当没有电流时，碳刷磨面上的粗硬粒子易嵌入滑环表面，引起较大的机械磨损，甚至引起摩擦振动。当流过电流时，碳刷磨面上的粗硬粒子被炸裂、粉化，沾在表面，减小摩擦，使机械磨损减小，并使碳刷运行十分平稳。所以，在正常情况下，电流对减小机械磨损还有好处。但是，如果电流密度过大，则阳极蒸发严重，会使电气磨损加剧。而电气磨损加剧后，使滑环表面粗糙化，碳刷表面附着金属粉，机械损耗又会增加，所以通过碳刷的电流密度应有一个限度。2.3其他方面的影响弹簧压力。压力过小碳刷和滑环表面接触不稳定，容易引起电弧，使电气磨损增大。压力过大，刷面的硬粒对滑环表面刮割严重，又会使机械磨损增加。因此，弹簧压力要适中。碳刷本身电阻。不同批次的碳刷混用，其电阻系数不一样，运行中造成碳刷温升不同，导致并联碳刷的电流分配不均匀，不仅个别电流超标，而且磨损增大。刷架。碳刷中心线不完全垂直于滑环圆周切面，倾斜势必造成碳刷的接触不良、弹簧压力不一致。刷握与滑环表面距离不一致，碳刷有效接触面有差别，刷架周边有毛刺不光滑，易挂碳粉和粉尘，这都会造成碳刷电流偏差增大。外界环境。滑环和碳刷靠近发电机轴瓦，存在油雾，影响碳刷和滑环的使用寿命。周围空气湿度影响滑环碳素薄膜的形成，从而影响碳刷的导电性能。3采取措施为了减小发电机碳刷和滑环之间磨损，排除因此而带来的隐患，可以考虑如下措施：机组大修时倒换正、负环的连接电缆。选用质地均匀、材质较好、厂家指定的同一型号的碳刷。更换碳刷时，尽量使更换产品与运行碳刷保持生产批次相同，尤其是在滑环的同一极上。保证每块碳刷的电阻系数相同，使碳刷的电流分配均匀。适当增加负极侧碳刷数量，降低电流密度，减少电气磨损，从而降低机械磨损。制定维护制度，及时擦拭滑环，更换碳刷时弹簧压力要调整适当。运行维护时，特别是更换新刷块和日常清扫刷握时，定量调节刷握弹簧压力为一定值，虽然刷体长短不一，并联运行的碳刷压力却保持一致，使碳刷的磨损有所降低，延长使用周期。在停机后，对汽机侧滑环作充分的研磨，消除滑环上的毛刺。检查刷握的位置，在机组中、小修时，对刷架的安装，使每个刷握安装孔与滑环切面垂直，保持滑环轴线与刷架的轴线同心。机组停运时，按照规定调换滑环极性，控制滑环的异常磨损。加强对发电机的卫生监督和检查，确保发电机在清洁的环境中运行。利用机组停运的机会，彻底整治发电机轴瓦漏油，使碳刷附近的油雾减少，及时清理滑环和刷架上的粉尘。4结束语从xx年2月份开始采取以上措施，碳刷的磨损明显减小，冒火现象减轻，我们准备机组大修时更换碳刷极性，相信会对减少碳刷的磨损起到更积极的作用。我们相信随着运行维护水平的提高，碳刷磨损严重的问题必将得到完全解决。第 6 页 共 10 页汽轮发电机组安全操作规程1、上岗人员必须正确穿戴好劳动保护用品，女同志要将头发盘起，禁止带病或酒后上岗。2、上岗人员应熟悉设备的工作原理、工艺流程、操作规程及运行参数。3、汽轮发电机组润滑油系统起动后在确认各位置油压建立的情况下，且通过各观察孔确认各润滑部位润滑油的流量后，投入盘车装置运行带动汽轮发电机组进入慢转状态。4、在锅炉起动各参数达到要求后，进行蒸汽管道的暖管，同时需将各蒸汽管道上的排泄阀打开排水，以上工作与中控需保持密切联系，汽轮机辅机均起动正常运转后，汽轮机即可开始冲转，冲转后要保证足够的暖机时间（热态20分钟，冷态40分钟），同时应严格按照汽轮机升速曲线进行升速，升速时需密切注意汽轮机和发电机的振动，汽轮机发电机振动不高于30um（过临界转速时不高于100um），严禁在振动超标的情况下强行升速。5、汽轮机升速完成并保持稳定3000r/min，5min后，即可与中控和各专业人员联系准备发电机并网，发电机并网过程中应严密监视汽轮机及各辅机的运行状况，并网后的升负荷操作需缓慢进行，避免急剧的负荷升降造成整个系统工况的失调。6、混汽投入要严格按照混汽投入顺序进行，完全放完混汽配管中的积水后进行暖管，暖管过程一定要充分，如暖管不太理想可适当延长暖管时间，起初混汽投入电动阀的操作须缓慢，以免瞬时猛烈进汽冲击汽轮机，同时中控应保证AQC锅炉的稳定运行，发电机输出功率维持在机组功率的30%以上。7、汽轮发电机组运行正常后，蒸汽管道所附属的疏水器要投入使用，排放管道内的积水，防止管道内的积水进入汽轮机对汽轮机造成冲击，严重时将会导致机组发生重大事故。8、汽轮发电机组正常运行过程中，应定时、定位、定量对汽轮发电机组及其辅机进行巡检，检查各部位的温度、压力、振动、热膨胀量差、各润滑部位润滑油流量以及是否有异常声响，异常振动和异常气味等，发现异常情况时应立即与中控联系确认并及时查找问题根源提供依据。9、保证汽轮发电机组油系统正常运行，杜绝跑、冒、滴、漏，停机检修时需对各油过滤器进行清洗，运行时应对油管路进行检查，运行时油路出现微量渗漏，要及时向技术人员报告并确认无危害情况发生，并采取相应措施予以解决后方可保持汽轮机正常运行。润滑油过滤器、控制油过滤器、油冷却器在运行过程中切换时，应先打开两单元之间的平衡阀进行油压平衡后方可进行切换操作。10、汽轮机出现紧急情况时操作手拍危急遮断器，其后确认高压电动油泵或交流润滑油泵的起动，并严密监视转子惰走情况，及时投入盘车带动转子慢转，中控要严格保证凝汽器的真空度和液位，防止其内部出现正压或汽轮机进水等严重事故。11、运行中应加强对汽轮发电机组轴承回油温度、轴瓦温度的监控，轴承最高回油温度应小于65，轴承最高瓦温应小于90（发电机轴瓦温度应小于70）；12、运行中应对发电机三相定子温度及空冷器出口温度进行监控，如出现发电机三相定子温度大于100或空冷器出口温度大于60时，应立即起动备用冷却水泵，并告知工段管理人员进行相关相关处理；13、运行过程中应防止负荷的急剧升降，正常停机时应缓慢地将负荷下调，发电机解列后重复第10项操作，若停机时间较长，一般将盘车48小时后可停止盘车，盘车装置一定要在油系统正常运行状态下投入。14、应严格控制汽轮机主汽门的进汽参数：瞬间最大压力：1.3MPa（13kg/cm2G）或蒸汽温度为400时每次运行不超过30min（年度总时限应小于20小时）额定进汽压力：1.05MPa（10.5kg/cm2）连续最高温度：405（年累计不超过400小时）瞬间最高温度：410（累计不超过80小时，每次持续时间不超过15分钟）主蒸汽温度：345400第 9 页 共 10 页行业资料本文至此结束，感谢您的浏览!（资料仅供参考）下载修改即可使用第 10 页 共 10 页