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【摘 要】本文对QFS-135-2型双水内冷汽轮发电机运行中碳刷及滑环温度高的原因进行了分析，并对某厂的现场实际运行中发电机碳刷及滑环碳刷温度高应对进行总结。 【关键词】措施；电厂；电气；运行；故障 引言 某厂在2012年发生发电机励磁碳刷发生环火，发电机转子两点接地保护动作机组跳闸，机组被迫停运，检查发现碳刷、刷握、刷架、滑环等损坏，经检修部门修理后机组恢复正常运行。该厂立即组织对本厂所有机组发电机碳刷和滑环进行检查发现本厂所有机组均存在发电机碳刷和滑环温度高的现状。为了保证机组的正常运行，减少设备的损坏，该厂积极思考从设备检修和运行维护多方面着手采取可靠、有效的措施将发电机和碳刷温度控制在正常范围内。 1 处理前的运行工况 该厂在2012年发生发电机碳刷发生环火，立即组织运行和检修部门对其他运行机组的碳刷、滑环、刷握温度进行测量，发现其他运行3台机组碳刷、滑环、刷握温度均严重超限。其中有一台机组碳刷温度达到130℃。严重威胁机组安全运行。用钳形电流表测量各碳刷电流情况，发现温度高的碳刷电流波动大不稳定且各电刷的电流分布不均匀。在发电机碳刷、滑环温度高的位置可以发现碳刷有明显的跳动，更严重的是将发电机碳刷压弹簧振断。将发电机滑环温度高的位置的碳刷取下后发现碳刷和滑环接触面可以发现明显的波纹，说明集电环表面并不平整，造成接触不良。 2 碳刷发热原因分析 集电环的热量主要来自两部分： （1）碳刷和集电环的机械磨擦产生的热量，产生这一部分热量和发 电机的集电环外径、碳刷和集电环之间的摩擦系数有关系。集电环的外径越大，线速度越大，碳刷在集电环上造成的摩擦损失和产生的热量就越多。 （2）碳刷与集电环之间接触电阻产生的热量，这一部分热量分散在各个碳刷上。每一个碳刷产生的热量有多方面因素的影响：第一，发电机正常工作需碳刷以及压簧的协作，然而因每一个压簧的使用期限、质量以及工作压力等所存差异比较大，而这种差异也导致碳刷与滑环之间接触点电阻有所不同，从而导致各个碳刷产生的热量不均匀导致接触电阻大的碳刷发热严重。第二，发电机滑环碳刷于刷盒内不断地摇动，且碳刷磨损严重，其边缘存在剥落问题以及刷架附近存有污垢，再加上电力的分配不是很均匀，同时震动幅度比较大，和集电环相偏离，导致局部发热加剧。第三，尽管碳刷型号与规格均一样，但是由于阻值之间存在着一定的差距，同极滑环上各碳刷之间的压簧压力不断减小、电流的分配不均以及个别的碳刷通流过大等，因此也很容易导致滑环碳刷局部过热。第四，运行过程中，运行人员未能认真地执行定期巡检和清扫工作，未能及时的发现发电机碳刷存在局部磨损、碳刷压碳簧力量不足、冷却风道堵塞等现象，最终导致发电机碳刷着火。 （3）机组本身所接带的无功对发电机滑环温度也有很大的影响。发电机所带的无功越多励磁电流就越大，从而产生的热量也就越多。在同样的散热条件下滑环的温度会必然的升高。 集电环散热的主要途径： （1）通过集电环和周围环境之间的热交换。主要是通过辐射的形式进行热交换。这受周围环境温度的制约，环境温度越高换热效果越差，环境温度越低换热效果越好。所以在冬季时相比夏季在相近的工况下，冬季发电机滑环的温度相对要低一些。 （2）在滑环上开有许多斜向通风小孔，随转子转动，带动外部风进入冷却槽对发电机集电环进行冷却。 （3）在两个滑环之间装有1只离心式风扇，通过固定风道对发电机集电环进行冷却。按照设计冷却风机送入的风量是能完全能满足机组在夏季工况下带额定出力冷却要求的，但是由于在实际运行中冷却风道的密封性较差，冷却风量沿途损失较大。同时冷却风在进入刷架前分置两侧，进一步减少了冷却风量。造成实际冷却风量严重不足，从而出现碳刷发热严重的现象。 3 应对措施 （1）针对发电机碳刷和集电环动接触，碳刷磨损是不可避免的，正常运行中要求运行值班员加强发电机碳刷、滑环巡查和测温工作，发现碳刷磨损超过新碳刷的三分之二、压弹簧压力不足、压弹簧断裂、局部碳刷、滑环温度高的及时通知检修人员更换。在更换时要求检修人员保证碳刷型号一致。同时一次更换碳刷不能超过8块。检修人员更换新碳刷前对新碳刷实施电阻值测试，以保证同极滑环所用碳刷其阻值基本一致。同时还对新碳刷进行研磨，保证滑环与碳刷表面接触面积大于70%。 （2）加强发电机集电环表面清洁工作，定期对发电机碳刷、刷握集电环使用吹扫风进行清理。同时加强发电机冷却风道检查，发现风道有堵塞的情况及时通知检修人员处理。 （3）机组停运检修时，做到逢停必检，对集电环表面平整度、弧度进行测量，对表面平整度、弧度有异常的对集电环进行车削，保证表面平整度和弧度能符合要求，保证碳刷和集电环能很好的接触，减小接触电阻从而降低集电环温度。对集电环进行车削一方面保证了整改集电环表面的平整和弧度另一方面也间接的减少了集电环的外径，集电环外径的减少线速度减小，碳刷和集电环之间的摩擦减少产生的热量也相应减少。 （4）机组停运期间对各碳刷和集电环间距进行调整，保证碳刷和集电环接触良好。同时对整个风道德严密性进行检查减少冷却风道漏风。 （5）机组由于运行时间长，滑环表面磨损不一致整个表面的平整度下降弧度不均匀从而导致滑环局部过热，而电网负荷紧张或从单位的经济效益出发机组需要保持长时间的运行。这是可以采取临时的处理措施将发热严重的个别碳刷取下，从该厂实价经验来看，取下少数碳刷后对其他的碳刷测电流以及温度基本上没有影响。而整个集电环的温度基本能控制在安全稳定运行的范围。 （6）在系统电压能满足要求，同时也能满足发电机的稳定运行的条件下，当某台机出现集电环温度普遍上升时可以通过适当降低机组无功来实现降低集电环的温度，从而保证机组安全和长周期运行。 4 取得的成果 经过对发电机集电环进行车削，调整发电机碳刷和滑环之间的距离，使发电机碳刷和集电环之间能很好的接触，减小接触电阻，减少发热。在正常运行中加强对碳刷、集电环的清洁、巡查及时发现碳刷磨损情况和压弹簧压力情况，当出现发电机碳刷磨损严重，压弹簧力量不足振动大、压弹簧断裂时及时通知检修人员处理。加强对发电机冷却风道滤网的清理，保持风道畅通。目前该厂4台发电机碳刷和滑环的温度都能控制在70℃左右，保证了机组的安全稳定运行。 参考文献： [1]王朝文，何刚.QFQS-200-2型汽轮发电机及电环及刷架改造. |
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