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1、发电机碳刷电流偏差大、磨损快原因分析及对策1设备状况神头第二发电厂2台500 MW发电机转子额定电流3 566 A，空 载电流1 080 A。滑环制造直径500 mm，最小直径485 mm，每个环 的碳刷数为36，碳刷尺寸32 mmx32 mmx64 mm，原捷克机组随机所 带的碳刷型号F22、EN667,额定电流密度9.8 A/cm2(每个碳刷额定电 流107.52 A)，采用两排离心风机冷却。机组投产近10年，原捷克机 组随机所带碳刷已经用完，现用碳刷为中英合资上海摩根碳制品有限 公司产品，型号为NCC 634,线速度78.5 m/s，电流密度6.310 A/cm2, 摩擦系数0.25，体
2、积密度1.28 g/cm3，碳刷压力范围0.210.42 kg/cm2，电压降大于2.5 V。2碳刷的异常运行状况(1) 碳刷电流偏差大，尤其是负极并联运行碳刷电流偏差较大， 小时几安培，大时会超过200 A。(2) 碳刷磨损比较严重，从1999年度碳刷更换记录中统计，2号 发电机运行5 386 h，使用周期大约2 160 h(3个月)。正常情况下，碳 刷磨损标准是小于2.5 mm/kh，而我厂磨损达14 mm/kh，大约是标准 的5.55.6倍。(3) 刷辫长期过热变色，尤其是刷体与刷辫的连接铆钉在运行中 全部变色。(4) 发电机10瓦处油雾等有害气体，造成刷架内积粉尘较多。第1页(5) 刷
3、握与刷架呈封闭型面接触，运行中无法彻底清理粉尘。3碳刷电流偏差大、磨损严重原因分析3.1碳刷方面(1) 硬度：上海摩根合资产品与机组原碳刷相比硬度大，机械磨 损严重。(2) 碳刷本身电阻：由于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相差大，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。(3) 刷体与刷辫的接触电阻大(连接铆钉、刷辫变色)造成碳刷温 度高。3.2刷握方面订做的一批刷握结构与原配相比不规格，碳刷在刷握内不能活动 自如：由于运行中的碳刷并非36块长短完全一致，故弹簧压力也各 不一样，而且压力大小没有工具测量，只能靠手感，很难保证弹簧压 力的标准；再
4、者由于碳刷过热会造成弹簧退火，使压力减小，造成部 分碳刷电流减小。3.3滑环方面(1) 由于滑环在碳刷着火事故中曾进行过切削和打磨，与原设计 直径500 mm相比小了许多，而整个刷架没有做相应改造，不利于有 效接触。(2) 滑环的极性不能及时调整，对滑环磨损也很严重。3.4刷架方面第2页从部分碳刷与滑环接触面可以看出，碳刷中心线并非完全垂直于 滑环圆周切面，有一定的倾斜角度。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。3.5外界环境方面滑环和碳刷装置靠近发电机10瓦，存在油雾
5、，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。3.6其它方面滑环及碳刷的冷却风道不通畅，吹吸碳粉的功能不强，使得滑环 冷却云线沟内有积碳粉现象。当现场环境温度升高时，由于冷却效果 差，滑环与碳刷之间磨擦温度升高，部分碳刷表面有烧灼现象，导电 能力下降，引起电流偏差。4整治与效果(1) 在机组中、小修时，对刷架进行了精密的安装，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。在机组每 次停运的时候，按照规定及时联系检修调换滑环极性，有效地控制了 滑环的异常磨损。(2) 要求生产厂家对原来碳刷的刷体与刷辫连接方式进行改造， 将原来的刷体
6、与刷辫表面压制连接改为刷辫嵌入刷体接触，大大降低第3页了刷体与刷辫的接触电阻，从而降低了碳刷的连接铆钉和刷辫温度， 由原来的近80C降低到现在的65C左右。(3) 加强运行维护，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，使用周期由原来的平均3个 多月延长到目前的近6个月(参见表1)。(4) 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， 碳刷电流保持在75125 A的允许运行范围内，电 流超标的现象基本上得到了控制
7、。(5) 对更换的碳刷进行打磨，使刷体与滑环的接触面积在85%以 上，排除了过去新更换时打磨不充分，导致刷体与滑环接触面积小的 弊端。(6) 利用机组停运的机会，及时清理滑环和刷架上的粉尘，及时 疏通刷架风道，以保证碳刷及滑环的冷却。(7) 利用大、小修机会彻底整治了发电机10瓦漏油现象，使碳 刷装置附近的油雾有了明显的减少。5建议通过对影响碳刷正常运行的有关因素进行科学的整治后，运行效 果比以前有了较大的改善：大幅度地减少了碳刷的消耗数量(比原来 降低22%)，节约了维护费用；碳刷电流偏差下降幅度明显，确保了 机组在大负荷、高气温的环境下长周期可靠运行。此外，虽然目前中第4页 英合资上海摩根碳制品有限公司生产的型号为NCC 634的碳刷已经 接近设备的要求，但是性能指标并不能完全符合，在参考成本及排除 进口的前提下，建议进一步研究国内更适合500 MW捷制发电机的碳 刷，以及实现周围空气湿度、清洁度的在线监测，以保证机组的安全、 经济运行。
