發電機組碳刷易發(fā)故障原因淺析
近年國民經濟持續的快速發展,擴大了本(běn)已嚴峻的供電需求缺口,新建機組、各行業的自備電源係(xì)統和自備(bèi)發動機係統的置備和安裝應用,如“雨後春筍”隨處可見。而發電機勵磁係統的碳刷運行(háng)與維護(hù)技術是傳統技術,多年來工(gōng)藝和技術水(shuǐ)平無實質性突破。所以,各方對(duì)發電機(jī)勵磁係統關注不夠,投入(rù)有(yǒu)限,進而導致勵磁係統碳(tàn)刷事故。近一個時期的多(duō)期安全通報,連(lián)續通報了數起大型發電機(jī)組,因碳刷或轉子集電環故障引發的停機事故,給企業造成較大經濟(jì)損失。當導入導出電流的碳刷運行中發生故障時,如何判別故障類型與性質,以便盡快消除故障,保證設備穩定運行,是(shì)大家需要認真思考的。筆者結合多年的(de)工作實踐,談談電機碳刷的應(yīng)用體會供讀者參考,以期(qī)共同避免碳刷事故的發生(shēng)。
電刷故障的危害
某日(rì),某發電廠2台大型發電機(jī)組轉子滑環相繼發生碳刷打碎機組緊急降負荷,更換碳刷,未(wèi)果(guǒ)。繼而(ér)發生滑(huá)環環火,機組被迫解列。近(jìn)日(rì),西北(běi)電網某發電(diàn)廠(chǎng)QFS—125型發電(diàn)機組勵磁機換向器碳刷(shuā)環火緊(jǐn)急停機;江南某(mǒu)發電廠30萬千瓦發電機組投產後運行僅經過一(yī)次大修。在一次小修後運行不久,發電機集電環內環(靠發電機側)碳刷磨損(sǔn)非常嚴重(chóng),且連續多個班次都有批量更換,同時檢查發現發電機集電環刷架(jià)油汙嚴(yán)重,經紅(hóng)外測溫儀(yí)檢測發現集電環內環表(biǎo)麵與碳刷接觸部位溫度高達230℃~360℃,靠勵磁機側的集電環外環溫度正常(cháng)的60℃~70℃,機組負荷降(jiàng)到20萬千瓦(wǎ)以(yǐ)後,仍不見集電環溫度有回落跡,被迫解列搶修。……屢屢發生的碳刷事故給發電廠和電力係統造成巨大經濟損失。
碳刷(shuā)即電刷。運(yùn)行中發電機組的碳刷如果維護和使用不當將造成事故降負荷,甚至停機。
導致碳刷故障的因素
電磁因素:無功或勵磁(cí)電流調整時(shí),碳刷的火花有明顯變化。在勵磁機換向時(shí),碳刷(shuā)與換向片接觸不良,接(jiē)觸電阻過大;整流子或滑(huá)環的氧化膜薄厚不均勻,引起碳刷電流分布不平衡;或者(zhě)負載突然(rán)變化,以及突發的短路導致換向片間的電壓分布異(yì)常;機組過載和(hé)不(bú)平衡;碳刷選型不合理,碳刷(shuā)間距不(bú)等;碳刷質量問題等等。
機械因素:換(huàn)向器中心不正(zhèng),轉子不平衡;機組振動大(dà);換向片間(jiān)絕緣凸出或換向片凸出;碳刷接觸麵研磨不光滑,或換(huàn)向器表麵粗糙而造成接觸不良;換向器表麵不清潔;各個換向極下氣隙不等;碳刷上彈(dàn)簧壓力不均勻或大小不適宜;碳刷在刷握裏太鬆而發生跳動,或太緊了碳刷在刷握裏卡住了等。機(jī)組運轉速度降低或震動改善(shàn),火花將(jiāng)減少。
化學(xué)因素:機(jī)組運行在有腐蝕性的氣體中,或機組運行空間缺乏氧氣,換向器與碳(tàn)刷接(jiē)觸(chù)的表麵上一層自(zì)然形成銅氧化物薄(báo)膜遭到破壞,本已形成的、近(jìn)似線性電阻的換向不複存在,在接觸麵重新形成氧(yǎng)化膜的(de)過程中換向器火花加劇。換(huàn)向器(或滑環)被(bèi)酸性氣體(tǐ)或油脂腐蝕(shí)。碳刷及換向器被汙(wū)染等。
碳刷(shuā)的維護
A、運行檢查:加強定期與不定期的設備巡回檢查工作,正常情況下(xià),工作人員每天必須(xū)對發電機碳刷進行兩次檢查(上午一次,下午一次),用紅外測溫儀測量集(jí)電環和碳刷的(de)溫度,夏季高(gāo)峰負荷期間以及無功和(hé)電壓波動較大(dà)時應縮短溫度測量間隔,更換的(de)新(xīn)碳刷做重點檢查。有條(tiáo)件的單位應定期用紅外熱像(xiàng)儀測量集電環和碳刷的溫度(dù)。並做好巡回檢(jiǎn)查設備運行工況記錄。
B、檢(jiǎn)修更換(huàn):對新購進的碳刷進行(háng)驗收。測(cè)定碳刷的固有電阻值,測量碳刷引線接觸電阻,阻值要符合製造廠和國家標準。嚴格把握更換碳刷工藝,同一台機(jī)組使用的碳刷必須一致,不可摻插使用。在更換碳刷前,細心研磨碳刷使其麵麵光滑,電刷在刷握(wò)內應有0.2 0.4毫米的間隙,在刷握內上(shàng)下活動自(zì)如。刷握的下邊緣和(hé)換向器工作表麵(miàn)之間的距離為2-3毫米,距離過小,會碰撞換向器表麵,易受損、距離過大電刷跳動易產生火花。爭取實現碳(tàn)刷接觸麵大於碳刷截麵的80%。勤更換,但多次更換碳刷不宜過多,一次更換碳刷的數量不得(dé)超過(guò)單極總數的10%,碳刷頂(dǐng)端低於刷握頂端3mm的碳刷應盡快更換,每次更換碳刷時必須使用同一型(xíng)號的碳(tàn)刷(shuā),但要注意節(jiē)約和充分利用碳刷。更換後的碳刷必須用直流(liú)卡鉗表(biǎo)測量碳刷分流情況,用紅外測溫儀(yí)進行(háng)溫度(dù)測試,防止個別碳刷因過流而(ér)過熱。對於滑環或整(zhěng)流子換向片凸起與凹陷等明顯(xiǎn)設備(bèi)問題,要利(lì)用機組檢修的機會進行緊固、車磨。加強檢修質量和運行(háng)控製,避免由於檢修質量不良或運行調整不當造成機組運行中,汽輪機油外泄,甩到集電環(huán)上,增(zēng)大碳刷與集(jí)電環之間的接觸電阻。刷架和刷握在機(jī)組大、小修時要慎重調整,回放和安裝刷(shuā)架時,角度和幾何(hé)位置要保證在原狀態,碳刷的滑入邊和滑出(chū)邊必須(xū)要與換向器平(píng)行。
C、日常維護:勤清掃、吹灰,保持碳刷及整流子滑環光麵清潔,若遇大風天氣,或過後必(bì)須及時清掃。勤調整(zhěng)彈簧壓力,碳刷彈(dàn)簧的(de)壓力要符合製造廠家的規定,使碳刷承受壓力均勻。防止個別碳刷過熱或產生火花、刷辮燒焦燒斷現象(xiàng)的發生。碳刷運行(háng)中出(chū)現問題必須及時消缺,避免惡性循環,危及機組正常運行。同一台機組使用的碳刷必須一致,不可摻插使用。進行維護(hù)的工作人員,檢查維(wéi)護時要特別小心(xīn),發辮應放(fàng)在帽內、扣緊袖口,不使衣服及(jí)擦(cā)拭材料被機器掛住。工(gōng)作時站在絕緣墊上,不得同(tóng)時接觸(chù)兩極或一極(jí)與接地部份,也不能兩個人同時進行工作。在轉動著的電機上調整(zhěng)、清掃碳刷(shuā)及滑環時,須有實踐經驗的同誌進行。