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發(fā)電機勵磁碳刷事故分析和對策

  
評論: 更新日期:2008年05月12日
功率:W2=I△E

  磨擦發(fā)熱功率:W3=Fv

  其中:I-流過碳刷的電流;

  R-碳刷電阻;

  △E-接觸壓降;

  F-碳刷壓緊力;

  v-碳刷與滑環(huán)的相對運動速度。

3 碳刷發(fā)熱的原因

3.1 碳刷使用過程中電阻值逐漸增大

  將購買的500條D172HT-25×32×100碳刷,用電橋法測量其電阻值為0.0012~0.0020Ω,電阻分散性不大;一部分碳刷在2號機組使用一段時間后更換下來,測得電阻值為0.0012~0.01Ω,即部分碳刷的電阻增大了;2號機碳刷事故停機后,拆下的碳刷測得電阻值為0.0012~0.3Ω,電阻分散性很大,電阻也大了許多,電阻值的增大使碳刷的電阻發(fā)熱增加。

3.2 碳刷卡阻

  碳刷通過電流后發(fā)熱,刷體膨脹,易卡在刷握,這時拉動刷辮感覺很緊;部分碳刷由于振動、刷握不垂直等原因,會在刷握一側(cè)的上沿和另一側(cè)下沿產(chǎn)生明顯卡阻,這幾種形式卡阻,用鉗表仍可測得電流,容易被誤導(dǎo)(刷辮處磁場較強,測量方法不同,鉗表測得數(shù)值誤差大,測量值只作定性分析),碳刷卻已經(jīng)失效,致使其它碳刷分配的電流增加,電阻發(fā)熱增加。

3.3 碳刷壓力減小

  非恒壓碳刷,壓緊彈簧后碳刷接觸壓降小,發(fā)熱少,在碳刷磨短后,彈簧壓力明顯減少,壓力小到一定程度,接觸不穩(wěn)定,接觸壓降增大,接觸壓降發(fā)熱明顯增加。

3.4 碳刷接觸面形成氣膜

  D172碳刷最大圓周速度為70 m/s,發(fā)電機勵磁滑環(huán)直徑為445 mm,折算后滑環(huán)表面園周速度為69.9 m/s,碳刷在允許最大速度下運行,很容易在碳刷接觸面產(chǎn)生氣膜和跳動,流過碳刷的電流不穩(wěn)定。在滑環(huán)表面開凹槽和磨花碳刷接觸面可破壞氣膜。但開凹槽使碳刷實際的接觸面積減小。

3.5 滑環(huán)氧化膜的形成

  滑環(huán)氧化膜太厚,使碳刷接觸電阻大大增加,勵磁電流分流到其它回路電阻小的碳刷上。

3.6 電流平衡的破壞

  一般情況下,非恒壓彈簧碳刷新?lián)Q上和壓緊彈簧,碳刷與滑環(huán)接觸面的接觸緊力較大,即接觸壓降小,所有32條碳刷工況相近,每條碳刷的電流接近相等,刷體的平均溫度較低,碳刷間電流相對穩(wěn)定平衡(稱作強平衡)。運行一段時間后,碳刷的磨損量相近,但出現(xiàn)了氧化膜、氣膜、卡阻等因素,碳刷磨短了或彈簧壓力降低了,碳刷接觸面的接觸緊力減小,碳刷間電流二次再分配,每條碳刷的電流差別增大,處于不穩(wěn)定平衡(稱作弱平衡)。這個階段時間長,逐漸變化,不容易引起警覺。當(dāng)環(huán)境溫度升高或勵磁電流增加時,隨時可造成弱平衡破壞。

4 碳刷事故原因

  滑環(huán)表面形成了一定厚度的氧化膜,增大了碳刷的接觸壓降,加上個別碳刷卡阻失效,碳刷處于弱平衡狀態(tài),事故時室內(nèi)氣溫高,機組負(fù)荷加滿,勵磁電流增加,碳刷間弱平衡破壞,個別碳刷電流迅速增大,嚴(yán)重過熱,刷體發(fā)紅膨脹卡死,大電流轉(zhuǎn)移到其它碳刷,并相繼出現(xiàn)膨脹卡死,滑環(huán)環(huán)火惡性發(fā)展,使得短時間內(nèi)大量碳刷刷辮燒斷。

5 關(guān)于2號恒壓勵磁碳刷事故

  2000年6月,2號機組大修時將刷架改為恒壓勵磁刷架,主勵磁機每極碳刷由10組“V”架組成,每個“V”架裝3條碳刷,“V”架與集電環(huán)靠一根銷釘轉(zhuǎn)動9°卡接,“V”架兩側(cè)面與集電環(huán)面接觸通過電流。

5.1 “V”架銷釘磨蝕

  “V”架銷釘磨蝕有2種,一種是電流流經(jīng)銷釘產(chǎn)生腐蝕,另一種是銷釘與“V”套徑向線接觸,“V”架與“V”套接觸緊力使銷釘產(chǎn)生應(yīng)力磨損。

5.2 “V”架與集電環(huán)接觸不好

  “V”架與集電環(huán)“V”套配合差,雖然裝配要求接觸面大于80%,實際上達不到要求,“V”架裝上后前后左右可晃動,造成“V”架兩側(cè)面很多燒傷弧坑。

5.3 彈簧壓力不足

  恒壓彈簧壓力不足,用手拉動勵磁彈簧,可明顯感覺不同彈簧的壓力差異,且彈力比其它機組非恒壓彈簧小很多,由于彈簧壓力不足,刷握和碳刷加長增加了碳刷側(cè)面磨擦阻力,碳刷被阻在握內(nèi)。

  上述缺陷增加了2號機碳刷事故的幾率,而2號機事故當(dāng)時取出1組碳刷更換則加劇了碳刷弱平衡的破壞。

6 改進維護處理措施

  (1) 將消除碳刷火花的被動管理形式改為控制

  碳刷電流分配和溫度的主動管理形式。在生產(chǎn)現(xiàn)場配備直流鉗表和測溫表,每班測量和掌握每個碳刷電流和溫度,碳刷電流控制在10~90 A,刷體溫度控制在不大于80℃,及時消除電流不平衡、氣膜、氧化膜、卡阻等因素,保證碳刷在強平衡狀態(tài)工作。有條件時,專人負(fù)責(zé)碳刷的維護更換工作跟蹤,效果會更好。

  (2) 出現(xiàn)個別碳刷斷辮,可先減小勵磁電流;出現(xiàn)環(huán)火,則大量減小勵磁電流,調(diào)整碳刷電流平衡后再換碳刷。

  (3) 規(guī)定碳刷磨損掉1/3,必須更換,每月更換碳刷不少于20條,月更換量達到30%,消除碳刷太短、電阻值變大、卡阻、階梯形四面體等現(xiàn)象。

  (4) 在“V”架導(dǎo)電兩側(cè)面涂導(dǎo)電脂,消除緊力不足引起的導(dǎo)電不良。定期檢查“V”架銷釘和緊力,定期檢查彈簧壓力。

7 結(jié)論

  采取上述措施以后,3臺機組勵磁碳刷實現(xiàn)了無火花、刷辮無變色、無斷辮運行,先后及時消除了個別碳刷小電流(卡阻)以及3號主勵磁碳刷正極一周8只碳刷無電流(機端蓋滲油引起)問題。從一段時間的運行情況看,不論是變壓彈簧還是恒壓彈簧,碳刷維護管理從控制碳刷無火花改為碳刷狀態(tài)平衡控制,較好地實現(xiàn)了強平衡狀態(tài)運行目的,避免了人為因素的影響。2號機由于設(shè)備先天不足,雖然個別碳刷小電流現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn),電流平衡問題仍得到較好控制。(彭遠(yuǎn)崇)
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