本文摘要：0引言 發(fā)電機碳刷溫度異常偏高，是發(fā)電機運行過程中較為常見的異常情況，碳刷打火現(xiàn)象是碳刷長時間高溫運行造成的破壞性較強的異常現(xiàn)象。因碳刷是將電流從固定件輸送至轉(zhuǎn)動件的必備一環(huán)，碳刷的運行溫度直接關(guān)系到發(fā)電機的安全、穩(wěn)定運行。引起碳刷運行溫度
0引言
發(fā)電機碳刷溫度異常偏高，是發(fā)電機運行過程中較為常見的異常情況，碳刷打火現(xiàn)象是碳刷長時間高溫運行造成的破壞性較強的異�，F(xiàn)象。因碳刷是將電流從固定件輸送至轉(zhuǎn)動件的必備一環(huán)，碳刷的運行溫度直接關(guān)系到發(fā)電機的安全、穩(wěn)定運行。引起碳刷運行溫度偏高的原因較多，但最重要的原因是單個碳刷的電流密度過大導(dǎo)致。某水電站集電裝置采用的碳刷為摩根系列，單級碳刷的個數(shù)為30個。經(jīng)運行實踐發(fā)現(xiàn)，碳刷的運行溫度一般為110℃，比碳刷運行的正常溫度90℃有較大差距。經(jīng)討論，對集電裝置進行優(yōu)化、改造，將個數(shù)由30個增加到33個。對集電裝置的碳刷進行新增改造后，集電環(huán)碳刷運行溫度略有降低，效果不佳。
1異�，F(xiàn)象及現(xiàn)場檢查
2016—2017年，利用紅外成像技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機集電環(huán)碳刷運行溫度整體持續(xù)上升，大部分碳刷的溫度上升至120℃，主要分布在碳刷的刷辮處;部分碳刷的局部溫度高達180℃，且存在輕微打火現(xiàn)象。某水電站利用機組短暫停機機會，對發(fā)電機碳刷進行了詳細檢查。檢查發(fā)現(xiàn)滑環(huán)表面存在堅硬的凸點，分布范圍與存在打火現(xiàn)象的碳刷分布區(qū)域一致;檢查發(fā)現(xiàn)高溫碳刷的刷辮已失去表面光澤，呈黑灰色。檢查發(fā)現(xiàn)高溫碳刷表面凹凸不平，特別是存在打火現(xiàn)象的碳刷，表面有明顯的劃痕;檢查發(fā)現(xiàn)滑環(huán)螺旋形通風(fēng)槽、集塵罩內(nèi)有大量殘余碳粉，且滑環(huán)通風(fēng)槽無導(dǎo)角。
2分析及處理方案
由于碳刷表面為平面，滑環(huán)表面為曲面，兩者最開始接觸為線接觸方式，而不是接觸最佳的面接觸形式;導(dǎo)致更換后的碳刷與滑環(huán)接觸不良，分流效果不佳，進而導(dǎo)致原碳刷承擔(dān)了較多的電流，發(fā)熱嚴重。長時間運行時，導(dǎo)致了部分碳刷運行溫度偏高的不良運行狀況。結(jié)合歷年碳刷測溫數(shù)據(jù)和現(xiàn)場檢查情況分析。碳刷溫度異常偏高的根本原因為碳刷數(shù)量偏少，余量欠缺;同時經(jīng)過長時間運行，滑環(huán)表面形成了少量堅硬附著物對碳刷溫度異常偏高也起到了推波助瀾的作用;此外，原除塵裝置為布袋吸附集塵方式，定期清掃時無法徹底清潔，導(dǎo)致除塵裝置效率下降，滑環(huán)通風(fēng)槽缺少導(dǎo)角導(dǎo)致碳粉溢出不佳，也對碳刷溫度異常偏高造成了一定影響。
因原集電裝置缺少新增碳刷的安裝位置;原除塵裝置的管路為兩條對稱布置，不利于多點集塵;滑環(huán)表面清理及通風(fēng)槽處理需整體移除集電裝置。采取整體更換集電裝置和除塵裝置的方式來徹底解決碳刷溫度異常偏高問題。經(jīng)過計算和碳刷分布位置的設(shè)計優(yōu)化，擬將發(fā)電機單級碳刷的個數(shù)由原有的33個增加為43個，將發(fā)電機碳刷底座由水平放置方式修改為豎直放置方式，便于有效增加空間。通過比對，綜合考慮除塵效果、方便維護要求，擬將除塵裝置由原有的布袋吸附集塵方式更換為濾網(wǎng)吸附集塵方式，將除塵裝置的管路由兩條對稱布置方式更換為六條支管對稱分布、三條一組匯入一條總管的方式，且適當擴大了總管直徑，確保除塵效果。
3處理實施及效果
機組檢修期間，某水電站組織實施了發(fā)電機集電裝置、除塵裝置改造。將舊集電裝置整體拆除并更換為新集電裝置，按滑環(huán)尺寸制作了同等曲度的碳刷研磨裝置，使用砂紙在碳刷研磨裝置上對碳刷表面進行處理，確保碳刷表面彎曲度與滑環(huán)一致，最大限度地保障流過各碳刷的電流基本一致，避免碳刷分流不均導(dǎo)致的個別碳刷溫度異常偏高現(xiàn)象。將舊除塵裝置及管路整體拆除并更換為新除塵裝置及管路，按處理方案安裝新除塵管路，確保三管合一的水平管路水平度，避免碳粉在某一點堆積弱化除塵效果的現(xiàn)象。
使用三角銼等工具對滑環(huán)通風(fēng)槽進行打磨，確保通風(fēng)槽表面形成45°的導(dǎo)角，將原有的通風(fēng)槽溢出點由原有的90°增大到135°，確保碳粉溢出順暢。使用磨石對滑環(huán)表面進行打磨處理，徹底清除滑環(huán)表面的堅硬附著物，保持滑環(huán)表面的潔凈。改造完成后，在發(fā)電機滿負荷下，利用紅外成像技術(shù)對集電環(huán)碳刷改造后運行溫度進行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果顯示在發(fā)電機滿負荷下，發(fā)電機集電環(huán)碳刷運行溫度較改造前有明顯降低，平均運行溫度降低至85℃左右，滿足發(fā)電機運行要求。
4結(jié)語
本文對某水電站發(fā)電機碳刷溫度異常偏高現(xiàn)象進行了介紹。針對發(fā)電機集電環(huán)碳刷運行溫度高，部分碳刷位置出現(xiàn)打火等異�，F(xiàn)象，根據(jù)發(fā)電機集電環(huán)結(jié)構(gòu)、除塵裝置結(jié)構(gòu)、滑環(huán)表面檢查情況，采取針對性措施，發(fā)電機碳刷出現(xiàn)溫度異常偏高的情況特別是整體偏高的情況時，應(yīng)適當增加碳刷個數(shù)。同時，結(jié)合現(xiàn)有除塵設(shè)備的運行情況，對其進行優(yōu)化，確保除塵效果。如果出現(xiàn)個別碳刷打火現(xiàn)象，在更換碳刷時，必須對滑環(huán)表面進行檢查、處理，保持滑環(huán)表面的光潔度。
相關(guān)論文投稿刊物：《水電站設(shè)計》(季刊)創(chuàng)刊于1985年，由國家電力公司成都勘測設(shè)計研究院主辦。本刊辦刊宗旨：貫徹理論和實際相結(jié)合的方針，結(jié)合工程實踐，總結(jié)交流經(jīng)驗，促進技術(shù)進步，提高大中型水電站的設(shè)計、科研和建設(shè)水平，推動我國水電事業(yè)的不斷發(fā)展。主要讀者對象為從事水電工程規(guī)劃、勘測、設(shè)計、施工、管理、監(jiān)理、科研、試驗研究、水利水電環(huán)境及與水電相關(guān)學(xué)科的工程技術(shù)人員、大專院校師生。
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