2号机碳刷改造qc.doc

富春江水力发电厂电气改造QC小组成果发布资料2号机转子刷架系统改造编写：孙海龙2008-12-152号机转子刷架系统改造一、小组概况：富春江水力发电厂坐落于风景秀丽的富春江七里泷峡谷，70年代建厂至今已有40年的光荣历史。电厂主要担负着华东电网的调频调峰和流域防洪任务。但是电气设备经过多年运行，已老化落后，许多设备需重新设计改造，故我厂组织相关技术人员成立富春江电厂电气改造QC小组。本QC小组根据电气设备运行情况，提出急需进行改造的技术方案，通过全面质量管理PDCA理论，严格按要求进行QC活动，自我启发、相互启发，采用质量管理的手段控制电气改造全过程，把握工作质量，解决了许多威胁电网安全的技术难题。小组成员情况简介：姓名性别年龄文化程度QC程度QC职务孙杰男40本科统考合格小组组长孙海龙男36本科统考合格课题组长杨连根男43本科统考合格组员秦艳女42本科统考合格组员吕岚女38本科统考合格组员李洪良男本科统考合格组员杨全贵男本科统考合格组员方橹平男本科统考合格组员注册活动情况：小组名称电气改造QC小组组长孙杰课题名称2号机转子刷架系统改造课题组长孙海龙课题注册日期2007年6月1日课题起止日期2008.3.1-2008.6.30课题类型现场型课题组人数8人课题活动次数9次平均出勤率98%二、课题概述选题理由：富春江水力发电厂2号机转子碳刷于1972年2月投运，运行多年来只进行过零星的个别有缺陷碳刷更换。从未进行过改造大修，设备老化，技术原理落后。转子碳刷回路运行中经常发生温度异常升高，在2004年8月25日发生刷握弹簧脱落，碳刷弹出，造成转子导电环短路，影响机组正常发电。发电机转子碳刷异常将严重威胁机组安全发供电，转子碳刷弹出将造成发电机转子短路事故停机。消除设备事故隐患、防止我厂2号机转子碳刷运行中异常发热事故短路是本QC小组需解决和完善的主要任务。三、现状调查重点调查近期2号机碳刷发生的异常情况调查一：2004年8月25日，下导电环29号刷握弹簧脱落，碳刷弹出，机组改检修，更换碳刷。调查二：2007年6月29日测温时发现2号机13#、15#碳刷温度为97，正常相温度为75。停机后检查处理，发现13#碳刷卡簧脱开，15#碳刷卡簧无弹性。均进行了更换处理。调查三：2008年7月7日，2号机碳刷49#、50#、51#温度异常，达到98，参照体温度78，停机后检查处理，发现3只碳刷卡簧，均无弹性，仔细检查又发现17#、18#碳刷卡簧无弹性，多只碳刷磨损需更换。调查四：每年的2号机小修中，经常发现2号机碳刷异常，主要有卡簧弹性差，碳刷磨损太快等。四、课题目标目标一：消除2号机卡簧碳刷弹出，转子短路事故隐患；目标二：消除2号机运行中碳刷温度异常升高缺陷。五、原因分析温度异常：1、环境温度高2、碳刷与集电环接触电阻大3、刷握卡簧压紧度不足4、转子电流大5、转子滑环表面粗糙、脏污6、碳刷尾部接线松动7、碳刷材质不好，易发热磨损8、碳刷引出线裸露、碳刷弹出、短路1、刷握卡簧、断裂，碳刷弹出短路2、刷握卡簧、止口松脱3、导电环上下层布置有部分交叉4、刷握太高，造成上下层电极间距只有20mm5、刷握固定螺栓松动6、检查维护不到位7、刷握V型压簧弹出短路六、确定主因综合诸多原因，我们小组8名成员积极讨论，从对重要度作出判断，集中大家的智慧，确定主因，并用“0”“1”法对讨论结果统计如下：序号12345678合计要因1环境温度高010000001否2碳刷材质不好，易发热、磨损111011117是3刷握卡簧老化、压紧度不足111111118是4转子滑环表面粗糙、脏污100000012否5转子电流大000000101否6刷握卡簧易断裂111111118是7刷握卡簧卡口易松脱111111017是8刷握固定螺栓松动000100102否9检查维护人员责任心不强000000000否10碳刷引线裸露无绝缘层101110116是11刷握太高使正负极间距过小111111118是12导电环上下层布置不合理，部分交叉011111117是13碳刷尾部接线松动001000102否由评测结果看，2、3、6、7、10、11、12为主要原因，是造成碳刷温度高、转子短路的重要因素。这些因素可归结为四个主因，即：刷握结构尺寸不合理，刷握V型压簧易损坏，碳刷材质不好易磨损，导电环碳刷上下层布置不合理。七、主因分析分析一：刷握结构尺寸不合理，2号机导电环本身上下层间距只有95mm，而刷握的整体高度为60mm，下导电环刷握V型弹簧平常略高于刷握。故上导电环底面与下导电环刷握弹簧的最高点仅20mm，间距过小，稍有异物即可造成转子正负极短路，发电机失磁事故停机，短路弧光烧坏相关设备，造成极大的检修工作量，损失发电机组输出电量。分析二：刷握V型压簧易损坏，2号机碳刷系统采用恒压刷握V型压簧，压簧常因材质问题发生断裂，同时V型压簧止口依靠一约2mm的凸点，很容易因机组振动、凸点松动使V型压簧弹出。V型压簧本身为金属导电体，弹出后极易造成上下导电环短路。V型压簧故障后，碳刷相应缺乏外压力，运行中弹出刷握。带引线处于自由态的碳刷也将直接造成转子正负极短路，事故停机。V型压簧同时存在老化现象，运行一段时间后弹性降低，使碳刷与滑环压力降低，接触电阻增加，造成碳刷异常、温度升高。分析三：碳刷材质不好易磨损，2号机碳刷为上海某电机厂生产。使用时发现材质不佳，极易磨损。碳刷磨损到一半以上尾部压紧弹簧压力即不足，于是造成碳刷接触电阻增加，碳刷运行温度升高。分析四：导电环碳刷上下层布置不合理，导电环分上下层安装，但2号机碳刷上下层轴向重叠，上下层间距过小，当碳刷刷握或刷握弹簧发生问题时，极易造成转子正负极短路，事故停机。八、通过对主要原因的分析，我们制度了相关的对策对策一：刷握改造根据现有刷架上刷握的实际固定尺寸重新加工刷握，降低刷握高度，使刷握的整体高度从60mm降至40mm，从而直接增加转子正负极导电部分的安全距离。重新加工新刷握固定平垫，以利于新刷握安装固定。对策二：刷握压簧改造选用进口直压式刷握压簧，更换原V型卡止式压簧。直压式刷握压簧一端是用铆钉固定在刷握上，不会因振动弹出刷握。对策三：碳刷改造更换耐磨、耐热性能更好的碳刷，并且在碳刷的连接裸铜线外加包绝缘护套。对策四：改变导电环布置方式尽量使上下层导电环错位布置，使碳刷在发电机轴向不存在交叉情况，这样布置后即便发生刷握弹簧脱落或碳刷弹出，均不至于引起上下导电环短路。九、实施根据对策，本QC小组按步逐项实施实施一：制定新刷握、碳刷，固定平垫等设备的详细图纸，标注各部位尺寸、规格。在专题QC活动中讨论图纸的可行性，不合理处立即整改，确定最终技术方案要求。实施二：委托上海卡朋兰碳制品有限公司加工，包括刷握、刷握弹簧、碳刷等，组织人员对设备进行验收检查，保证现场可以使用。碳刷改造前后效果对比：改造前V形卡簧易断裂、弹出，碳刷引线裸露刷握过高见图一图一改造后，刷握压簧固定式，不会弹出，碳刷引线有绝缘层见图二图二实施三：利用机组检修更换新设备。在此最后实施安装过程中，QC小组活动时大家认为需制定单独的PDCA循环全程监控安装全过程。计划（P）：制定转子碳刷改造安全措施、组织措施、技术方案。实施（D）：更换新改造碳刷，QC小组成员分工明确，配合好相互的工作，工作负责人监督到位。检查（C）：施工完成后仔细检查施工质量，无遗漏，工完场清等。总结（A）：施工过程的科学性是否完善，施工过程中存在的问题。具体施工情况：2008年5月27日，2号机转子导电环发生正负极短路，现场检查发现4#、9#、20#刷握弹簧脱落在地上，分析原因为刷握弹簧跳出后触及上导电环所至。机组停电改检修。立即按改造方案对机组刷握、弹簧及相关设备进行更换，退出下导电环上所有碳刷，松开下导电环紧固螺丝，落下下导电环，修磨抛光，并用酒精清扫干净，更换下导电环、刷握，更换为新刷握、碳刷，紧固所有固定螺丝，清扫干净，完成2号机碳刷改造。实施四：制定2号机导电环布置改造方案，待2号机大修时施工改造，示意如图：改造前，上下层导电环、碳刷重叠，间距小，易短路。见图三图三改造后，上下错开，不易发生短路，见图四图四十、检查改造前后碳刷运行温度对比：改造前，碳刷最高温度97.6，热像图见图五图五改造后，碳刷最高温度68.1，热像图见图六图六改造前后异常故障发生次数对比故障类型改造前改造后碳刷异常发热1.卡簧压紧度不足，弹簧失效 3次未发生2.碳刷磨损过多 多次3.卡簧断裂 多次转子正负极短路1.卡簧弹出 1次未发生2.碳刷弹出 2次十一、总结发电机转子碳刷回路的缺陷直接威胁到发电机的安全发供电，故障后的抢修亦花费了大量的人力物力。改造后的刷握及碳刷极大地提高了转子回路的运行稳定性、安全性，同时也降低了平时的维护成本，免去了因碳刷、刷握等故障引起的异常和事故，消除了事故隐患，避免了事故停机发电量的损失，避免了抢修费用的产生，安全生产得到了保障。本QC小组有效地利用QC理论，在此次改造过程中积极开展QC活