(整理)整流子和滑环上电刷产生火花的原因及消除办法11

1、整流子和滑环上电刷产生火花的原因及消除方法QF-6-2型发电机是我厂非常重要的节能环保装置,年发电量约 三千万度,为工厂节约电费近一千五百万元.发电机的平安、稳定运 行对我厂利润指标的完成有着非常重要的意义.励磁系统的主要作用供应同步发电机励磁绕组直流电源,它的正常运行对发电机可靠的发供电起着重要的作用,它对同步发电机的作用主要是：(1)调节励磁,可以维持电压恒定.(2)可以使各台机组无功功率合理分配.(3)采用完善的励磁系统及其自动调节装置,可以提升输送功率 极限,扩大静态稳定运行的范围.(4)在发生短路时,强行励磁又有利于提升动态稳定水平.(5)在暂态过程中,同步发电机的行为在很大程度上取

2、决于励磁 系统的性能.我厂QF-6-2型发电机采用的是ZLG-45型同轴直流励磁机提供直 流电源.直流发电机供电的励磁方式,目前在中小型发电机组上仍广泛应用,这种励磁方式有着独立、稳定、励磁响应速度较快的特点, 但由于存在换相器(即整流子)和电刷,所以维护工作量较大,可靠 性较差.尤其是整流子和滑环上电刷火花的产生,对励磁系统的稳定运行造成非常大的影响,如何消除电刷下的火花, 一直是一个老大难 问题.在电力生产企业,每年都会出现多起因整流子或滑环上电刷故 障引发的停机事故,给企业造成较大的经济损失. 因此对励磁系统进 行经常的检查、维护是十分必要的,运行人员应根据运行规程要求的 工程,认真进行

3、工作.下面,我结合自己多年的实践工作经验,就整 流子和滑环上电刷产生火花的原因和消除方法作一详尽论述.一、对火花的熟悉整流子和滑环上电刷产生火花的原因很多,归纳起来有电磁性 原因、机械性原因、化学性原因等.在正常情况下电刷下有微弱的火 花弁无危害,这是不可防止的.但如果火花范围大和程度剧烈,将会 灼伤整流子、滑环和电刷,甚至会使励磁机、发电机无法正常运行. 关于火花强弱程度和是否容许电机继续运行,应根据火花等级来判断表1.根据我国技术标准,电刷下火花可分为五级,电机正常运表1火花级别火花程度换向器和电刷的状态1无火花换向器上无黑色痕迹,电刷上 无灼痕11/4电刷边缘有微弱的点状火花11/2电刷

4、边缘后稍微的火花换向器上有黑色灼痕,但容易 用汽油擦去,电刷上有灼痕2电刷边缘的大局部肩较大的火花换向器上有黑色灼痕,但不能 用汽油擦去,电刷上有灼痕3电刷的整个边缘有强烈的火花,而 且有大火花g出换向器严重发黑不能用汽油 擦去,而且电刷有烧焦和损坏行时,火花不应超过 1又1/2级.短时过载,火花不应超过 2级,3 级火花是“危险的火花 o在发电机正常运行中,假设电刷的滑出边常 常出现较小的白色或天蓝色点状火花, 且范围较小,这是没有危险的. 如在较多的电刷下有浅黄色而又细长的火花时,表示换向不正确.如 果火花为绿色,电刷接触面上有铜燃烧微粒,表示电刷跳动,这是由 于云母片突出或整流器不圆等原

5、因引起的.当电刷运行良好时,整流器和滑环外表应有光泽的氧化膜无烧坏的发暗或发黑的斑点.这层均匀、适度、稳定的氧化膜,改变了 电刷与整流器或集电环的接触特性、减少了摩擦、降低磨损、延长使 用寿命.氧化膜是一种复合薄膜, 具组成成分与电刷型号及集电环的 材料成分有关.氧化膜的正常厚度在8 100nm的范围内,一般为25nm,这层氧化膜的存在,可提升铜片的耐磨性,同时对消除火花有 着非常重要的作用,是电机运行良好的主要标志之一.二、励磁系统设备及其参数介绍我厂QF-6-2型发电机额定电压 6300V,额定电流688A,励磁电 压110V,励磁电流235A.ZLG-45型励磁机容量为 45KW,额定电

6、 流300A,额定电压150V.整流子、滑环上碳刷采用上海摩根碳制品生产的 D172型碳刷其技术参数见表2.整流子上碳刷规格为20X32X40, 正负级各有6块,共12块.由以上电刷的技术参数、规格我们知道, 整流子上每块电刷允许流过的最大电流约为76A ,在励磁机额定运行状态下每块电刷流过的电流是 50A,由此可见,正常运行下,每块电 刷的载流量是足够的.碳刷在整流子上得排列分布见图1,重合值a约为35毫米,这是为了整流子外表磨损均匀,防止整流子表 面出现沟槽.整流子上电刷压簧采用丹东恒力弹性元件厂生产的 HV2c231.5 公斤型.滑环上电刷的规格是 25X32X 60,正负极各4块.我们

7、由电刷参数、规格同样可知道,滑环上每块电刷允许流过的最大电流是96A,发电机额定运行状态下,每块电刷流过的电流是58.7A.可见,滑环上电刷的载流量也是足够的. 滑环上压簧同样是丹东恒力弹性元件厂 生产的,型号是HVC 102-1.85公斤.滑环与电刷滑动接触时会产生高 热,为了散热良好,两个滑环外表车有螺纹,这样,一方面增加了散 热面积,增强冷却.另一方面是为了改善同电刷的接触,而且也容易 让电刷的粉末沿螺旋状沟槽排出.靠发电机侧滑环上的螺纹是左旋 的,靠励磁机侧滑环上的螺纹是右旋的.在我厂,靠发电机侧的电刷 是负刷.表2长度L/mm摩擦系数k正压力P/Pa接触压降 E/v电流密度I/ (A

8、/cm2)额定电流I/A最高速度v/ m/s电阻率p/ Q .m609.8 X25000.251.2512967012X10-6三、整流子和滑环上电刷产生火花的具体原因及消除、预防方法.首先,就发电机在运行中整流子或滑环上发生火花的情况进行论述：1、整流子和电刷外表不清洁或有油污,根据不洁程度,可能在个别电刷上,也可能在全部电刷上发生火花,电刷烧伤严重.处理方法：1用白布浸少许酒精擦拭整流子； 2用干净的白布 擦电刷外表；3在研磨工具上,覆以细玻璃砂纸00号研磨整流 子.预防举措：1勤清扫、吹灰,保持碳刷及整流子、滑环光面 清洁,根据我厂发电机现场湿度偏大、粉尘偏多、汽轮机与励磁机轴 承座油气

9、蒸发较多的特点, 我制定了发电机特级维护举措, 规定每日 早晨交接班后用白布擦拭整流子外表,以保持整流子外表清洁. 每周一次用无水分、油和杂质的干净压缩空气对整流子、滑环、刷架、励 磁机本体、励磁机轴承底座进行吹扫,需要注意的是,压缩空气的压 力要小于0.3MPa.2假设遇大风天气,或过后必须及时清扫.再就是 在春季扬沙和飘絮的季节,要执行每日早晚交接班各一次的特级维护 制度,每周对发电机吹扫两次.2、电刷压力不均匀造成电流分布不均匀.处理方法：更换过热的电刷和压簧预防举措：电刷压力的不同会对电刷的接触电阻产生影响,从 而造成电刷电流分布不均匀.虽然我们在整流子滑环电刷上使用 的是压力为1.5

10、公斤1.85公斤的恒压弹簧,但仍要定期检查电刷 压力,现在每周一次用弹簧秤检查电刷压力,特别要使各电刷的压力均匀,具差异不能超过10%,如果发现压力达不到规定要求, 要及时 进行更换.如果在运行中发现压簧有变色发黄的痕迹,更要马上更换.3、电刷磨短处理方法：更换新电刷预防举措：日常维护中要检查电刷的磨损情况,将摩擦面距离 铜辫小于20mm的电刷进行更换,但每次在同一极上更换的电刷块数 应不超过两块,使用的电刷牌号必须一致.4、不同牌号的电刷混用,电刷太硬或材质不良处理方法：查清电刷牌号,使用规定牌号电刷预防举措：不同牌号的电刷混用会造成刷间电流分配不均.因为我厂只选用上海摩根碳制品生产的D17

11、2型电刷,所以这个问题不会出现.但由于每一次购进的电刷质量都有差异,尤其是电刷硬度差异较大,有可能出现某一批次的电刷不适宜使用,这种情况下,要把该批次电刷及时清出库房,以免和其他批次电刷搀杂使用. 通过几年来的实践,我厂发电机电刷硬度保持在9-11洛氏比拟适宜.5、电刷在刷握中摇摆或电刷卡涩不能上下移动,火花随负荷而 增加.处理方法：检查电刷在刷握内的情况,能否上下自由活动,更 换摇摆的和有卡涩的电刷.如果刷握有烧毛、损坏现象,应修理或更 换刷握.预防举措：1每次更换电刷时,研磨电刷使其与整流子接触面 良好的同时,要使电刷在刷握内可自由上下移动,假设发现有卡涩,要 均匀研磨电刷的四周,其上下端

12、尺寸误差不得大于0.05mm,电刷在刷握内应有0.10.2mm的间隙.2刷握的下边缘和整流子滑环 工作面的间距应保持在 2-3mm,如果距离过大,电刷会跳动、摆动. 3检查刷握内应光滑,无烧毛、损坏现象,保证电刷在刷握内能滑 动自如,否那么应修理或更换刷握.6、刷握固定不牢,发生松动或振动.电刷和引线、引线和接线 端子间的连线松动,发生局部火花处理方法：检查电刷、刷辫、刷握等各局部的接触、连接情况, 发现有螺丝松动的现象要及时紧固, 防止电刷运行状况恶化,引发环 火.预防举措：定期检查各局部连线的连接和螺丝的紧固情况,尤 其是在发电机检修工作完成后或发电机过负荷、振荡等故障发生之 后,要进行认

13、真检查,及时消除隐患.7、整流子片间绝缘云母片凸起处理方法：用干净白布或 0号金相砂纸擦拭凸起部位,如无效 果可用专用细沙石进行研磨.预防举措：整流子片间云母绝缘应低于铜片1-1.5mm,修成圆角或倒角.在运行中,要选用硬度适宜的电刷,以免整流子磨损严重.再就是要保证检修质量.8、整流子不圆或外表不平处理方法：在停机时检查整流子的状态, 用千分表测量整流子表面的摆度最大值与最小值之差,不应超过0.05mm 3000r/min； 整流子外表的凹凸不平,不应超过 0.5-1.0mm,否那么,应进行车磨.预防举措：选用 9-11洛氏硬度的电刷,防止因电刷太硬,整流 子磨损严重；为了使整流子的磨损均匀

14、,如图1电刷应错开排列； 根据已有资料,如果整流子磨损严重,可在其外表镀上一层铭,会提 高整流子的耐磨性.9、电刷振动,火花随振动大小而不同.其原因可能如下：整流 子磨损不均匀,片间云母突出,电刷松弛,机组振动等处理方法：首先要查明电刷振动的原因,如果是前三个原因, 依据上面已经提到的方法进行处理.如果机组发生振动,排除转子回 路发生两点接地等电气原因, 要会同汽机运行人员认真检查, 找出原 因,进行处理.预防举措：对发电机组认真维护,认真巡检.10、发电机转子电压超过限额处理方法：将转子电压降低预防举措：在发电机运行中,一定要认真监盘,勤调整无功.下面再就发电机检修后发生火花的情况作详细论述

15、：11、一局部电刷研磨不良,其外表未能全部工作处理方法：重磨电刷或使发电机在轻负荷下运行一段时间,一直到电刷磨好为止,新研磨好的电刷接触面不小于75% o12、电刷装置的位置有偏差处理方法：重新配置刷框位置,使各组电刷对称,位于整流子的电气中性上,距离偏差值不大于士 1mm.13、各整流区之间的距离不均匀处理方法：沿圆周检查各电刷间的距离,必要时应进行找正,使 其误差在土 0.5mm以内.14、电枢与磁极间的气隙不均匀处理方法：调整气隙,使每个磁极与转子间的间隙偏差不大于平均值的士 5%.15、电刷引线回路中的接触电阻大,造成负荷分配不均匀处理方法：检查电刷与铜辫的接触及引线回路中各螺丝是否上

16、紧,接触是否良好.16、换向极连接不正确处理方法：检查磁极极性,换向极的极性应当是在电枢转动时电 枢线圈先通过同极性的换向极,然后通过其主极.17、整流子外表氧化膜未很好建立处理方法；在轻负荷下持续运行,逐渐增加转子电流,使其建立 氧化膜.18、由于压簧与电刷没有绝缘,电流流经压簧使其发热变软,失 去弹性处理方法：将压簧与电刷绝缘,如压簧已失去弹性,必须更换预防举措：在发电机检修过程中,要严格遵守检修规程中的质 量标准,根据检修工艺完成检修工程.质量验收过程要本着认真、负 责的态度把好质量关.只有这样,才能保证检修工作的顺利完成,保 障发电机组的平安、稳定运行.除了上面提到的产生火花的常见原因

17、,还有一些其他因素,也 会使电刷下产生火花.电刷的磨损与电刷的电流密度、电刷的温度、 周围气体、电刷质量有关,所以,电刷牌号不要轻易更换,且电刷电 流密度最大值不应超过 10-12A/C irf,电刷温度以50-70 C为最适宜, 如周围空气中含有化学气体, 那么整流器外表的氧化膜容易被破坏,如周围空气中的湿度较大时,由于电解作用,也易使整流器滑环和 电刷外表出现 2-3 mm宽的条沟和明显的上下不平现象.如果整流器 滑环外表沾油后,也容易产生上述条沟现象.因此,要用干净的 白布经常榛拭整流器滑环工作外表.整流器假设有片间短路,应清 除片间云母槽内的碳末.励磁机和转子回路内部故障,这样的电路、

18、磁路上的问题,同样 是引起火花的一个重要因素, 但一般很少出现.如电枢绕组断线或接 头脱焊；电枢绕组与整流器接头松动；电枢绕组内匝间短路；主磁极 线圈有匝间短路；换向磁极线圈有匝间短路；换向磁极位置有偏移； 发电机转子线圈匝间短路； 灭磁开关主触头接触电阻大等. 这些故障 一旦发生,电刷打火的同时,限制盘上的无功指示、转子电压、电流 指示等就会发生变化,现场电机的声音、各局部温度也会发生变化, 将影响到发电机的平安运行. 所以在日常工作中,要把限制盘面上的 表计指示和现场发电机的运行工况电机的声音、振动、各局部温度 与消除火花的工作结合起来, 进行综合判断,才能找出火花产生的真 正原因,从而将火花限制在合理范围之内.四、火花消除过程中应注意的问题1、电刷下出现火花时,应首先用干净的白布榛拭整流器和滑环 外表,再观察效果.2、如果发现电刷边缘脱落较多时,应及时更换同牌号电刷