(整理)整流子和滑環(huán)上電刷產(chǎn)生火花的原因及消除辦法11

1、整流子和滑環(huán)上電刷產(chǎn)生火花的原因及消除方法QF-6-2型發(fā)電機(jī)是我廠非常重要的節(jié)能環(huán)保裝置,年發(fā)電量約 三千萬度,為工廠節(jié)約電費(fèi)近一千五百萬元.發(fā)電機(jī)的平安、穩(wěn)定運(yùn) 行對我廠利潤指標(biāo)的完成有著非常重要的意義.勵磁系統(tǒng)的主要作用供應(yīng)同步發(fā)電機(jī)勵磁繞組直流電源,它的正常運(yùn)行對發(fā)電機(jī)可靠的發(fā)供電起著重要的作用,它對同步發(fā)電機(jī)的作用主要是：(1)調(diào)節(jié)勵磁,可以維持電壓恒定.(2)可以使各臺機(jī)組無功功率合理分配.(3)采用完善的勵磁系統(tǒng)及其自動調(diào)節(jié)裝置,可以提升輸送功率 極限,擴(kuò)大靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行的范圍.(4)在發(fā)生短路時,強(qiáng)行勵磁又有利于提升動態(tài)穩(wěn)定水平.(5)在暫態(tài)過程中,同步發(fā)電機(jī)的行為在很大程度上取

2、決于勵磁 系統(tǒng)的性能.我廠QF-6-2型發(fā)電機(jī)采用的是ZLG-45型同軸直流勵磁機(jī)提供直 流電源.直流發(fā)電機(jī)供電的勵磁方式,目前在中小型發(fā)電機(jī)組上仍廣泛應(yīng)用,這種勵磁方式有著獨(dú)立、穩(wěn)定、勵磁響應(yīng)速度較快的特點, 但由于存在換相器(即整流子)和電刷,所以維護(hù)工作量較大,可靠 性較差.尤其是整流子和滑環(huán)上電刷火花的產(chǎn)生,對勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成非常大的影響,如何消除電刷下的火花, 一直是一個老大難 問題.在電力生產(chǎn)企業(yè),每年都會出現(xiàn)多起因整流子或滑環(huán)上電刷故 障引發(fā)的停機(jī)事故,給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失. 因此對勵磁系統(tǒng)進(jìn) 行經(jīng)常的檢查、維護(hù)是十分必要的,運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)運(yùn)行規(guī)程要求的 工程,認(rèn)真進(jìn)行

3、工作.下面,我結(jié)合自己多年的實踐工作經(jīng)驗,就整 流子和滑環(huán)上電刷產(chǎn)生火花的原因和消除方法作一詳盡論述.一、對火花的熟悉整流子和滑環(huán)上電刷產(chǎn)生火花的原因很多,歸納起來有電磁性 原因、機(jī)械性原因、化學(xué)性原因等.在正常情況下電刷下有微弱的火 花弁無危害,這是不可防止的.但如果火花范圍大和程度劇烈,將會 灼傷整流子、滑環(huán)和電刷,甚至?xí)箘畲艡C(jī)、發(fā)電機(jī)無法正常運(yùn)行. 關(guān)于火花強(qiáng)弱程度和是否容許電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行,應(yīng)根據(jù)火花等級來判斷表1.根據(jù)我國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),電刷下火花可分為五級,電機(jī)正常運(yùn)表1火花級別火花程度換向器和電刷的狀態(tài)1無火花換向器上無黑色痕跡,電刷上 無灼痕11/4電刷邊緣有微弱的點狀火花11/2電刷

4、邊緣后稍微的火花換向器上有黑色灼痕,但容易 用汽油擦去,電刷上有灼痕2電刷邊緣的大局部肩較大的火花換向器上有黑色灼痕,但不能 用汽油擦去,電刷上有灼痕3電刷的整個邊緣有強(qiáng)烈的火花,而 且有大火花g出換向器嚴(yán)重發(fā)黑不能用汽油 擦去,而且電刷有燒焦和損壞行時,火花不應(yīng)超過 1又1/2級.短時過載,火花不應(yīng)超過 2級,3 級火花是“危險的火花 o在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中,假設(shè)電刷的滑出邊常 常出現(xiàn)較小的白色或天藍(lán)色點狀火花, 且范圍較小,這是沒有危險的. 如在較多的電刷下有淺黃色而又細(xì)長的火花時,表示換向不正確.如 果火花為綠色,電刷接觸面上有銅燃燒微粒,表示電刷跳動,這是由 于云母片突出或整流器不圓等原

5、因引起的.當(dāng)電刷運(yùn)行良好時,整流器和滑環(huán)外表應(yīng)有光澤的氧化膜無燒壞的發(fā)暗或發(fā)黑的斑點.這層均勻、適度、穩(wěn)定的氧化膜,改變了 電刷與整流器或集電環(huán)的接觸特性、減少了摩擦、降低磨損、延長使 用壽命.氧化膜是一種復(fù)合薄膜, 具組成成分與電刷型號及集電環(huán)的 材料成分有關(guān).氧化膜的正常厚度在8 100nm的范圍內(nèi),一般為25nm,這層氧化膜的存在,可提升銅片的耐磨性,同時對消除火花有 著非常重要的作用,是電機(jī)運(yùn)行良好的主要標(biāo)志之一.二、勵磁系統(tǒng)設(shè)備及其參數(shù)介紹我廠QF-6-2型發(fā)電機(jī)額定電壓 6300V,額定電流688A,勵磁電 壓110V,勵磁電流235A.ZLG-45型勵磁機(jī)容量為 45KW,額定電

6、 流300A,額定電壓150V.整流子、滑環(huán)上碳刷采用上海摩根碳制品生產(chǎn)的 D172型碳刷其技術(shù)參數(shù)見表2.整流子上碳刷規(guī)格為20X32X40, 正負(fù)級各有6塊,共12塊.由以上電刷的技術(shù)參數(shù)、規(guī)格我們知道, 整流子上每塊電刷允許流過的最大電流約為76A ,在勵磁機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下每塊電刷流過的電流是 50A,由此可見,正常運(yùn)行下,每塊電 刷的載流量是足夠的.碳刷在整流子上得排列分布見圖1,重合值a約為35毫米,這是為了整流子外表磨損均勻,防止整流子表 面出現(xiàn)溝槽.整流子上電刷壓簧采用丹東恒力彈性元件廠生產(chǎn)的 HV2c231.5 公斤型.滑環(huán)上電刷的規(guī)格是 25X32X 60,正負(fù)極各4塊.我們

7、由電刷參數(shù)、規(guī)格同樣可知道,滑環(huán)上每塊電刷允許流過的最大電流是96A,發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下,每塊電刷流過的電流是58.7A.可見,滑環(huán)上電刷的載流量也是足夠的. 滑環(huán)上壓簧同樣是丹東恒力彈性元件廠 生產(chǎn)的,型號是HVC 102-1.85公斤.滑環(huán)與電刷滑動接觸時會產(chǎn)生高 熱,為了散熱良好,兩個滑環(huán)外表車有螺紋,這樣,一方面增加了散 熱面積,增強(qiáng)冷卻.另一方面是為了改善同電刷的接觸,而且也容易 讓電刷的粉末沿螺旋狀溝槽排出.靠發(fā)電機(jī)側(cè)滑環(huán)上的螺紋是左旋 的,靠勵磁機(jī)側(cè)滑環(huán)上的螺紋是右旋的.在我廠,靠發(fā)電機(jī)側(cè)的電刷 是負(fù)刷.表2長度L/mm摩擦系數(shù)k正壓力P/Pa接觸壓降 E/v電流密度I/ (A

8、/cm2)額定電流I/A最高速度v/ m/s電阻率p/ Q .m609.8 X25000.251.2512967012X10-6三、整流子和滑環(huán)上電刷產(chǎn)生火花的具體原因及消除、預(yù)防方法.首先,就發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中整流子或滑環(huán)上發(fā)生火花的情況進(jìn)行論述：1、整流子和電刷外表不清潔或有油污,根據(jù)不潔程度,可能在個別電刷上,也可能在全部電刷上發(fā)生火花,電刷燒傷嚴(yán)重.處理方法：1用白布浸少許酒精擦拭整流子； 2用干凈的白布 擦電刷外表；3在研磨工具上,覆以細(xì)玻璃砂紙00號研磨整流 子.預(yù)防舉措：1勤清掃、吹灰,保持碳刷及整流子、滑環(huán)光面 清潔,根據(jù)我廠發(fā)電機(jī)現(xiàn)場濕度偏大、粉塵偏多、汽輪機(jī)與勵磁機(jī)軸 承座油氣

9、蒸發(fā)較多的特點, 我制定了發(fā)電機(jī)特級維護(hù)舉措, 規(guī)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潔. 每周一次用無水分、油和雜質(zhì)的干凈壓縮空氣對整流子、滑環(huán)、刷架、勵 磁機(jī)本體、勵磁機(jī)軸承底座進(jìn)行吹掃,需要注意的是,壓縮空氣的壓 力要小于0.3MPa.2假設(shè)遇大風(fēng)天氣,或過后必須及時清掃.再就是 在春季揚(yáng)沙和飄絮的季節(jié),要執(zhí)行每日早晚交接班各一次的特級維護(hù) 制度,每周對發(fā)電機(jī)吹掃兩次.2、電刷壓力不均勻造成電流分布不均勻.處理方法：更換過熱的電刷和壓簧預(yù)防舉措：電刷壓力的不同會對電刷的接觸電阻產(chǎn)生影響,從 而造成電刷電流分布不均勻.雖然我們在整流子滑環(huán)電刷上使用 的是壓力為1.5

10、公斤1.85公斤的恒壓彈簧,但仍要定期檢查電刷 壓力,現(xiàn)在每周一次用彈簧秤檢查電刷壓力,特別要使各電刷的壓力均勻,具差異不能超過10%,如果發(fā)現(xiàn)壓力達(dá)不到規(guī)定要求, 要及時 進(jìn)行更換.如果在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)壓簧有變色發(fā)黃的痕跡,更要馬上更換.3、電刷磨短處理方法：更換新電刷預(yù)防舉措：日常維護(hù)中要檢查電刷的磨損情況,將摩擦面距離 銅辮小于20mm的電刷進(jìn)行更換,但每次在同一極上更換的電刷塊數(shù) 應(yīng)不超過兩塊,使用的電刷牌號必須一致.4、不同牌號的電刷混用,電刷太硬或材質(zhì)不良處理方法：查清電刷牌號,使用規(guī)定牌號電刷預(yù)防舉措：不同牌號的電刷混用會造成刷間電流分配不均.因為我廠只選用上海摩根碳制品生產(chǎn)的D17

11、2型電刷,所以這個問題不會出現(xiàn).但由于每一次購進(jìn)的電刷質(zhì)量都有差異,尤其是電刷硬度差異較大,有可能出現(xiàn)某一批次的電刷不適宜使用,這種情況下,要把該批次電刷及時清出庫房,以免和其他批次電刷攙雜使用. 通過幾年來的實踐,我廠發(fā)電機(jī)電刷硬度保持在9-11洛氏比擬適宜.5、電刷在刷握中搖擺或電刷卡澀不能上下移動,火花隨負(fù)荷而 增加.處理方法：檢查電刷在刷握內(nèi)的情況,能否上下自由活動,更 換搖擺的和有卡澀的電刷.如果刷握有燒毛、損壞現(xiàn)象,應(yīng)修理或更 換刷握.預(yù)防舉措：1每次更換電刷時,研磨電刷使其與整流子接觸面 良好的同時,要使電刷在刷握內(nèi)可自由上下移動,假設(shè)發(fā)現(xiàn)有卡澀,要 均勻研磨電刷的四周,其上下端

12、尺寸誤差不得大于0.05mm,電刷在刷握內(nèi)應(yīng)有0.10.2mm的間隙.2刷握的下邊緣和整流子滑環(huán) 工作面的間距應(yīng)保持在 2-3mm,如果距離過大,電刷會跳動、擺動. 3檢查刷握內(nèi)應(yīng)光滑,無燒毛、損壞現(xiàn)象,保證電刷在刷握內(nèi)能滑 動自如,否那么應(yīng)修理或更換刷握.6、刷握固定不牢,發(fā)生松動或振動.電刷和引線、引線和接線 端子間的連線松動,發(fā)生局部火花處理方法：檢查電刷、刷辮、刷握等各局部的接觸、連接情況, 發(fā)現(xiàn)有螺絲松動的現(xiàn)象要及時緊固, 防止電刷運(yùn)行狀況惡化,引發(fā)環(huán) 火.預(yù)防舉措：定期檢查各局部連線的連接和螺絲的緊固情況,尤 其是在發(fā)電機(jī)檢修工作完成后或發(fā)電機(jī)過負(fù)荷、振蕩等故障發(fā)生之 后,要進(jìn)行認(rèn)

13、真檢查,及時消除隱患.7、整流子片間絕緣云母片凸起處理方法：用干凈白布或 0號金相砂紙擦拭凸起部位,如無效 果可用專用細(xì)沙石進(jìn)行研磨.預(yù)防舉措：整流子片間云母絕緣應(yīng)低于銅片1-1.5mm,修成圓角或倒角.在運(yùn)行中,要選用硬度適宜的電刷,以免整流子磨損嚴(yán)重.再就是要保證檢修質(zhì)量.8、整流子不圓或外表不平處理方法：在停機(jī)時檢查整流子的狀態(tài), 用千分表測量整流子表面的擺度最大值與最小值之差,不應(yīng)超過0.05mm 3000r/min； 整流子外表的凹凸不平,不應(yīng)超過 0.5-1.0mm,否那么,應(yīng)進(jìn)行車磨.預(yù)防舉措：選用 9-11洛氏硬度的電刷,防止因電刷太硬,整流 子磨損嚴(yán)重；為了使整流子的磨損均勻

14、,如圖1電刷應(yīng)錯開排列； 根據(jù)已有資料,如果整流子磨損嚴(yán)重,可在其外表鍍上一層銘,會提 高整流子的耐磨性.9、電刷振動,火花隨振動大小而不同.其原因可能如下：整流 子磨損不均勻,片間云母突出,電刷松弛,機(jī)組振動等處理方法：首先要查明電刷振動的原因,如果是前三個原因, 依據(jù)上面已經(jīng)提到的方法進(jìn)行處理.如果機(jī)組發(fā)生振動,排除轉(zhuǎn)子回 路發(fā)生兩點接地等電氣原因, 要會同汽機(jī)運(yùn)行人員認(rèn)真檢查, 找出原 因,進(jìn)行處理.預(yù)防舉措：對發(fā)電機(jī)組認(rèn)真維護(hù),認(rèn)真巡檢.10、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓超過限額處理方法：將轉(zhuǎn)子電壓降低預(yù)防舉措：在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中,一定要認(rèn)真監(jiān)盤,勤調(diào)整無功.下面再就發(fā)電機(jī)檢修后發(fā)生火花的情況作詳細(xì)論述

15、：11、一局部電刷研磨不良,其外表未能全部工作處理方法：重磨電刷或使發(fā)電機(jī)在輕負(fù)荷下運(yùn)行一段時間,一直到電刷磨好為止,新研磨好的電刷接觸面不小于75% o12、電刷裝置的位置有偏差處理方法：重新配置刷框位置,使各組電刷對稱,位于整流子的電氣中性上,距離偏差值不大于士 1mm.13、各整流區(qū)之間的距離不均勻處理方法：沿圓周檢查各電刷間的距離,必要時應(yīng)進(jìn)行找正,使 其誤差在土 0.5mm以內(nèi).14、電樞與磁極間的氣隙不均勻處理方法：調(diào)整氣隙,使每個磁極與轉(zhuǎn)子間的間隙偏差不大于平均值的士 5%.15、電刷引線回路中的接觸電阻大,造成負(fù)荷分配不均勻處理方法：檢查電刷與銅辮的接觸及引線回路中各螺絲是否上

16、緊,接觸是否良好.16、換向極連接不正確處理方法：檢查磁極極性,換向極的極性應(yīng)當(dāng)是在電樞轉(zhuǎn)動時電 樞線圈先通過同極性的換向極,然后通過其主極.17、整流子外表氧化膜未很好建立處理方法；在輕負(fù)荷下持續(xù)運(yùn)行,逐漸增加轉(zhuǎn)子電流,使其建立 氧化膜.18、由于壓簧與電刷沒有絕緣,電流流經(jīng)壓簧使其發(fā)熱變軟,失 去彈性處理方法：將壓簧與電刷絕緣,如壓簧已失去彈性,必須更換預(yù)防舉措：在發(fā)電機(jī)檢修過程中,要嚴(yán)格遵守檢修規(guī)程中的質(zhì) 量標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)檢修工藝完成檢修工程.質(zhì)量驗收過程要本著認(rèn)真、負(fù) 責(zé)的態(tài)度把好質(zhì)量關(guān).只有這樣,才能保證檢修工作的順利完成,保 障發(fā)電機(jī)組的平安、穩(wěn)定運(yùn)行.除了上面提到的產(chǎn)生火花的常見原因

17、,還有一些其他因素,也 會使電刷下產(chǎn)生火花.電刷的磨損與電刷的電流密度、電刷的溫度、 周圍氣體、電刷質(zhì)量有關(guān),所以,電刷牌號不要輕易更換,且電刷電 流密度最大值不應(yīng)超過 10-12A/C irf,電刷溫度以50-70 C為最適宜, 如周圍空氣中含有化學(xué)氣體, 那么整流器外表的氧化膜容易被破壞,如周圍空氣中的濕度較大時,由于電解作用,也易使整流器滑環(huán)和 電刷外表出現(xiàn) 2-3 mm寬的條溝和明顯的上下不平現(xiàn)象.如果整流器 滑環(huán)外表沾油后,也容易產(chǎn)生上述條溝現(xiàn)象.因此,要用干凈的 白布經(jīng)常榛拭整流器滑環(huán)工作外表.整流器假設(shè)有片間短路,應(yīng)清 除片間云母槽內(nèi)的碳末.勵磁機(jī)和轉(zhuǎn)子回路內(nèi)部故障,這樣的電路、

18、磁路上的問題,同樣 是引起火花的一個重要因素, 但一般很少出現(xiàn).如電樞繞組斷線或接 頭脫焊；電樞繞組與整流器接頭松動；電樞繞組內(nèi)匝間短路；主磁極 線圈有匝間短路；換向磁極線圈有匝間短路；換向磁極位置有偏移； 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈匝間短路； 滅磁開關(guān)主觸頭接觸電阻大等. 這些故障 一旦發(fā)生,電刷打火的同時,限制盤上的無功指示、轉(zhuǎn)子電壓、電流 指示等就會發(fā)生變化,現(xiàn)場電機(jī)的聲音、各局部溫度也會發(fā)生變化, 將影響到發(fā)電機(jī)的平安運(yùn)行. 所以在日常工作中,要把限制盤面上的 表計指示和現(xiàn)場發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況電機(jī)的聲音、振動、各局部溫度 與消除火花的工作結(jié)合起來, 進(jìn)行綜合判斷,才能找出火花產(chǎn)生的真 正原因,從而將火花限制在合理范圍之內(nèi).四、火花消除過程中應(yīng)注意的問題1、電刷下出現(xiàn)火花時,應(yīng)首先用干凈的白布榛拭整流器和滑環(huán) 外表,再觀察效果.2、如果發(fā)現(xiàn)電刷邊緣脫落較多時,應(yīng)及時更換同牌號電刷