1 問題的產生

武漢石化余熱1#發電機的轉子滑環在運行中產生電火花，影響設備的安全運行。停機后，技術人員對轉子滑環進行了檢查，發現機組轉子滑環磨損嚴重，見圖1、圖2。

圖1

圖2

2 滑環磨損原因分析

如圖1所示，滑環磨損部分呈較規則的平行排列，經測量各平行磨損部分頂部與碳刷邊重合。如圖2所示，磨損部分頂部呈較規則的矩形，但尾部則呈不規則狀。用手觸摸磨損部分，可明顯感覺到磨損部分有凸起，其表面呈不規則凹凸。

經現場測量和計算，磨損部分凸起最高達400μm，并且每條磨損帶均為頂部最厚，尾部最薄。我們將磨損帶刮下送至檢驗部門檢驗，發現其成分為：C、Fe、O、H及部分微量雜質。

經過分析我們認為滑環磨損有以下原因：

（1）滑環表面氧化

機組在投用前停用時間較長，雖然每天都進行盤車，但盤車使轉子轉動的弧度是相同的，即每隔一天，碳刷在轉子滑環表面停留的位置是相同的。又由于機組所處的環境水汽較大，這樣滑環與碳刷接觸面部分就出現了氧化，機組停運的時間越長，氧化就越厲害。久而久之，滑環表面就出現了排列較規則的粒狀銹斑。

（2）碳刷質量不過關

碳刷碳粉與膠的混合比例不對，造成碳刷過硬，過硬的結果是碳刷在運行過程中容易崩塊，產生較硬的顆粒對滑環表面產生了影響。我們在前面所檢驗的磨損帶，就是鐵銹和碳刷中的碳粉、膠質混合經高溫灼燒產生的。

（3）機組現場空氣濕度較大

由于武漢石化屬沿江企業所處長江邊，夏季空氣濕度一般在90%以上，極為潮濕，機組長期未運行，滑環等直接暴露在空氣當中的金屬材質極易氧化。

3 磨損的滑環現場修復過程

（1）方法的確定

當滑環表面磨損后，要將滑環表面加工平整。以前滑環的加工是將發電機轉子抽出來，送到機床上進行加工，費時費力。為了縮短檢修工期，我們決定設計并制作專用工具，在不抽出轉子的情況下，現場實施滑環表面修復。

（2）設計思路

發電機滑環在發電機端蓋和軸承座之間（如圖3所示），空間位置狹窄，決定用車床的加工方法對滑環表面進行加工。根據車床車削原理，要想對滑環表面進行修復加工，必須滿足以下條件：滑環應能作回轉運動；應有一把刀具沿軸向作直線運動；刀具還應能沿徑向作直線運動（如圖4所示）。這樣就能實現現場車削，完成滑環表面的修復。

圖3 發電機滑環位置示意圖

圖4 滑環車削示意圖

（3）車削方法

為了固定刀具，我們制作了專用刀架和夾刀器（見圖5），并利用碳刷架固定孔和軸承箱固定螺絲進行了固定，安裝方法見圖6。

圖5 刀架和夾刀器

圖6 安裝圖

將刀具固定好并手動入刀后，我們啟動盤車裝置，使滑環與刀具相對運動，這樣就使得刀具開始車削滑環，見圖7。

圖7 現場車削過程圖

4 處理結果

現場修復后，滑環表面滿足要求；刀架和夾刀器制作簡單，安裝找正方便；修復不必將轉子抽出，節省了大量人力和物力，使檢修工期由15天縮短為1天，同時避免了轉子因拆卸、運輸而造成的碰撞和變形。機組滑環自處理至今運行情況良好再未發現打火現象。

5 防范措施

為了防范類似事件再次發生，我們要從以下方面著手：

（1）機組在停機一段時間后投運前，必須檢查滑環表面的光潔度，防止氧化層生成（尤其在空氣濕度較大的地區），仔細清理滑環表面，特別對滑環冷卻孔也要進行認真清理。

（2）機組運轉過程中，應認真巡視發電機轉子的運行情況，若發現滑環與碳刷間有火花產生就要弄清火花產生的原因，爭取盡快處理。機組運行過程中，在確保安全的前提下，應測試并分析碳刷電流分布密度是否發生變化，如有必要應盡快安排停機處理。

（3）南方地區尤其是沿江、沿海企業，由于空氣濕度大，容易發生滑環表面氧化，在每次機組停運時，要對滑環表面進行防氧化處理，建議在滑環表面涂一層凡士林，再用塑料保鮮膜包好。在機組啟動前，應注意必須將防氧化層清理干凈。

本文編自《電氣技術》，原文標題為“發電機轉子滑環現場修復的探討”，作者為李維。