1 問題的產(chǎn)生

武漢石化余熱1#發(fā)電機的轉(zhuǎn)子滑環(huán)在運行中產(chǎn)生電火花，影響設(shè)備的安全運行。停機后，技術(shù)人員對轉(zhuǎn)子滑環(huán)進行了檢查，發(fā)現(xiàn)機組轉(zhuǎn)子滑環(huán)磨損嚴重，見圖1、圖2。

圖1

圖2

2 滑環(huán)磨損原因分析

如圖1所示，滑環(huán)磨損部分呈較規(guī)則的平行排列，經(jīng)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(guī)則的矩形，但尾部則呈不規(guī)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(guī)則凹凸。

經(jīng)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)其成分為：C、Fe、O、H及部分微量雜質(zhì)。

經(jīng)過分析我們認為滑環(huán)磨損有以下原因：

（1）滑環(huán)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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的弧度是相同的，即每隔一天，碳刷在轉(zhuǎn)子滑環(huán)表面停留的位置是相同的。又由于機組所處的環(huán)境水汽較大，這樣滑環(huán)與碳刷接觸面部分就出現(xiàn)了氧化，機組停運的時間越長，氧化就越厲害。久而久之，滑環(huán)表面就出現(xiàn)了排列較規(guī)則的粒狀銹斑。

（2）碳刷質(zhì)量不過關(guān)

碳刷碳粉與膠的混合比例不對，造成碳刷過硬，過硬的結(jié)果是碳刷在運行過程中容易崩塊，產(chǎn)生較硬的顆粒對滑環(huán)表面產(chǎn)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(zhì)混合經(jīng)高溫灼燒產(chǎn)生的。

（3）機組現(xiàn)場空氣濕度較大

由于武漢石化屬沿江企業(yè)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(huán)等直接暴露在空氣當中的金屬材質(zhì)極易氧化。

3 磨損的滑環(huán)現(xiàn)場修復過程

（1）方法的確定

當滑環(huán)表面磨損后，要將滑環(huán)表面加工平整。以前滑環(huán)的加工是將發(fā)電機轉(zhuǎn)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(shè)計并制作專用工具，在不抽出轉(zhuǎn)子的情況下，現(xiàn)場實施滑環(huán)表面修復。

（2）設(shè)計思路

發(fā)電機滑環(huán)在發(fā)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(huán)表面進行加工。根據(jù)車床車削原理，要想對滑環(huán)表面進行修復加工，必須滿足以下條件：滑環(huán)應能作回轉(zhuǎn)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(xiàn)現(xiàn)場車削，完成滑環(huán)表面的修復。

圖3 發(fā)電機滑環(huán)位置示意圖

圖4 滑環(huán)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(huán)與刀具相對運動，這樣就使得刀具開始車削滑環(huán)，見圖7。

圖7 現(xiàn)場車削過程圖

4 處理結(jié)果

現(xiàn)場修復后，滑環(huán)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(zhuǎn)子抽出，節(jié)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(zhuǎn)子因拆卸、運輸而造成的碰撞和變形。機組滑環(huán)自處理至今運行情況良好再未發(fā)現(xiàn)打火現(xiàn)象。

5 防范措施

為了防范類似事件再次發(fā)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(huán)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(qū)），仔細清理滑環(huán)表面，特別對滑環(huán)冷卻孔也要進行認真清理。

（2）機組運轉(zhuǎn)過程中，應認真巡視發(fā)電機轉(zhuǎn)子的運行情況，若發(fā)現(xiàn)滑環(huán)與碳刷間有火花產(chǎn)生就要弄清火花產(chǎn)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(fā)生變化，如有必要應盡快安排停機處理。

（3）南方地區(qū)尤其是沿江、沿海企業(yè)，由于空氣濕度大，容易發(fā)生滑環(huán)表面氧化，在每次機組停運時，要對滑環(huán)表面進行防氧化處理，建議在滑環(huán)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(shù)》，原文標題為“發(fā)電機轉(zhuǎn)子滑環(huán)現(xiàn)場修復的探討”，作者為李維。