1 問(wèn)題的產(chǎn)生

武漢石化余熱1#發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子滑環(huán)在運(yùn)行中產(chǎn)生電火花，影響設(shè)備的安全運(yùn)行。停機(jī)后，技術(shù)人員對(duì)轉(zhuǎn)子滑環(huán)進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)子滑環(huán)磨損嚴(yán)重，見(jiàn)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(cè)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(jué)到磨損部分有凸起，其表面呈不規(guī)則凹凸。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和計(jì)算，磨損部分凸起最高達(dá)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(yàn)部門(mén)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其成分為：C、Fe、O、H及部分微量雜質(zhì)。

經(jīng)過(guò)分析我們認(rèn)為滑環(huán)磨損有以下原因：

（1）滑環(huán)表面氧化

機(jī)組在投用前停用時(shí)間較長(zhǎng)，雖然每天都進(jìn)行盤(pán)車，但盤(pán)車使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)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(jī)組停運(yùn)的時(shí)間越長(zhǎng)，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(guò)關(guān)

碳刷碳粉與膠的混合比例不對(duì)，造成碳刷過(guò)硬，過(guò)硬的結(jié)果是碳刷在運(yùn)行過(guò)程中容易崩塊，產(chǎn)生較硬的顆粒對(duì)滑環(huán)表面產(chǎn)生了影響。我們?cè)谇懊嫠鶛z驗(yàn)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(jī)組現(xiàn)場(chǎng)空氣濕度較大

由于武漢石化屬沿江企業(yè)所處長(zhǎng)江邊，夏季空氣濕度一般在90%以上，極為潮濕，機(jī)組長(zhǎng)期未運(yùn)行，滑環(huán)等直接暴露在空氣當(dāng)中的金屬材質(zhì)極易氧化。

3 磨損的滑環(huán)現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)過(guò)程

（1）方法的確定

當(dāng)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(jī)轉(zhuǎn)子抽出來(lái)，送到機(jī)床上進(jìn)行加工，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為了縮短檢修工期，我們決定設(shè)計(jì)并制作專用工具，在不抽出轉(zhuǎn)子的情況下，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施滑環(huán)表面修復(fù)。

（2）設(shè)計(jì)思路

發(fā)電機(jī)滑環(huán)在發(fā)電機(jī)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(duì)滑環(huán)表面進(jìn)行加工。根據(jù)車床車削原理，要想對(duì)滑環(huán)表面進(jìn)行修復(fù)加工，必須滿足以下條件：滑環(huán)應(yīng)能作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；應(yīng)有一把刀具沿軸向作直線運(yùn)動(dòng)；刀具還應(yīng)能沿徑向作直線運(yùn)動(dòng)（如圖4所示）。這樣就能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)車削，完成滑環(huán)表面的修復(fù)。

圖3 發(fā)電機(jī)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(jiàn)圖5），并利用碳刷架固定孔和軸承箱固定螺絲進(jìn)行了固定，安裝方法見(jiàn)圖6。

圖5 刀架和夾刀器

圖6 安裝圖

將刀具固定好并手動(dòng)入刀后，我們啟動(dòng)盤(pán)車裝置，使滑環(huán)與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣就使得刀具開(kāi)始車削滑環(huán)，見(jiàn)圖7。

圖7 現(xiàn)場(chǎng)車削過(guò)程圖

4 處理結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)后，滑環(huán)表面滿足要求；刀架和夾刀器制作簡(jiǎn)單，安裝找正方便；修復(fù)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(shí)避免了轉(zhuǎn)子因拆卸、運(yùn)輸而造成的碰撞和變形。機(jī)組滑環(huán)自處理至今運(yùn)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(jī)組在停機(jī)一段時(shí)間后投運(yùn)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(xì)清理滑環(huán)表面，特別對(duì)滑環(huán)冷卻孔也要進(jìn)行認(rèn)真清理。

（2）機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，應(yīng)認(rèn)真巡視發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)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(zhēng)取盡快處理。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，在確保安全的前提下，應(yīng)測(cè)試并分析碳刷電流分布密度是否發(fā)生變化，如有必要應(yīng)盡快安排停機(jī)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(jī)組停運(yùn)時(shí)，要對(duì)滑環(huán)表面進(jìn)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(jī)組啟動(dòng)前，應(yīng)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(biāo)題為“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的探討”，作者為李維。