1、国电集团太原第一热电厂国电集团太原第一热电厂牛继成牛继成关键词：碳刷冒火关键词：碳刷冒火 原因原因 解决方法解决方法KEYWORDS:generatorbrushbelching,cause,solvingmethod碳刷冒火对发电机运行的影响碳刷冒火对发电机运行的影响 采用他励静止硅整流励磁系统的发电机，采用他励静止硅整流励磁系统的发电机，是通过滑环和碳刷的滑动接触，将励磁电流是通过滑环和碳刷的滑动接触，将励磁电流传到发电机转子绕组中的，由于发电机运行传到发电机转子绕组中的，由于发电机运行中转子高速旋转，使碳刷和滑环的接触成了中转子高速旋转，使碳刷和滑环的接触成了安全运行的薄弱环节，安全运行
2、的薄弱环节，碳刷冒火花现象很常碳刷冒火花现象很常见，为了及时消除，以免对发电机组安全运见，为了及时消除，以免对发电机组安全运行造成直接威胁，故在日常工作中，碳刷和行造成直接威胁，故在日常工作中，碳刷和集电环的维护工作量相对较大。若冒火严重集电环的维护工作量相对较大。若冒火严重可能导致滑环环火，机组被迫停运，不仅造可能导致滑环环火，机组被迫停运，不仅造成系统出力下降，而且对发电机组本身也将成系统出力下降，而且对发电机组本身也将产生危害。产生危害。碳刷冒火原因分析碳刷冒火原因分析w1 1设备的性能方面。设备的性能方面。w2 2运行维护方面。运行维护方面。D172碳刷的特性参数碳刷的特性参数项目项目
3、参数参数规格尺寸（规格尺寸（mmmm）2525*3232*6565（长）长）电阻系数（微欧电阻系数（微欧.米）米）10161016摩擦系数摩擦系数0.20.2一对电刷的接触电压降（一对电刷的接触电压降（V V）2.43.42.43.4额定电流密度（额定电流密度（A/cmA/cm2 2）1212允许圆周速度（允许圆周速度（m/sm/s）7070设备性能方面设备性能方面w 1.1 1.1 碳刷的允许速率。碳刷的允许速率。w 1.2 1.2 碳刷的载流量。碳刷的载流量。w 1.3载流的均衡性。载流的均衡性。w 1.4碳刷的接触电阻。碳刷的接触电阻。w 1.5 1.5 碳刷的硬度。碳刷的硬度。w 1.
4、6 1.6 碳刷运行中振动碳刷运行中振动 。w 1.7 1.7 碳刷的通风冷却。碳刷的通风冷却。1.1 1.1 碳刷的允许速率碳刷的允许速率滑环滑环直径为直径为420420mmmm，转子的额定转速为转子的额定转速为30003000r/minr/min ，=DnDn=3.14=3.140.420.423000/60=65.94 m/s3000/60=65.94 m/s D172D172允许圆周速度：允许圆周速度：70 70 m/sm/s 结论：处在上限区域，裕度较小结论：处在上限区域，裕度较小 1.2 1.2 碳刷的载流量碳刷的载流量D172D172碳刷的额定电流密度碳刷的额定电流密度1212A
5、/cmA/cm2 2，截截面积为面积为2525mmmm32mm32mm，为为8 8cmcm2 2 全接触时碳刷额定电流：全接触时碳刷额定电流：1212A/cmA/cm2 28cm8cm2 2=96A=96A 发电机额定励磁电流为发电机额定励磁电流为22032203A A，所以碳刷如所以碳刷如果均匀通过电流则平均每个碳刷通流果均匀通过电流则平均每个碳刷通流2203220336=61.236=61.2A A。但不能真实反映碳刷的实际运行情况。但不能真实反映碳刷的实际运行情况。1.3 1.3 载流的均衡性载流的均衡性是碳刷工作最重要的一项指标，影响原因很是碳刷工作最重要的一项指标，影响原因很多，主要
6、因素有：多，主要因素有：压簧压力、温度、材质、接触面积，连接导压簧压力、温度、材质、接触面积，连接导线情况等线情况等 电流分布变差系数：电流分布变差系数：每块电刷电流值每块电刷电流值X X的标准差的标准差n n与电流值与电流值的平均值的百分数来表示，的平均值的百分数来表示，标准差标准差n n为为单只碳刷的电流值与碳刷单只碳刷的电流值与碳刷平均电流的差的绝对值平均电流的差的绝对值。1.3 1.3 载流的均衡性载流的均衡性100%xxX100%xn变差系数图解非常好好较好不良转子电流转子电流16001600A A，平均电流平均电流4040A A 电流分布变差系数应用举例：电流分布变差系数应用举例：
7、电流分布变差电流分布变差系数系数%电流电流A评价评价10080以上以上坏坏1.4碳刷的接触电阻碳刷的接触电阻滑环和碳刷的接触电阻，与氧化膜、滑环和碳刷的接触电阻，与氧化膜、材质、温度、压力有关。材质、温度、压力有关。更换压簧：更换压簧：2 2*0.6 0.6 kgkg cm cm2 2，2 2*0.8 kg0.8 kg cm cm2 2U U，V V，单簧单簧1.5碳刷的硬度碳刷的硬度更换研磨困难更换研磨困难运行中不易磨合运行中不易磨合运行容易冒火运行容易冒火易出现高温易出现高温但寿命长但寿命长1.6碳刷的振动碳刷的振动造成滑环、碳刷接触不好，造成滑环、碳刷接触不好，原因：原因：机组振动、轴系
8、偏心，圆度差机组振动、轴系偏心，圆度差1.7滑环的冷却方式滑环的冷却方式吹入式吹入式抽吸式抽吸式吹入式冷却抽吸式冷却运行维护方面运行维护方面w 2.1 2.1 碳刷电流、温度的测量碳刷电流、温度的测量。w 2.2 2.2 压簧压力的测量。压簧压力的测量。w 2.3 2.3 碳刷的研磨。碳刷的研磨。w 2.4 2.4 刷握及滑环的清扫。刷握及滑环的清扫。w 2.5 2.5 碳刷维护的顺序。碳刷维护的顺序。2.1碳刷电流、温度的测量碳刷电流、温度的测量 利用钳型直流表和红外线测利用钳型直流表和红外线测温仪，定时进行碳刷温度、电流温仪，定时进行碳刷温度、电流的测量，掌握运行工况、运行状的测量，掌握运
9、行工况、运行状态，发现异常现象。态，发现异常现象。2.2压簧压力的测量压簧压力的测量w 压簧由于受热，卡涩等可能压簧由于受热，卡涩等可能造成压力变化，所以应定期造成压力变化，所以应定期检查、更换压簧，检查、更换压簧，防止个别防止个别碳刷过流、过热或产生火花、碳刷过流、过热或产生火花、刷辫烧焦、烧断现象的发生。刷辫烧焦、烧断现象的发生。2.3 2.3 碳刷的研磨碳刷的研磨w 应在接近滑环半径的弧面上应在接近滑环半径的弧面上进行，有条件的可制作和碳进行，有条件的可制作和碳刷、滑环工作状态相符相近刷、滑环工作状态相符相近的工具，进行机械研磨，尽的工具，进行机械研磨，尽量增大接触面积，装入刷握量增大接
10、触面积，装入刷握前用棉布将表面擦拭干净，前用棉布将表面擦拭干净，防止带入砂粒磨损滑环表面。防止带入砂粒磨损滑环表面。2.4 2.4 碳刷维护清扫碳刷维护清扫w 集电环表面和刷握内有碳粉集电环表面和刷握内有碳粉聚集，会使散热条件变差，聚集，会使散热条件变差，接触电阻增大，温度升高，接触电阻增大，温度升高，集电环与电刷磨损过多，接集电环与电刷磨损过多，接触不良，还会使部件的绝缘触不良，还会使部件的绝缘性能下降。性能下降。2.5 2.5 碳刷维护的顺序碳刷维护的顺序 按照电流、温度由小到大逐按照电流、温度由小到大逐个进行处理，应从温度低、不冒个进行处理，应从温度低、不冒火、不卡涩的碳刷开始，因为这火
11、、不卡涩的碳刷开始，因为这种碳刷没有电流流过或电流较小。种碳刷没有电流流过或电流较小。禁止由电流大、冒火严重的入手，禁止由电流大、冒火严重的入手，否则电流分布将更将恶化。否则电流分布将更将恶化。应对措施及解决方法应对措施及解决方法w 3.13.1重新选取合理的电刷和电重新选取合理的电刷和电刷压力机构刷压力机构 w 3.23.2加强运行维护加强运行维护 w 3.33.3停机后的保养停机后的保养 w 3.43.4平衡滑环工作环境，互换平衡滑环工作环境，互换滑环极性，延长使用寿命滑环极性，延长使用寿命 3.13.1重新选取合理的电刷重新选取合理的电刷和电刷压力机构和电刷压力机构w 根据设备运行条件及
12、相关产品资料，根据设备运行条件及相关产品资料，按电刷的类别、型号、电阻率、硬度、按电刷的类别、型号、电阻率、硬度、接触电压降、磨擦系数、额定电流密接触电压降、磨擦系数、额定电流密度、最大圆周速度、应用范围等方面度、最大圆周速度、应用范围等方面进行综合考虑，参考一些电厂的经验，进行综合考虑，参考一些电厂的经验，重新进行碳刷及配套选型，重新进行碳刷及配套选型，碳刷的特性参数对比碳刷的特性参数对比型号型号D172D172NCC634NCC634规格尺寸（规格尺寸（mmmm）2525*3232*6565（长）长）电阻系数（微欧电阻系数（微欧.米）米）101610161818摩擦系数摩擦系数0.20.2
13、0.20.29一对电刷的接触电压降（一对电刷的接触电压降（V V）2.43.42.43.42.5额定电流密度（额定电流密度（A/cmA/cm2 2）12121010允许圆周速度（允许圆周速度（m/sm/s）707080803.23.2加强运行维护加强运行维护w 要注重要注重日常维护，日常维护，定期测温定期测温度、电流和压簧压力，清除度、电流和压簧压力，清除集电环及刷握上的碳粉，集电环及刷握上的碳粉，保保持碳刷及整流子滑环光面清持碳刷及整流子滑环光面清洁，洁，保障滑环的通风散热，保障滑环的通风散热，防止通风孔阻塞防止通风孔阻塞3.33.3停机后的保养停机后的保养w 检查，擦拭、清理通风管路和滑检
14、查，擦拭、清理通风管路和滑环沟道；集电环表面抛光，环沟道；集电环表面抛光，有计有计划地进行滑环的防锈和除锈，对划地进行滑环的防锈和除锈，对滑环的沟道和刷握、通风孔进行滑环的沟道和刷握、通风孔进行吹灰和清抹，但要注意季节气候吹灰和清抹，但要注意季节气候的变化，擦拭滑环后液体未完全的变化，擦拭滑环后液体未完全挥发会导致励磁系统绝缘电阻值挥发会导致励磁系统绝缘电阻值下降。下降。滑环通风孔堵塞情况滑环通风孔堵塞情况滑环光洁度检查滑环光洁度检查3.43.4平衡滑环工作环境，互换滑环平衡滑环工作环境，互换滑环极性，延长使用寿命极性，延长使用寿命 工作在负极的滑环处于发射电工作在负极的滑环处于发射电子的状态
15、，运行时间越长，释放电子的状态，运行时间越长，释放电子越多，滑环表面也会不光滑，实子越多，滑环表面也会不光滑，实地检查也证明了这一点，所以，为地检查也证明了这一点，所以，为了延长负极滑环的寿命，应该按照了延长负极滑环的寿命，应该按照发电机运行时间，平衡正负极滑环发电机运行时间，平衡正负极滑环的工作环境，互换滑环极性。的工作环境，互换滑环极性。碳刷改型前后载流情况比较原型号 第一组 新型号较好较好11%11%不良不良3%3%非常好非常好58%58%好好28%28%非常好非常好好好较好较好不良不良22%22%11%11%39%39%28%28%30%80%80%碳刷改型前后载流情况比较原型号 第二
16、组 新型号较好较好14%14%不良不良0%0%非常好非常好64%64%好好22%22%非常好非常好好好较好较好不良不良17%17%6%6%52%52%25%25%30%80%80%碳刷改型前后载流情况比较原型号 第三组 新型号较好较好6%6%不良不良0%0%非常好非常好80%80%好好14%14%非常好非常好好好较好较好不良不良17%17%6%6%41%41%36%36%30%80%80%结论效果结论效果 2003年年5月，月，D172型碳刷全部退出型碳刷全部退出运行。两年多来，碳刷冒火现象大幅运行。两年多来，碳刷冒火现象大幅减少，维护工作量也降低了。集电环减少，维护工作量也降低了。集电环温度始终保持在温度始终保持在40-75之间，单个之间，单个电刷最高温度不超过电刷最高温度不超过70。单个电刷。单个电刷电流能保持在电流能保持在20-80A，电流分布均匀，电流分布均匀，效果良好。效果良好。欢迎批评指导！
