控制碳刷运行温度,降低碳刷消耗

【摘 要】本文结合胜利发电厂实际浅谈控制碳刷温度以降低碳刷损耗的方法和措施：NCC634型碳刷，恒压双金属片式压簧

【关键词】胜利发电厂；碳刷；温度；消耗；降低

前言

众所周知，发电机转子绕组通电流产生旋转磁场发出电力，而电流则必须通过碳刷才能引入发电机转子绕组，因此碳刷作为发电机组的重要部件起着不和或缺的关键作用。发电机转子绕组以3000r/min的速度高速运转，使得与之直接接触并处于静止状态的碳刷消耗量较大。在过去2011年当中，胜利发电厂I期两台机组共更换发电机碳刷612块。同时，在运行中由于高速摩擦、使用环境、碳刷本身特性、人为等因素造成的碳刷温度高、通过电流大和电流分布不均匀等现象，也直接威胁着机组的安全运行。

按厂家指导，发电机的更换周期为四个月左右，而胜利发电厂使用的碳刷在运行两个月的时间后就基本达到更换条件。

根据以上情况，控制碳刷运行温度成为发电厂目前降低碳刷消耗的关键所在。

1 企业相关标准

根据《胜利石油管理局胜利发电厂企业标准》Q/SSD 003—2010《220MW机组电气运行规程》规定，电刷应完整，压力正常，表面及电刷温度不超过120℃；电刷不应过短，长度少于原长度的1/3时更换；同时检查电刷接触良好，无打火、卡涩和振动现象。

2 现状调查

针对碳刷温度普遍高、消耗量大这一问题，对胜利发电厂I期#1、#2机组碳刷进行调查统计。

统计结果显示：

（1）进入夏季八月份环境温度较高的月份，发电机电刷温度分布情况，50℃以下4个，50-60℃之间6个，60-70℃之间7个，70-80℃之间10个，80-90℃之间15个，90-100℃之间10个，100℃以上4个。温度在42-115℃之间。

（2）发电机电刷电流分布情况，20A以下3个，20-30A之间5个，30-40A之间10个，40-50A之间5个，50-60A之间14个，60-70A之间8个，70-80A之间5个，80-90A之间6个。电流在10-115A之间。

（3）单台机组一年内总计更换发电机电刷338快，发电机电刷的消耗量大，且各电刷磨损量也很不均匀。

分析统计结果看出：1、发电机电刷温度分布不均匀，大部分集中在在70-100℃；2、电流分布不均匀；3、每年的发电机电刷更换次数多。

发电机电刷温度及使用寿命超出厂家建议值时，应进行追踪分析、查明原因，否则随着事态的发展，不仅会因维护量加大而使材料费用大幅上升，还有可能造成电刷运行性能变差，甚至导致停机故障的发生。

3 原因分析

（1）经过长时间的观察和分析发现，目前使用的发电机碳刷电阻率、硬度及材质密度较大，碳刷与滑环间的接触电阻较大，实际的有效接触面积较小，使碳刷和滑环温度升高；同时发现每个碳刷在电阻率、硬度及材质密度上也有差别，使得各碳刷因电流通过性不同而导致温度相差大，最终造成电流差别大与碳刷温度间的恶性循环。所以会出现一种常见现象，特别是进入夏季的六至八月份，碳刷在的温度普遍可达到90度以上的高温，威胁机组的安全运行。且现用碳刷材质摩擦系数较大，导致碳刷摩擦量和消耗量较大。

（2）我厂一直沿用机组投运时就开始使用的传统压簧，设计结构本身不够合理科学。更换标准长度的新碳刷时，压簧的压力过大导致电刷磨损量大幅增加，同时，电刷与滑环摩擦热增大，使电刷温度上升，温度的上升又会使电刷的过电流性能变差，导致其余电刷电流变大。在电刷磨短时，需要运行人员对压簧进行调整，因个人水平差异原因造成在压簧的压力调节上的不一致，亦能使电刷温度、维护量、消耗量加大。而且随着运行时间的延长，压簧的调节性能下降；同时，这种结构的压簧也存在对调节经验非常敏感等现象。也就因此造成对电刷的各项指标影响较大的现状。

4 应对措施

（1）针对碳刷电阻率、硬度及材质问题，为发电机更换了10块摩根NCC634型号电刷，此种碳刷电阻率为8-18uΩm、硬度为Φ10mm、材质密度为1.44-1.76，以更加适合我厂发电机的滑环。对原型号和新型号的发电机电刷进行了严密的观测、分析和比较，发现流经NCC634型号的电刷运行中电流差别在2-5A，平均电流比原型号电刷提高4A，而温度一直维持在60度左右，同时观测到更换的这部分碳刷对安装的原有碳刷的电流和温度影响不大。发电机电刷电流分布均匀，电流对摩根NCC634型电刷的温度的敏感性减小，温度稳定性提高。

（2）针对传统压簧的弊端，更换双金属片式压簧，压簧压力按摩根厂家的NCC634型碳刷选择150-200gf/cm2。

（3）加强发电机碳刷的维护工作，设立更换记录簿，将每一枚碳刷按位置进行统一编号，每次对更换的碳刷进行登记，并记录更换原因；

（4）统一更换标准，严格遵守碳刷的统一标准标记，只有当磨损至标记处（24mm处）方可进行更换。

5 实施效果

图表记录显示，在更换新型号的发电机碳刷后，碳刷及滑环温度大幅下降（碳刷温度下降18.3℃，滑环温度下降29℃）、通过电流比较均衡（范围缩小至原来的28%），碳刷运行性也比较安全可靠；同时相同周期碳刷的更换数量明显减少（更换数量为原来的26%），减少了维护工作量，达到了提升效率、降低成本的目的。

6 效益检查

（1）采用新型碳刷、压簧后，电刷年消耗量下降30%，一年为我厂节约费用3万余元。

（2）由于各种复杂因素容易造成碳刷温度高、通过电流大和电流分布不均匀等现象也直接威胁着机组的安全运行。如因此引发停机现象，会造成损失10万元以上。经过改革，可有效防止因碳刷原因造成的停机现象，有效地避免这一部分损失。

（3）发电机碳刷的使用寿命由两个月延长为四个月左右，节省了大量的人力，可使有限的人力将精力更多地投入到其他维护机组安全稳定运行工作中去，更好地为电厂的生产服务。

7 巩固措施

（1）采用更加标准的碳刷更换磨制工具，进一步提高维护效率及标准化；

（2）每周测量一次每个碳刷的温度、通过电流情况，并做好详细的记录；

（3）每月定期开展一次碳刷运行情况分析会，特别是进入夏季，加强碳刷的运行分析，及时发现问题，及时处理；

（4）每月定期对碳刷进行吹灰处理，同时，对更换下的碳刷摩擦面进行观察，如发现磨损不正常及时进行处理。

（5）更换压力低的碳刷压簧。

（6）发电机碳刷的运行是一个受多因素影响的复杂过程。发电机励磁电流对碳刷的影响将作为我们下一步研究方向，继续为我厂电力设备的安全、可靠、经济运行做出自己的贡献。