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30MW发电机集电环打火原因分析处理及维护方法摘要：本文针对能源动力分公司新建投产后的30MW发电机集电环、电刷产生火花的主要原因、问题的处理及预防措施进行了分析，并对发电机正常运行过程中电刷的维护及注意事项进行了阐述。
关键词：电刷火花集电环维护引言为了充分利用高炉富余煤气及炼铁、炼钢系统的富余中、低压蒸汽，能源动力分公司于2019年建成投产了一台30MW发电机组，该机组选用单缸双压凝汽式汽轮机并配用QFa型发电机，励磁方式采用机端自并励系统，发电机集电环正负极各用了20只电刷进行励磁电流的转换，发电机组电气各性能参数见表1。
发电机组投产后，集电环及电刷温度一直偏高，火花过大，经常进行处理，导致发电机组不能安全稳定运行。
表1 发电机电气参数1现象描述在发电机机组投运初期，发电机的集电环温度就达100℃，不得以一直用轴流风机进行降温运行，并且在整个2020年期间，发电机电刷温度偏高，每个电刷温度达90℃，集电环温度达100℃；且在运行过程中电刷振动过大，电刷振幅达2mm，励磁正负极电刷都有大量火花。
如图1运行中的电刷整个边缘有较强烈的火花即环火,同时有大火花飞出,火花等级达到3级，因而我们不得不多次降负荷进行处理，电刷更换频次高，有时一天要更换2次电刷，电刷损耗较大，而且经常在发电机运行过程中更换电刷，大大增加了维护人员的工作量，更换过程中的带电作业使职工安全得不到保障。
.图1 运行中电刷产生的火花2原因分析2.1 发电机所处的环境对电刷的影响分析发电机在运行过程中，电刷与集电环之间需形成一层氧化膜才能减少摩擦系数，氧化膜的主要成分为大量的氧化金属，湿度空气中的水汽是构成换向器或滑环氧化膜的重要成分。
空气湿度8~15g/m3是形成氧化膜的最佳区间，空气的绝对湿度过低，会造成较高的摩擦系数，导致碳刷快速磨损；空气的绝对湿度过高，会造成集电环绝缘降低，产生集电环腐蚀现象，将导致电刷磨损过大，产生较大的火花。
固定磁场交流发电机原理模型发电机是根据电磁感应原理来发电的，发电机首先要有磁场，现在用一对磁铁来产生发电机的磁场，磁力线从北极到南极。
在磁场内放入矩形线圈，线圈两端通向两个滑环，滑环通过电刷连接到输出线上，输出线端连有负载电阻。
当线圈旋转时，根据电磁感应原理，线圈两端将会产生感应电动势，当磁场是均匀的，矩形线圈作匀速旋转时，感应电势按正弦规律变化，在负载电阻上有正弦交流电通过。
动画中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。
旋转磁场交流发电机原理模型在这个模型中磁场是不动的，线圈在磁场中旋转产生感应电势。
在实际发电机中产生感应电势的线圈是不运动的，运动的是磁场。
产生磁场的是一个可旋转的磁铁，也就是转子，线圈在磁铁外围，与磁铁转轴同一平面。
当磁铁旋转时产生旋转磁场，线圈切割磁力线产生感应电动势。
由于空气的磁导率太低，在旋转磁铁的外围安上环型铁芯，也就是定子，可大大加强磁铁的磁感应强度。
在定子铁芯的内圆有一对槽，线圈嵌装在槽内。
为了看清线圈电流与转子的运动关系，把定子变成半透明的。
当磁铁旋转时，线圈切割磁力线感生交流电流。
真正发电机的转子是电磁铁，转子上绕有励磁线圈，通过滑环向励磁线圈供电来产生磁场。
把定子与线圈安在转子外围，一个单相交流发电机原理模型就组成了。
转子作匀速旋转时，线圈就感生交流电流，画面中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。
三相交流发电机原理模型实际应用的都是三相交流发电机，其定子铁芯的内圆均匀分布着6个槽，嵌装着三个相互间隔120度的同样线圈，分别称之为A相线圈、B相线圈、C相线圈。
装上转子就组成了一台三相交流发电机原理模型。
画面中的三相交流发电机采用星形接法，三个线圈的公共点引出线是中性线，每个线圈的引出线是相线。
当转子匀速旋转时三个线圈顺序切割磁力线，都会感生交流电动势，其幅度与频率相同。
由于三个线圈相互间隔120度，它们感应电势的相位也相差120度。
某发电厂发电机集电环环火处置不当造成转子弯曲停机事故分析一、简述某年5月18日，某电厂6号发电机集电环环火严重，造成停机事故。
二、事故经过5月18日22时11分，光字牌报警“轴承振动大”；CRT报警“#5、6轴振大”。
立即投油，停#5、#4制粉系统，降有功负荷至240MW。
同时，单元长派人就地检查，发现正极集电环冒烟，电刷打火。
检查人跑回单元室汇报情况后，降无功负荷由52 Mvar至-40Mvar；随即拿上对讲机与单元长再次跑到现场，发现发电机#7瓦基座剧烈振动，正极集电环环火严重，单元长立即用对讲机下令“打闸停机”，主控手动破坏真空打闸停机（22时16分），解列发电机，锅炉灭火。
三、事故原因1、励磁电流波动原因电刷与集电环表面的接触电阻变化较大，或出现电弧放电，引起转子电流波动，励磁装置进行自动调整。
2、#5、6瓦轴振动原因由于转子大轴正极集电环处被电灼伤，产生高温使得大轴弯曲引起大轴剧烈振动，#5、6瓦轴振值突增。
3、转子接地保护未发信号的原因由于转子接地保护延时整定为9秒，因轴系振动强烈，转子接地保护用的电刷脱离轴，回路断开。
所以，打闸前未能发转子一点接地信号。
机组打闸后，在故障录波器打印记录中，出现转子一点接地保护（高值）动作一次，其测量值为0.92 KΩ＜10 KΩ（整定值）。
可能在机组打闸时该接地电刷偶尔接（碰）地一次，导致保护动作一次。
4、#7瓦损坏的原因由于大轴弯曲振动，导致#7瓦底脚螺栓松动，油室两侧端盖螺栓松动脱落，冷却油管断裂，轴与瓦之间失去油润滑和冷却，温度升高，瓦内表面乌金损坏。
5、运行人员就地检查发现正极集电环冒烟，电刷打火时，没有考虑到问题的严重性，而是按常规的处理办法降低无功负荷，没有立即打闸，使机组故障运行时间至少延长4分钟，导致正极集电环和大轴损坏严重。
6、由于转子接地保护延时整定为9秒，转子回路瞬间或断续接地，不能发转子一点接地信号，使运行人员不能及时发现转子回路接地情况。
发电机转子集电环更换安全、技术要求目的为保证发电机转子集电环更换工作顺利进行,更换质量符合要求，特制定此安全、技术要求。
适用范围发电机转子集电环的更换工作。
3．依据标准《俄产发电机检修技术导则》。
汽轮机电机修理手册。
《TBB-500-2EY3型三相同步汽轮发电机技术说明和运行规程》4.技术要求内容4.1工器具，备件、材料准备到位。
4.2使用钢板尺和游标卡尺详细测量集电环拆卸前的尺寸和相对位置标记并记录。
1）测量内外两集电环之间的距离尺寸。
2）测量集电环端面到套筒端面之间的距离尺寸。
3）测量集电环对转子轴的轴向位置尺寸（从集电环端面到最近的轴尾部轴肩的距离）。
4）测量集电环对地绝缘电阻的数值并做记录。
5）在拆卸部件和待装部件上打入钢字头标记，以免错装、漏装。
4.3拆卸励磁机侧半联轴器，风扇和集电环等部件时，要做好安全防护及防火措施。
并将拆卸的部件按定置图要求放置到检修场所，并妥善保管。
4.4拆装联轴器、集电环，风扇等部件时一定要严格执行下表温度控制要求，避免超温造成设备损坏。
加热温度控制要求：零件名称加热温度℃安装时拆卸时集电环端半联轴器250～270270～300集电环250～270260～280集电环侧风扇环200～220220～2404.5联轴器、风扇环、集电环等部件拆除时，用力要均匀避免蛮力造成部件损坏。
4.6拆卸集电环后测量并检查、清理环下云母绝缘层。
使用5mm 厚环氧绝缘套筒，替代原云母绝缘层，并保证与集电环铜套内径合理装配（此公差配合尺寸需施工单位依据现场集电环装配的实际情况核算、确定）。
4.7检查内外集电环引线，导电螺钉和压紧螺钉，对损坏的部件进行更换。
4.8检查风扇下绝缘套的绝缘情况，如绝缘破损，必须进行更换。
4.9回装内、外集电环时，应使用专用烘箱将待装集电环均匀加热至规定温度（见上表）装入。
严禁使用焊枪加热，以免集电环表面受热不均，影响集电环的使用寿命。
4.10集电环安装后的尺寸，偏心度小于0.05mm。
电机学判断模拟试题（含参考答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1、磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。
( )A、正确B、错误正确答案：B2、三绕组自耦变压器的高压和中压绕组既有磁的耦合又有电的联系，而低压绕组和高压、中压绕组之间只有磁的耦合，因此在绕组排列时只能是高压绕组和中压绕组相邻。
（）A、正确B、错误正确答案：B3、改变鼠笼式异步电动机定子绕组线圈的连接方式，可以改变定子的磁极数，转子磁极数保持不变。
（）A、正确B、错误正确答案：B4、根据公式U₁=4.44fN₁φm可知，改变电压器电源频率f，主磁通φm会与f成反比变化，则磁路磁阻Rm也和f成反比变化A、正确B、错误正确答案：B5、三相感应电动机的功率因数cosφ₁总是滞后的。
（）A、正确B、错误正确答案：A6、深槽型和双笼型感应电动机与普通笼型电动机相比，能减小起动电流的同时增大起动转矩。
（）A、正确B、错误正确答案：A7、三相异步电动机空载起动和满载起动的起动电流和起动转矩都是相等的。
（）A、正确B、错误正确答案：A8、铁磁材料作为电机的磁路，对电机的磁场具有加强作用。
( )A、正确B、错误正确答案：A9、并网运行的同步发电机在撤掉原动机后，转速会先下降后在升高至同步逮。
（）A、正确B、错误正确答案：A10、变压器的变比等于一、二次电压瞬时值之比。
( )A、正确B、错误正确答案：B11、三相同步发电机转子磁场为直流电流励磁的恒定磁场，而电枢绕组产生的是交流电动势，因此同步发电机不能采用自励磁方式。
（）A、正确B、错误正确答案：B12、在同步电动机和调相机中，阻尼绕组主要作为起动绕组。
（）A、正确B、错误正确答案：A13、利用空载和短路特性可以测定同步发电机同步电抗xa的不饱和值；利用空载特性和零功率因数特性可以测定同步电抗Xd的饱和值。
（）A、正确B、错误正确答案：A14、励磁电流与通过该励磁电流绕组匝数的乘积叫磁动势，又称磁通势，以N · I表示。
发电机转子集电环更换安全、技术要求范文发电机转子集电环的更换是发电机维护保养中非常重要的一项工作。
在发电机运行过程中，由于摩擦、磨损等原因，集电环会逐渐损坏，需要及时更换，以保证发电机的正常运行和发电质量。
本文将详细介绍发电机转子集电环更换的安全、技术要求。
一、更换前的准备工作1. 确认需更换的集电环型号和规格。
在进行集电环更换前，需要准备好与原集电环型号和规格相匹配的新集电环。
根据发电机转子的型号和参数，确认需要更换的集电环的具体型号和规格，以便后续的更换工作。
2. 停电和断开发电机主电源。
在进行发电机维护保养工作时，一定要先停止电站的供电，并断开发电机的主电源，以确保操作人员的安全。
在停电并断开主电源后，应使用电压表和万用表等工具，确认发电机内部电压已经消失，电容器内部的电量已释放完毕。
3. 确认转子是否静态。
在更换集电环前，需要确认转子已经停止旋转，并且处于静止状态。
可以通过仪表盘的指示灯或转子位置指示器来判断转子是否处于静态状态，以确保操作人员的安全。
4. 确保操作人员的安全装备。
在进行发电机维护保养工作时，操作人员必须佩戴符合标准的安全防护装备，包括安全帽、劳保手套、防护眼镜、防护服等。
这些安全防护装备能够有效地保护操作人员的身体安全，减少意外伤害的发生。
二、更换过程1. 拆卸原集电环。
首先，需要使用合适的工具，将原集电环拆卸下来。
在拆卸过程中，要注意不要损坏转子表面和集电环座槽，以免影响新集电环的安装和使用。
2. 清洁转子表面和集电环座槽。
拆卸下来的转子表面和集电环座槽可能会有油污、灰尘等物质的积累，需要将其彻底清洁干净。
可以使用柔软的棉布或专用清洁剂进行清洗，确保转子表面和集电环座槽完全干净。
3. 安装新集电环。
在安装新集电环时，首先要检查新集电环的外观和性能是否正常。
然后，按照正确的方法将新集电环安装到转子上，确保集电环与座槽之间的间隙均匀、合适。
安装完成后，用手轻轻旋转集电环，确认其能够自由旋转，不卡滞。
汽轮发电机集电环电刷打火的原因在线处理策略摘要：发电机集电环也可以称为滑环，是发电机当中的重要组成部分。
发电机集电环最主要的作用和功能就是为旋转发电机转子绕组励磁电流提供静止励磁电流。
在集电环装置当中的一项重要内容就是电刷，是促进能量交换的重要设备，同时也能够实现发电机动静接触。
集电环装置的运行情况可以对发电机组的安全性和稳定性造成直接影响。
在日常检测过程中，存在多种能够导致发电机碳刷打火的因素，如果不及时对这些安全隐患进行消除，就可能会导致碳刷损坏，从而也会损坏集电环，为发电机的稳定运行造成影响。
因此，本文针对汽轮发电机集电环电刷打火的主要原因进行分析，并提出相应解决策略，保障电力系统的正常运行。
关键词：汽轮发电机；集电环电刷打火；原因；处理策略某发电公司在发展和运行过程中，其中一个机组存在集电环碳刷打火较为严重的问题，只能降低机组的负荷，导致碳刷载流的分布情况出现失衡，而且接触面达到了200℃，集电环的表面温度在160℃左右，而且很多碳化都存在角崩裂和边崩裂的问题，对机组的运行造成严重影响。
通过对现场情况进行研究和分析，提出相应的优化措施和解决策略，对发电机碳刷打火问题进行消除，避免对社会经济和企业经济造成影响。
一、设备简介某电力企业内部安装了两台静止励磁系统的汽轮发电机。
发电机集电环装置在同轴上主要是有两个集电单环所组成的，集电单环的主要材料是合金钢锻件，经过热处理和加工以后将其套在集电环套的环形构件上，逐渐构成一个性能相对完整的集电环构件，两个环形构件之间的接触面积为镀银，能够有效降低接触面的电阻[1]。
从而使集电环的温度下降。
集电环套筒的表面存在和轴向之间夹角为45°的斜槽，而且分布较为均匀，对斜槽的进风口位置进行完善，修成单边喇叭口，提高通风效率，使自抽风能力得到增强，除此之外还能够使集电环的散热面积增加，从而降低集电环温度。
集电环构件在高速旋转过程中，旋转表面和静止电刷之间的接触面是静电流和动电流之间的交换面。
