发电机碳刷维护及常见故障处理
发表时间：2019-12-23T14:46:42.637Z 来源：《电力设备》2019年第18期作者：龙顺[导读] 摘要：发电机碳刷的好坏是发电机能否正常、高效运行的关键，设备不起眼，但它却是发电机工作中一个相当重要的部件。（贵州黔东电力有限公司贵州省黔东南州镇远县 557702）摘要：发电机碳刷的好坏是发电机能否正常、高效运行的关键，设备不起眼，但它却是发电机工作中一个相当重要的部件。由于碳刷具有易磨损的特点，且在发电机的长期工作中可能会出现过各类故障，造成降负荷，设备损坏，停机。定期对碳刷维护，消除隐患，是发电机组安全、稳定、经济基本保障。因此，本文将结合发电机的日常工作，深入分析发电机碳刷的常见故障以及相应的处理维护。
关键词：发电机碳刷，日常维护，故障分析处理一、碳刷的作用以及发电机碳刷日常维护的重要性碳刷是一类滑动接触件，也被称为碳刷，主要被应用在各类电气设备中，其导电、导热、润滑性能都极好，主要作用是利用滑环给发电机提供足够的直流电流。在发电机工作时，碳刷在换向器或集电环表面会形成一层氧化膜，这样不仅能够极大地降低零件磨损率，更能够从根本上提升碳刷的使用期限。那么，为什么要安排工作人员对发电机的碳刷进行日常的维护呢？首先，只有对碳刷及时的维护和清理，才能够尽量防止发电厂安全隐患的产生；其次，碳刷在发电机中主要起到导流和换向的作用，如果不对碳刷的工作进行实时排障和检查，那么就可能会在一定程度上影响发电机的运行效率，降低发电厂的工作质量,影响发电机的安全运行。由此可见，对发电机碳刷进行日常维护是十分重要且必要的。
二、发电机碳刷常见问题及故障处理（一）、碳刷发热、打火的问题
碳刷发热过度、冒火打火现象是发电机碳刷工作的过程中极为常见的问题，产生这类问题的原因有以下几种： 1、通风不良
发电机碳刷发热过度的原因可能是通风不良，碳刷在工作中无法及时散热。由于运行时间长，冷却风道滤网、滑环通风沟和附着物聚集，使冷却风量减小，引起碳刷、滑环过热；正负滑环之间的散热风扇叶片附着油尘混合物，使风扇效率大大降低。停机时应及时清理异物，如有必要夏天在励磁小室增设通风机，强制空气流通。
2、碳刷的电流密度超标
运行中，刷盒内附着油尘混合物，逐渐使碳刷失去自由活动，碳刷卡涩后与滑环接触不良或完全失去接触，碳刷过短，其它碳刷分配到的电流增大，特别是本来接触面就小的碳刷，发热量大大增加；碳刷成扇形分布在滑环周围，在垂直方向的碳刷在自重及过大弹簧力的作用下，电流密度增大，因为电流发热量Q=I2RT，发热量与电流平方成正比。开展碳刷定期维护工作，及时清理刷盒内污垢，碳刷可在刷盒内灵活移动，将垂直方向的碳刷换成较短的，以减少弹簧压力作用。当发电机超负荷运行，励磁电流增大，碳刷摩擦面温度高，摩擦溅出的碳粉呈现火星状，应降发电机负荷；新换碳刷时需按被换碳刷磨出相同弧度，确保滑环与碳刷接触良好，无缺角破裂，接触面积应不小于80%碳刷底面积；碳刷与引线的连接必须紧固可靠，引线无断股，碳刷与引线铆钉连接处无异常，碳刷引线导流能力足够；刷盒与刷握按正负极分别编号，刷盒与刷握一一对应，不能随意交叉装配，确保刷盒下边缘与滑环工作面有2~3mm间隙,避免刷盒与滑环摩擦，碳刷跳动；检查滑环与刷盒间有无异物；定期测量每个碳刷电流不应超过其载流密度9.6A/cm2，。加强巡检维护，从各方面及时地对隐患进行监测和处理。
（二）、碳刷磨损、偏移的问题
在实际的发电机工作过程中，碳刷磨损、偏移的现象也时常产生。比如在发电机超负荷工作的情况下，碳刷的磨损度和偏移量都会大大提高，产生这些问题的原因可能是碳刷与滑环的接触面不够光滑，摩擦过大；也有可能是碳刷的型号与安装型号不匹配、新旧碳刷混用，滑环、换向器和集电环不够洁净，会导致发电机碳刷磨损程度过快；电流的影响，正及的电流要比负极大，因此正极碳刷磨损比负极快。维护时要求工作人员必须对碳刷进行及时的清理和更换，在发现这类故障时，可以检查碳刷的活动情况，在提刷时是否自由灵活、不应有阻力，滑环表面必须光滑，无毛刺、划痕、凹凸不平，否则需进行专业处理，停机时清除集电环上的油污，保证碳刷能够均匀分配发电机励磁电流。
（三）、碳刷压力不均匀的问题
因为发电机的弹簧基本上是恒压螺旋弹簧，出厂时弹簧压力已调整到0.02～0.03Mpa左右，在工作中弹簧长期受热变软，受机械力作用，或在更换碳刷时弹簧常被超极限张开等情况下，压力被改变，逐渐失去均衡；在发电机碳刷工作的过程中，碳刷的磨损会减小弹簧的压力，在压力小到一定程度时就会导致接触不稳定。两种调整碳刷压力法：一是将较短碳刷调到弹簧力较大处；二是在满足刷盒与滑环间隙的前提之下，将弹簧压力较大的刷盒移到滑环下部，因为下部的弹簧力要克服碳刷自重分力及摩擦力，所以需要更大压力才能更好地与滑环良好接触。对碳刷放置的位置进行准确调整，对于太过不稳定或不受力的碳刷，则应及时更换，防止其在后续的工作中出现问题。
三、发电机碳刷的日常检查维护策略（一）、定期对碳刷进行清扫和更换
检修维护人员、运行人员、设备管理人员按要求巡检，发现异常随即处理。定期对碳刷、滑环维护，清扫灰尘，清理油污，测量每个碳刷电流，维护前后比较，均衡电流，更换失效碳刷；定期和不定期对碳刷进行红外测温，特别在夏天，红外测温应建立台帐；停机时清扫滑环风沟，通风扇污垢，风道滤网，达到逢停必检。（二）、严格把控碳刷的型号和质量
采购同一厂家，同一牌号碳刷。根据以前每年使用碳刷情况，每年一次性采购，确保碳刷特性一致。（三）、做好故障处理和数据记录
发电机碳刷的维护是一项长期、持续的过程，因此，工作人员在对碳刷进行故障处理和维护的过程中，要及时做好故障处理和相关的数据记录，形成发电机碳刷维护的科学数据，从记录中找出发电机碳刷经常出故障的点，积累经验，降低发电机碳刷的故障率，推进发电厂工作质量、效率的全面提升。
四、发电机碳刷的维护标准和具体工艺流程
（一）发电机碳刷的基本维护规范
上文已经分析了发电机碳刷在工作过程中可能会出现的故障以及相关的维护解决办法，但是，在工作人员对发电机碳刷进行维护的过程中，又应该有怎样的基本维护规范呢？接下来笔者将针对发电机碳刷的基本维护规范问题进行深入的探讨。首先，工作人员在对发电机的碳刷进行日常检查以前，需要做好一定的准备工作，认真检查维护前的安全准备是否完善；对维护现场进行一定的布置和警示，铺好绝缘胶皮，正确着装，防止有人不慎进入维护现场；核对相关的工作任务和仪器配备材料，以上任务完成以后才能正式开始维护工作。
发电机碳刷维护：使用0.25～0.3MPa压缩空气对集电环、碳刷、刷框、刷架、绝缘套、进风口、滑环绝缘的碳粉和灰尘进行清扫，做到洁净无异物。发电机碳刷的电流测量，单个碳刷电流最大控制在100A以内，最小20安以上，单个碳刷的电流在运行中随时都在改变，在测量时工作人员需要注意：电流只能是相对平衡的可控状态，利用直流钳形电流表对各个碳刷电流量进行测量记录。用红外测温仪、红外成像仪，测量滑环和集电环的表面温度，检查每一个碳刷是否摇摆、偏移，缺损、裂纹、卡滞、磨短失效，进行清理、更换及处理；检查碳刷的弹簧正确按压在碳刷顶部凹槽里，不能放偏，在提刷时检测碳刷的活动是否自由，另外工作人员还需要检查是否出现脱辫问题以及颤抖、震动的问题，如有出现这类问题，则需要仔细检查导线是否烧坏、碳刷是否损坏；滑环温度不超过120℃，刷体的温度不能够超过100℃。最后复测每个碳刷电流符合要求，测量数据准确记录下来，便于观察发电机碳刷的后期工作情况。
（二）发电机碳刷维护、调整的具体工艺流程
发电机碳刷的检查维护规范已进行了初步探讨，接下来笔者将重点探讨发电机碳刷维护以及调整的具体工艺流程。首先，我们从基本的碳刷更换工作流程开始展开论述，在工作人员对损坏的碳刷进行更换时，一定不能够接触碳刷的两极或者一方面接触碳刷一方面触地，而是应该站在绝缘垫上，用专业的更换手法进行操作，并且在更换过程中还应注意调低无功。如果工作人员要更换发电机的碳刷，那么就应该把发电机中的碳刷全部进行更换，避免新旧碳刷交替使用，产生电流不均匀的问题。当然，这不是说工作人员需要在一个时间内，把碳刷全部更换，而是应该把更换的碳刷分为不同的更换组，一次更换一组碳刷，碳刷调整处理或更换碳刷时，一极只能同时拔出一组碳刷，1～2周过后再更换另一组碳刷，给予新碳刷和其他工作部件一个磨合的过程，碳刷的弧度必须仔细研磨，接触面的光洁度、平整度达到要求，不得有凸凹不平部分，不得磨成点接触、中部接触，中间空心，周围接触等现象，否则滑环变形，碳刷放进刷盒后如果偏紧，先检查盒内有无异物、碳垢、毛剌，应进行清理打磨，否则应对碳刷四边稍加打磨，使其光滑，碳刷在刷盒内应有0.1～0.2mm的间隙；为发电机机组的正常运行提供一个基本保障。并且在正式更换前，工作人员还需要选择碳刷的型号、电阻、形状，使其不仅能够与滑环的电阻值相符合，还能够与滑环产生最大接触，并在刷握内自由移动。这样不但可以防止安全问题的出现，也能够保证发电机的高效率运行。
在调整碳刷的压力、偏移度时，工作人员需要进行相关的试验并记录数据，让碳刷弹簧压力值能够达到预期标准，如果碳刷上的压力太高，那么不仅会提高碳刷的磨损度，更会使碳刷发热过度，损坏碳刷以及其他部件；要保证运行期间各碳刷电流分布均匀，调整恒压弹簧的压力一致是关键。为确保恒压弹簧压力调整一致，应逐个使用弹簧秤测量恒压弹簧压力，在1.5～2Kg/cm2范围之内。当出现恒压弹簧因受热性能改变，压力失常时，应通过清除弹簧圈的灰尘，多让弹簧活动，使弹簧达到收放自如；如果碳刷上的压力太低，那么碳刷与滑环在发电机工作时就不能进行最好的接触，从而增强电气消耗，加快碳刷的损坏进程；如果碳刷上的压力不够均匀，那么就会导致电流分布不均匀，这便是发电机碳刷在工作的过程中冒火或者打火的原因所在。因此，工作人员在对发电机的碳刷进行调整时，一定要根据碳刷工作的实际情况，找到最科学的受压点，避免发电机碳刷在工作过程中产生各种各样的问题，这样不仅能够保证工作人员的人身安全，更能够提高发电厂的运行效率。
五、结语
综上所述，对于发电机非常重要，没有旁路，事故的后果不言而喻。碳刷在运行过程中存在多种隐患，加强日常管理和维护，排除隐患，从细节上着手，为发电机运行提供保障。本人长期从事电气设备检修维护工作，对碳刷的维护有一定心得，因手拙笔钝，叙不成文，诚望指正。
参考文献
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