摘要：我单位西柏坡发电有限责任公司安装两台产超临界600MW汽轮发电机组，和四台300MW亚临界汽轮发电机组，首台机组已运行近30年。6台机组运行期间均不同程度的出现发电机转子励磁滑环磨出磨痕，造成滑环圆跳度超标，同轴度超标，埽度超标等情况导致集电环温度高、电流分布密度严重不平衡，给机组运行带来很大安全隐患，曾经出现过励磁滑环在运行中烧毁的重大事故。本论文旨在论述在停机后通过盘车情况下，用车床中小托板电动砂轮盘，及时修复励磁滑环，确保运行安全的可行性方法。
关键词：滑环 磨损 修复
1滑环磨损原因分析
1.1滑环表面氧化程度严重
在励磁滑环投入使用初期，对滑环表面杂质特别是氧化层的处理不彻底，容易使滑环与碳刷接触不好，滑环温度升高，降低了滑环合金的强度，磨损程度增加。滑环周围环境复杂，机组运行时滑环氧化慢，但不接触面仍然氧化较快，在机组停运后投入盘车后，由于转速度减慢至4转/分，且转子因无膨胀后滑环向汽机侧移位约20mm，这样滑环与碳刷接触面部分也会出现氧化层，机组停运时间越长氧化就越厉害。当机组再次启动后氧化层并不轻易被磨去，久而久之，滑环表面就出现了不同程度的粒状锈斑，当发电机转子在3000转/分高速运转中，带粒状锈斑的滑环与碳刷间就会出现微弱的跳动，致使碳刷与滑环表面接触不实，出现微弱火花，机组运行越久，火花越大，火花对滑环的损坏程度就越大。
1.2新机组投运前对滑环的清理不净
众所周知，在发电机转子出厂前，为防止滑环表面氧化，在出厂前对其涂沥青防护层保护。当机组投运前，必需将该防护层处理干净。一般用酒精或四氯化碳对滑环表面及通风孔进行清理。若仅是清理干净集电环表面沥青，而不清理溶解后跑到滑环通风孔内沥青，在发电机转子高速运转的情况下，滑环通风孔中的油脂就会被甩出，与碳刷粉末粘在一起，形成碳粉粒造成滑环表面的损伤，从而出现通槽，这种通槽的特征是先出现小槽，小槽形成后由于碳刷与滑环表面结合不紧导致产生火花，火花将滑环表面进步灼伤。
1.3碳刷质量不过关
这是本人经历过的多次滑环损坏的主要原因之一，如果碳刷碳粉与胶的混合比例不对，将会造成碳刷过硬或过软，因为经济原因我单位在相当长的时间均采用硬质碳刷，但由于碳刷过硬所以导致的结果是碳刷在运行过程中容易崩块，如果存在较硬颗粒还会对滑环表面产生影响；碳刷过软导致的结果是碳刷磨损很快，更换碳刷的周期就会缩短，而每次新刷使用，都会重新磨合，这在一定程度上也会造成滑环表面损伤。2015年，西柏坡发电有限责任公司#3机组机电两侧励磁滑环均出现严重烧毁导致停机的重大事故。
1.4滑环外侧的防锈漆皮掉落造成的损伤
由于防腐漆喷图不均，使集电环外侧有含有气泡的漆包，当滑环表面氧化程度加剧，很有可能造成漆包破裂，在转子带动下，漆皮屑沿转动切线方向被卷入滑环与碳刷的结合面处，进而对滑环表面进行磨损，形成凹槽；也会被滑环冷却风，从两侧入风孔中卷入滑环表面，造成对滑环伤害。
1.5滑环制造工艺过程中存在瑕疵
在集电环浇铸过程中，如果合金密度不均，在运行时滑环受磨损的程度就出现差异，从而可能造成碳刷出现跳动，表面因接触程度不佳出现火花，从而对整个不平滑环造成灼伤，逐渐形成通槽。
1.6碳刷架中心调整不好
在安装过程中若滑环架与发电机转子不同心，必然会造成碳刷架内的组合式碳刷在转子运转一周过程中，必然出现碳刷受力不均，极易产生火花，从而对滑环造成灼伤。若组装偏心严重，会造成整个滑环同时出现火花，或大部分滑环连续出现火花。
1.7碳刷保护板位置调整不当
我们发现如果手柄式刷握，碳刷保护板的位置一般不容易引起重视，而正视这个保护板，如果调整不当或固定螺丝松动，会直接与3000转/秒的滑环相摩擦，造成滑环表面形成凹槽。而且这种情况一旦发生，很快就会造成严重后果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是一般情况下，我们不会认为刷握的碳刷保护板会出现松动等问题，可在实际情况中并不是没有可能出现。
2损坏滑环现场修复过程
2.1修复过程
这里以用砂轮磨削法修复300MW滑环为例
2.2.用磁力表测发电机负极励磁滑环的偏心度，检查转子滑环径向跳动量。
2.3启动发电机盘车，机床车刀架上小砂轮机上安装粗砂轮片，并使其与发电机转子相向运动。刀架进退及砂轮的远近由人为操控，根据砂轮与滑环的接触情况（以砂轮平稳转动，不产生跳跃）调整好进刀量，由发电机端向汽机端方向开始，缓慢沿轴向成一条直线进行研磨发电机励磁滑环（每次研磨量在50μm左右）；再重新调整进刀量，由末端沿轴向成一条直线返回，这样经过反复来回的粗磨，使滑环负极的整圈凹槽磨平。
2.4更换自制的细砂轮片后，用同样的方法进行研磨，经过反复若干个循环再转到抛光程序。
2.5用#1细砂纸进行表面刨光，光洁度可修复至1—3.2um间，若想提高可再用金相砂纸继续上面工序。也可用油石进行沟槽倒角。必要时可用布砂轮进行抛光。
3发电机励磁滑环的养护
3.1在进行发电机励磁滑环负极的研磨抛光处理后，应针对不同情况，对发电机正极的氧化层也进行处理，上述修复工作中由于正极未发现凹槽，所以不需研磨只需用抛光片将正极滑环表面的氧化层除去即可，使其出现本体金属色泽。
3.2正负极励磁滑环处理完成，用试管刷清理励磁滑环通风孔内的积灰，然后用压缩空气进行细致的吹扫，直至无粉尘排出。
3.3为防止在发电机停机期间，励磁滑环表面再次出现氧化层及锈斑，应在干净的打印纸上均匀涂上一层凡士林，将纸裹在发电机正负励磁滑环的表面上，然后用再在打印纸上包裹上一层塑料薄膜，最后用白布带进行包扎。
4防范措施
为了防范此类事件发生，我们必须从以下方面着手：
4.1安装调试阶段应掌握发电机转子集电环与碳刷架的同心度，若发现问题及时调整。
4.2安装施工阶段，应保护正负极铜排的安装,不应使滑环架受力,并防止碳刷架平台安装位置错位，造成碳刷架与滑环表面距离不等，造成碳刷架受力不均。
4.3机组首次启动前，必须要重新检查励磁滑环表面的光洁度，防止氧化层生成，仔细清理滑环表面的防护油脂，特别对滑环冷却孔也要进行认真清理。
4.4机组运转过程中，应认真巡视发电机转子集电环的运行情况，若发现滑环与碳刷间有火花产生就要弄清火花产生原因，争取尽快处理。机组运转过程中，在确保安全前提下，在进行碳刷电流密度分布测试的同时，也要组合式碳刷进行抽检，若发现碳刷接触面处有凹凸不平时，应同时分析碳刷电流分布密度是否发生变化，并进行综合分析，如有必要应尽快安排停机处理。
发电机是发电厂的最重要的设备之一，若发生转子滑环出现凹槽，必将使发电机励磁碳刷运行工况变坏，碳刷与滑环之间产生火花，若不及时进行处理，火花会对滑环表面的灼伤程度越来越大，从而也使碳刷接触面接触越来越坏，火花等级越来越大形成环火，造成发电机滑环报废，发电机被迫停机进行较长时间修复，所以我们要重视这个问题，用较小的努力换取机组的安全稳定运行。
5.对修复工具的后续改进
在多次的滑环修复过程中，虽然取得了良好的效果，但同样出现了诸如工作过程中震动较大，砂轮磨损导致加工后期实际径向进给量变小等问题，经过反复调研，对砂轮磨头进行了必要的改进，方法是用电机直接带动砂轮以取代电机通过皮带带动砂轮的励磁滑环修复磨头，对整个加工系统进行了简化，并且已通过机床装夹假轴模拟滑环盘车的方式进行了模拟修复实验，通过多次对假轴表面人为创伤的修复过程和修复结果表明，新机构可以充分有效的降低工作时的震动，从而从根本上提高修复精度和工作效率。
论文作者:张川
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
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