汽轮发电机碳刷及滑环磨损的解决方法

汽轮发电机碳刷及滑环磨损的解决方法
集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
汽轮发电机碳刷及滑环磨损的解决方法蒙阴县鑫源热电有限公司＃1机组为15MW汽轮发电机组，机组于2005年5月份投入运行，发电机定子额定电流为1031A；空载电流为259A；每个环有四个碳刷，碳刷的尺寸是60mm×32mm×25mm；励磁系统为自励半导体励磁系统；电源取自发电机本身，在发电机出口处接一台励磁变压器，经过半导体整流，经碳刷、滑环接入发电机转子，供给发电机励磁。

1运行状况
机组于2005年5月份投入运行以来，一直存在以下问题。

碳刷磨损十分严重，截止2006年2月份，汽机侧碳刷更换了12
块，发电机东侧的碳刷自运行以来没有更换过一块，而有一个位置的碳刷多次更换，磨损特别快。

每个碳刷承担的电流有较大的偏差，小的0.5A，大的有20A。

电刷表面有划痕，电刷有磨偏现象。

运行过程中，碳刷及滑环的粉尘较多。

滑环因碳刷长期冒火已在表面形成烧伤条纹。

刷辫长期过热变色，有段时间温度达80～90℃。

2问题分析
发电机碳刷和滑环间工作面的磨损有两种：一是纯机械磨损；二是在电流作用下的电气磨损和机械磨损。

2.1纯机械磨损
碳刷和滑环表面相接触，由于弹簧压力作用和材料弹性变形的缘故，使直接接触部分互相嵌入。

当相对滑动时，因摩擦作用而形成磨损。

如果碳刷颗粒细软，则碳粉易被沾在滑环表面，使滑环成为具有亮滑的石磨镜面，碳刷的磨面也很光滑，两者的机械磨损都较小。

但如果碳刷颗粒粗硬，或含有如金刚砂之类的硬质颗粒，则必然会使机械磨损大大增加。

同时由于碳刷中含有少量的碳化铁、碳化硅即金刚沙灰粉，以提高电刷的耐磨性能，但也会使集电环表面拉成沟槽，一旦形成沟槽对发电机的危害极大。

碳刷是非金属导电材料，电阻系数大，是铜的400
倍。

电阻产生的能耗高；持续的滑动摩擦导电产生的接触电阻、机械摩擦热耗，加上电刷的电阻能耗转化为高热易使弹簧失压及导线老化，引起接触不良、产生火花，严重影响发电机正常运行；
2.2在电流作用下的电气磨损和机械磨损
在电流作用下的电气磨损，是由于电弧高温和放电等因素的作用，使极面材料受到损坏的情况。

由于电气磨损影响极面，所以也会对机械磨损的程度产生影响。

由于电流通过碳刷和滑环的接触面，且其直接传导的部位不断变动，电流密度又很大，使一些点温度很高；又由于电弧的高温作用，会使两侧极面局部熔化、脱落，金属会变成金属蒸气，碳刷则结构松化，受氧化腐蚀而脱落，此即电气磨损的表现。

但是，极性不同，磨损情况是不一样的。

在电弧作用下，阳极（正极）表面局部灼热而蒸发出“金属蒸气”，使阳极表面损蚀，这叫“阳极蒸发”；阴极（负极）因受正
离子撞击和高温作用发射电子，使阴极表面也遭受破坏，这叫“阴极粉化”。

由于阳极蒸发和阴极粉化的作用，碳刷和滑环由于电流方向不同会出现极性差别。