煙機(jī)機(jī)組電動(dòng)機(jī)本體轉(zhuǎn)子滑環(huán)故障分析

胡志杰

摘要：通過(guò)一起有刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)故障，發(fā)現(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上滑環(huán)和碳刷部分存在缺陷，導(dǎo)致碳刷打火嚴(yán)重電機(jī)停機(jī)故障，并針對(duì)此故障分析原因及應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：電機(jī)轉(zhuǎn)子;碳刷;壓簧;滑環(huán)

1故障現(xiàn)象

1.1電機(jī)運(yùn)行工況及基礎(chǔ)參數(shù)

同步電動(dòng)（發(fā)電）機(jī)是催化裝置中煙機(jī)四機(jī)組系統(tǒng)的重要組成部分。其運(yùn)行工況依據(jù)生產(chǎn)情況決定，本周期內(nèi)絕大部分時(shí)間運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)，發(fā)電功率在500kW-1200 kW之間，期間因蒸汽、機(jī)組原因短周期內(nèi)電動(dòng)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)功率在1000kW-2700 kW之間，電機(jī)勵(lì)磁運(yùn)行電壓在35V-43V之間，勵(lì)磁運(yùn)行電流在85-170A之間。電機(jī)從投運(yùn)至今已運(yùn)行28年。

1.2故障現(xiàn)象

2018年12月25日，電氣人員巡檢至煙機(jī)，檢查電機(jī)碳刷時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)北側(cè)軸負(fù)極端兩個(gè)碳刷與滑環(huán)之間跳動(dòng)打火磨損嚴(yán)重，隨后更換了兩組碳刷，但更換后并無(wú)改善。電氣專(zhuān)業(yè)人員手動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁柜的輸出勵(lì)磁電流，減小其輸出，多次調(diào)整碳刷角度及更換碳刷后，打火和磨損現(xiàn)象仍無(wú)改善，且愈發(fā)加劇，達(dá)到難以控制狀態(tài)。針對(duì)此情況，電氣專(zhuān)業(yè)人員立即停機(jī)檢查，通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)檢測(cè)分析，判斷電機(jī)滑環(huán)嚴(yán)重受損，后軸負(fù)極端滑環(huán)已經(jīng)出現(xiàn)多處凹槽和麻面，碳刷與滑環(huán)表面無(wú)法有效接觸造成嚴(yán)重打火及磨損、跳動(dòng)現(xiàn)象，電機(jī)前軸正極端也出現(xiàn)了較深的溝槽，但表面平整度磨損情況稍好一些。

2處理過(guò)程

依據(jù)電機(jī)滑環(huán)磨損情況分析對(duì)比，現(xiàn)場(chǎng)確定了檢修方案，即將電機(jī)轉(zhuǎn)子抽出外送專(zhuān)業(yè)維修公司對(duì)滑環(huán)進(jìn)行車(chē)削打磨處理。參照廠家提供標(biāo)準(zhǔn)值：轉(zhuǎn)子跳動(dòng)值不超過(guò)0.02mm，滑環(huán)表面光潔度達(dá)到0.4。

2.1滑環(huán)車(chē)修、拋光：

尾端滑環(huán)直徑D=288mm ，寬度b=60mm;聯(lián)軸器端滑環(huán)直徑D=295mm ，寬度b=60mm;利用75強(qiáng)力車(chē)刀進(jìn)行精車(chē)，精車(chē)削速度=50 mm/min，車(chē)削深度1mm，控制進(jìn)給量4*0.5mm，車(chē)削完成后采用打磨、滾壓、拋光等方法，對(duì)滑環(huán)表做進(jìn)一步精細(xì)處理。

2.2車(chē)修后的滑環(huán)尺寸：

車(chē)修后的滑環(huán)外徑尺寸，尾端滑環(huán)直徑D=286mm，聯(lián)軸器端滑環(huán)直徑D= 293mm。兩端滑環(huán)車(chē)修量均為2.0mm，尾端滑環(huán)散熱風(fēng)道深度=0.6mm，聯(lián)軸器端滑環(huán)導(dǎo)散熱風(fēng)道=4.2mm，修復(fù)后滑環(huán)表面平整光滑。

2.3轉(zhuǎn)子跳動(dòng)值測(cè)量

轉(zhuǎn)子兩軸端經(jīng)檢測(cè)跳動(dòng)值為0.01mm，負(fù)極端滑環(huán)外徑跳動(dòng)值偏高達(dá)0.45mm接近于軸頸。外徑整圓切削，車(chē)修后的滑環(huán)跳動(dòng)值低于0.02mm，符合廠家出廠技術(shù)要求。同時(shí)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器端外齒、內(nèi)齒進(jìn)行著色檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)裂紋。

26日晚19：00轉(zhuǎn)子回裝完畢。同時(shí)更換、調(diào)整正極刷握、壓力彈簧、刷桿支架、碳刷共4套;更換負(fù)極碳刷、壓力彈簧、刷桿支架、共4套，調(diào)整負(fù)極刷握4個(gè)。煙機(jī)組滑環(huán)、碳刷處理工作結(jié)束。之后各專(zhuān)業(yè)確認(rèn)正常后，四機(jī)組開(kāi)始進(jìn)行油運(yùn)、低速暖機(jī)，至21：30電機(jī)拖入同步合閘，27日凌晨00：23分，四機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)，運(yùn)行功率2500kW。上午10：30分，電機(jī)改發(fā)電運(yùn)行，發(fā)電功率1000kW。電機(jī)合閘運(yùn)行后，滑環(huán)碳刷之間運(yùn)行無(wú)打火現(xiàn)象，每個(gè)碳刷的運(yùn)行電流、表面溫度基本平衡，前后軸端碳刷運(yùn)行良好。

3故障原因分析

3.1直接原因

3.1.1煙機(jī)四機(jī)組運(yùn)行工況發(fā)生變化，造成電機(jī)軸向位移會(huì)隨工況負(fù)荷變化而變化，致使整個(gè)機(jī)組的振動(dòng)很不穩(wěn)定，從而造成碳刷與轉(zhuǎn)子滑環(huán)長(zhǎng)期運(yùn)行不良，此種工況惡性循環(huán)，使滑環(huán)表面磨損嚴(yán)重產(chǎn)生麻面，滑環(huán)產(chǎn)生電化腐蝕，損壞滑環(huán)表面光潔度，當(dāng)光潔度損壞到一定程度時(shí)，就造成了滑環(huán)表面嚴(yán)重凹凸不平，使碳刷與滑環(huán)接觸不良，一定程度上增大接觸電阻，從而使碳刷發(fā)熱嚴(yán)重，造成碳刷與滑環(huán)之間產(chǎn)生較大跳動(dòng)無(wú)法緊密接觸，引發(fā)嚴(yán)重打火和磨損。

3.1.2碳刷質(zhì)量：不同碳刷的硬度及材料成分不同。如碳刷材料中含有硬度較大的雜質(zhì)，極易在運(yùn)行中通過(guò)與滑環(huán)表面摩擦，破壞滑環(huán)表面。

3.2間接原因

1）恒壓力彈簧壓力不均、長(zhǎng)時(shí)間使用、更換不及時(shí)。現(xiàn)場(chǎng)使用的碳刷恒壓力彈簧不是同一批次，彼此之間壓力會(huì)存在差異，壓力太大會(huì)磨損嚴(yán)重，壓力太小會(huì)接觸不良，加之彈簧彈簧使用壽命過(guò)長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)彈簧疲勞的現(xiàn)象，從而易產(chǎn)生打火、發(fā)熱現(xiàn)象，長(zhǎng)期運(yùn)行便造成滑環(huán)表面光潔度和平整度變差。

2）轉(zhuǎn)子及滑環(huán)長(zhǎng)期高速運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形，滑環(huán)可能會(huì)出現(xiàn)不圓或者偏心，會(huì)使碳刷與滑環(huán)接觸不可靠，在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)碳刷跳動(dòng)打火現(xiàn)象。

3）刷架的中心線不完全垂直于滑環(huán)圓周切面，會(huì)造成碳刷的接觸不良，使碳刷電流偏差增大，增加滑環(huán)的磨損。

4）車(chē)間及班組相關(guān)人員對(duì)電機(jī)碳刷出現(xiàn)異常及缺陷后不夠重視。

4、舉一反三及措施

4.1加強(qiáng)設(shè)備管理工作

4.1.1正確選擇碳刷型號(hào)及恒壓力彈簧，確保同型號(hào)、同廠家，做好做足備件。

4.1.2每日對(duì)發(fā)電機(jī)滑環(huán)、碳刷進(jìn)行檢查，測(cè)量其溫度以及每個(gè)刷辮的電流，確保碳刷與銅辮接觸良好及回路中各螺絲是否上緊，確保刷架角度無(wú)偏差，并建立臺(tái)賬。

4.1.3定期清理刷架灰塵、清理滑環(huán)表面污垢。

4.1.4碳刷磨損到1/2處需進(jìn)行更換，新碳刷使用前需研磨，保證接觸面在70%以上。并建立臺(tái)賬對(duì)每次更換碳刷的時(shí)間點(diǎn)及更換位置進(jìn)行記錄。

4.1.5新壓簧投用前對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，保證各壓簧壓力值在1.3Kg/cm2-1.7Kg/cm2之間，各壓簧壓力差別不超過(guò)10%，并建立臺(tái)賬。

4.1.6檢查碳刷接線應(yīng)良好且無(wú)接地，燒傷和過(guò)熱現(xiàn)象。碳刷應(yīng)壓力均勻，在刷握內(nèi)無(wú)擺動(dòng)，卡住及跳動(dòng)現(xiàn)象碳刷在刷握內(nèi)應(yīng)能夠上下自由活動(dòng)，（一般間隙為0.1～0.2mm），邊緣無(wú)脫落現(xiàn)象，銅辨無(wú)斷股。

4.2由于老機(jī)組使用年限過(guò)長(zhǎng)，車(chē)間已經(jīng)上報(bào)電機(jī)更新計(jì)劃，購(gòu)置電機(jī)備臺(tái)，應(yīng)對(duì)突發(fā)故障，縮短機(jī)組維修時(shí)間。

5、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)催化煙機(jī)這起碳刷部分打火嚴(yán)重，造成電機(jī)停機(jī)故障，總結(jié)了一套煙機(jī)機(jī)組轉(zhuǎn)子滑環(huán)碳刷運(yùn)行檢測(cè)、維護(hù)的有效方法，可靠地控制住碳刷溫度、電流在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)運(yùn)行，鍛煉提高了電氣運(yùn)行人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和維護(hù)技能以及此類(lèi)突發(fā)事件的應(yīng)變能力，對(duì)以后保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行及其碳刷運(yùn)行維護(hù)工作均有較好的指導(dǎo)意義和借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1]于文博.催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)煙機(jī)機(jī)組用能分析及節(jié)能措施[J]化工管理.?2018，（18）：176