發(fā)電機碳刷打火的原因分析及預(yù)防措施

郭藝丹

【摘 要】本文對發(fā)電機轉(zhuǎn)子碳刷打火的原因進(jìn)行了充分的分析，并制定了詳細(xì)實用的處理措施，對有刷發(fā)電機的安穩(wěn)運行起到了較大的作用。

【關(guān)鍵詞】碳刷；打火；原因分析；預(yù)防措施

發(fā)電機轉(zhuǎn)子及勵磁機的碳刷在運行過程中極易出現(xiàn)打火現(xiàn)象。輕者造成碳刷發(fā)熱，嚴(yán)重時造成刷握燒毀、刷辨燒斷，甚至灼傷轉(zhuǎn)子表面，轉(zhuǎn)子表面被灼傷后又使碳刷打火加劇，形成惡性循環(huán)。某公司熱電廠開工后，2#有刷發(fā)電機曾發(fā)生過勵磁機嚴(yán)重打火被迫停機的事故。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：刷架及刷握被燒熔、變形，只得重新加工更換。

發(fā)電機勵磁碳刷頻繁出現(xiàn)打火在各個電廠的運行生產(chǎn)中是常見的現(xiàn)象，也是令人頭疼的老問題，嚴(yán)重干擾了發(fā)電機正常運行。因此，找出引起碳刷打火的主要原因，并采取相應(yīng)的措施，是維護發(fā)電機安穩(wěn)長優(yōu)運行的有力保障。

1 碳刷的結(jié)構(gòu)及工作原理

碳刷呈長方體，一端帶有銅絲制成的刷辨。發(fā)電機運行時，碳刷安裝在刷架的刷握內(nèi)，可上下移動，碳刷上部用彈簧壓緊，底部緊貼轉(zhuǎn)子的滑環(huán)表面，刷辨用螺絲與刷架連接。每個刷架安裝兩組碳刷，每組兩個。每極安裝兩個刷架，固定在機殼上，通過電纜接受勵磁電流。

碳刷的主要成分是石墨，石墨有很良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及潤滑性能，發(fā)電機組在運行時，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的，碳刷在壓簧的作用下始終與滑環(huán)緊密接觸。勵磁電流通過碳刷與滑環(huán)的接觸導(dǎo)入發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈，為發(fā)電機提供勵磁，因此稱有刷勵磁。

2 碳刷打火的原因分析

發(fā)電機在運行時，碳刷內(nèi)有很大電流通過，若碳刷與轉(zhuǎn)動的滑環(huán)表面接觸不良，就會產(chǎn)生電阻，引起打火。

某公司熱電廠2#發(fā)電機開始運行時，碳刷工作情況良好。由于正常磨損，碳刷被陸續(xù)更換，開始出現(xiàn)打火現(xiàn)象，將碳刷反復(fù)更換后仍無法消除。2#機停機后，對碳刷和滑環(huán)進(jìn)行了認(rèn)真的檢查。發(fā)現(xiàn)滑環(huán)表面出現(xiàn)凹槽并有灼傷痕跡，碳刷有損傷，個別壓簧彈性減弱，碳刷型號與開始使用的不同，硬度和尺寸偏大。為了找出打火的原因消除打火現(xiàn)象，對滑環(huán)表面進(jìn)行了處理，并向廠家定購了一批型號適和的碳刷更換。開機后打火現(xiàn)象明顯減少。通過對不同型號碳刷的試驗和現(xiàn)象的分析，認(rèn)為造成碳刷與滑環(huán)接觸不良主要有以下原因：

2.1 碳刷型號選擇不當(dāng)

不同型號的碳刷，其大小、材質(zhì)、硬度不盡相同。過硬的碳刷會損傷滑環(huán)，與滑環(huán)接觸時易產(chǎn)生跳動，從而引起接觸不良造成打火；碳刷太軟，磨損過快，增加耗損。碳刷過大，在刷握內(nèi)不能自由移動，產(chǎn)生阻滯，不能與滑環(huán)良好接觸，過小，碳刷在刷握內(nèi)晃動，引起接觸不良。

2.2 碳刷研磨質(zhì)量差

碳刷在使用之前，應(yīng)進(jìn)行研磨，使碳刷底部磨出弧度，碳刷的寬窄、厚度也應(yīng)與刷握相匹配。當(dāng)碳刷的研磨質(zhì)量不好，就會使碳刷在刷握內(nèi)形成卡澀現(xiàn)象，影響碳刷的自由移動，造成碳刷與滑環(huán)接觸不良，從而產(chǎn)生打火。

2.3 刷架與刷握調(diào)整不當(dāng)

刷架應(yīng)與滑環(huán)表面平行，刷握與滑環(huán)垂直且距離保持4mm。刷握應(yīng)無變形，內(nèi)壁應(yīng)光滑，碳刷在刷握內(nèi)無阻礙。若調(diào)整不好，會造成碳刷與滑環(huán)之間接觸不良，引起打火。

2.4 壓簧調(diào)整不當(dāng)

調(diào)整壓簧壓力，不能過于松動或過緊。過松碳刷與滑環(huán)接觸不好，過緊則影響碳刷在刷握內(nèi)的自由移動，增加了與滑環(huán)的摩擦，引起過熱，使滑環(huán)表面氧化，電阻增大，引起打火，打火進(jìn)一步增高溫度，加快了氧化速度，形成惡性循環(huán)。嚴(yán)重時甚至將刷辨燒斷、刷握燒熔。另外，壓力過大，碳刷沒有緩沖，極易振碎。

2.5 機組振動過大

發(fā)電機轉(zhuǎn)子滑環(huán)表面振動直接影響碳刷與滑環(huán)接觸，使滑環(huán)表面產(chǎn)生毛刺。振動會使滑環(huán)與碳刷接觸不良而發(fā)生打火現(xiàn)象，振動也會造成碳刷和壓簧損壞。以2#機為例，3瓦明顯比4瓦振動大，位于3瓦上的碳刷打火現(xiàn)象頻繁產(chǎn)生，而4瓦上的碳刷則基本沒有打火現(xiàn)象，由此可見，振動是產(chǎn)生打火現(xiàn)象的主要原因之一。

2.6 運行維護不當(dāng)

發(fā)現(xiàn)碳刷輕微打火時，應(yīng)加強巡檢，及時調(diào)整或更換過短和接觸不好的碳刷。調(diào)整更換時，應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，如果處理不當(dāng)，將會造成大面積的火花，甚至環(huán)火。

2.7 各種因素組合影響

從以上可以得出：碳刷打火現(xiàn)象是由多種因素造成的，個個因素之間彼此影響，共同作用，從而造成打火現(xiàn)象。

3 預(yù)防措施

在有刷勵磁發(fā)電機組中，碳刷打火現(xiàn)象非常普遍，給發(fā)電機維護保養(yǎng)帶來了很大的困難，也嚴(yán)重影響著安全生產(chǎn)，通過以上原因分析，為預(yù)防碳刷產(chǎn)生打火現(xiàn)象，應(yīng)采取以下具體措施：

3.1 嚴(yán)格選擇與發(fā)電機匹配的碳刷

根據(jù)發(fā)電機及碳刷的技術(shù)資料，嚴(yán)格選用適當(dāng)規(guī)格的碳刷，確保碳刷的材料、質(zhì)地、規(guī)格與發(fā)電機相匹配。

3.2 把好碳刷研磨關(guān)

碳刷安裝使用前，要精心研磨，務(wù)必做到每個面都仔細(xì)研磨，使碳刷在刷握內(nèi)能自由移動，無卡澀現(xiàn)象，尤其是與滑環(huán)的接觸面要磨出相應(yīng)的弧度。

3.3 認(rèn)真調(diào)整刷架與刷握的間距

每次開機前，對2#發(fā)電機的刷架及刷握進(jìn)行認(rèn)真的檢查和調(diào)整，確保刷握內(nèi)壁光滑，碳刷在刷握內(nèi)無阻礙，刷握與滑環(huán)垂直并且保持間距為4mm，針對變形刷握應(yīng)及時更換。

3.4 檢測電流和溫度

定期用鉗型電流表測量各碳刷的電流分擔(dān)是否均勻，每塊碳刷工作電流為20A～100A。用紅外線測溫儀測量碳刷有無過熱現(xiàn)象，碳刷正常運行溫度一般為50～80℃，如有異常應(yīng)及時更換。

3.5 精心維護

發(fā)電機在運行過程中，要精心維護，排除振動現(xiàn)象，掌握碳刷的磨損情況，調(diào)整壓簧的壓力要均勻，及時更換廢舊碳刷；發(fā)現(xiàn)碳刷打火現(xiàn)象及時處理，避免事態(tài)進(jìn)一步發(fā)展，造成發(fā)電機停運。

4 結(jié)論

發(fā)電機勵磁碳刷打火問題，是檢修和維護過程中的薄弱環(huán)節(jié)，必須采取措施防止或消除發(fā)電機碳刷打火現(xiàn)象。通過采取以上措施，經(jīng)過一段時間的觀察和試驗，基本消除了2#發(fā)電機運行過程中的打火現(xiàn)象，為發(fā)電機的正常運行提供了有利的保證。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李斌.發(fā)電機碳刷打火的原因及預(yù)防[J].新疆有色金屬，2013，36（1）：76，79.

[2]王紅偉.發(fā)電機碳刷打火的原因分析和應(yīng)急處理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013（23）：46-47.

[3]葉志剛，劉婕.發(fā)電機勵磁碳刷打火原因分析及處理[J].科技視界，2012（32）：129，144.

[4]彭波.淺談發(fā)電機勵磁碳刷打火的預(yù)防措施[J].石河子科技，2014（3）：11-13.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]