600 MW 汽輪發(fā)電機集電環(huán)運行分析

吳 昊

（神華國華太倉發(fā)電機有限公司，江蘇太倉 215433）

1 概述

某公司7 號機系上海電氣電站設備有限公司上海發(fā)電機廠引進美國西屋公司技術制造的QFSN-600-2 型水氫氫冷卻形式發(fā)電機，額定容量667 MVA，額定電壓20 kV，Y 結構。7號發(fā)電機發(fā)現集電環(huán)溫度不均勻現象，于是開始了排查分析工作，通過對比8 號發(fā)電機集電環(huán)均流度，發(fā)現兩者偏差較大。最終通過調整和更換彈簧的方式，實現了平衡均流度的效果。

2 設備檢查情況

（1）發(fā)電機集電環(huán)風扇及通風情況。兩集電環(huán)配有1 個離心風扇，提供足夠的冷卻風量，帶走兩集電環(huán)、碳刷等產生的熱量。從檢查情況看，7 號發(fā)電機集電環(huán)進風溫度約34 ℃，出風溫度約43 ℃，冷卻空氣清潔，無碳粉、塵沙、油漬水蒸汽等污粘物質，冷卻風溫及熱風溫升均在正常范圍內。

（2）發(fā)電機振動情況。發(fā)電機軸系振動情況較好，沒有超過規(guī)定報警值等現象。7 號發(fā)電機的8 號軸瓦水平、垂直振動超出期望值80 μm，沒有超過報警值125 μm。9 號軸瓦水平振動在期望值之間徘徊。

（3）勵磁電流定期測量情況。測量發(fā)電機軸電壓、軸瓦絕緣未發(fā)現異常，均在合格范圍內。但每組刷握電流分布不是很均勻，7 號發(fā)電機勵磁滑環(huán)刷握電流分布同8 號發(fā)電機集電環(huán)刷握電流分布相比離散度較大，7 號發(fā)電機正負滑環(huán)電流分布是：正滑環(huán)R2-2、G2-2、D2-2、E2-2 等4 個刷握流過的電流較小，R2-1、G2-1、D2-1、E2-1、H2-1、K2-1 等刷握流過的電流較大，負滑環(huán)除B2-1 刷握電流較小外，其余刷握均流度較好。8 號發(fā)電機正負滑環(huán)電流分布很均勻。

（4）紅外成像情況。7 號發(fā)電機集電環(huán)（正環(huán)）溫度分布不均勻，而且滑環(huán)表面溫度已接近120 ℃，碳刷和滑環(huán)接觸點甚至達到154 ℃，正環(huán)中間明顯有一條發(fā)熱痕跡，負環(huán)顏色相對比較均勻。

3 原因分析

（1）造成碳刷間電流分布不均勻的原因很多，例如，碳刷接觸面研磨不良，與集電環(huán)未完全接觸；碳刷壓力不均勻；碳刷接觸面不干凈；集電環(huán)表面凹凸不平；彈簧與碳刷間失去絕緣，彈簧因流過電流而發(fā)熱變軟，失去彈性；碳刷、銅辮和刷架間的連接松動；碳刷在刷握內搖擺或動作卡澀；碳刷通流回路接觸電阻大，造成與其他碳刷的負荷分配不均勻；使用的碳刷品牌批次不符合要求等。

（2）7 號發(fā)電機集電環(huán)排除以上原因后，通過試驗發(fā)現，人為對個別碳刷進行施加壓力，電流大小隨壓力變化而變化，說明彈簧壓力可以改變電流，通過調整或更換彈簧的方式可以實現平衡均流度的效果。碳刷的壓力是（200～300）g/cm2，各碳刷壓力應均勻，差別應＜10%。

（3）碳刷的品質和批次很重要，盡量選用同批次、同品牌的碳刷。為了避免碳刷混用造成的危害，7 號機組運行時利用晚間負荷低谷時進行大面積碳刷更換工作。更換時，維護人員聯系好運行人員，控制更換碳刷的發(fā)電機勵磁電流在（1800～2000）A，碳刷更換前后集電環(huán)的溫度控制在100 ℃以內。更換正極的一半碳刷，更換后經過2 h，將新更換的刷握逐個拿出，將碳刷和滑環(huán)接觸面較光處用金相砂紙磨去一些，幫助碳刷和滑環(huán)盡快建立起良好的接觸面。在此期間，每30 min 檢查碳刷均流及集電環(huán)溫度。直至碳刷的均流和紅外熱像檢測情況皆正常后，聯系運行人員取消該臺機組勵磁電流的控制，再觀察一段時間后方告完成。原因分析及處理方法，見表1。

表1 原因分析及處理方法

4 總結

為了防止發(fā)生集電環(huán)-電刷裝置的燒損事故，一方面需要在設備本身進行改進提高，提高設備的本身質量。另一方面就是要加強設備的運行維護與管理，進而避免更大的運行事故的發(fā)生。