發(fā)電機(jī)集電環(huán)及刷架裝置改造
1 問(wèn)題的提出
海勃灣發(fā)電廠#2發(fā)電機(jī)系北重生產(chǎn)的QFS-100-2型汽輪發(fā)電機(jī)，自投產(chǎn)以來(lái)，經(jīng)常發(fā)生碳刷燒紅、集電環(huán)溫度高的不安全事件，碳刷最高溫度達(dá)240℃，集電環(huán)最高溫度達(dá)180℃。改造以前采取應(yīng)急的辦法主要是架設(shè)冷卻風(fēng)機(jī)，降低發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷，鑒于蒙西電網(wǎng)缺電嚴(yán)重，上述問(wèn)題如得不到解決，將嚴(yán)重危脅蒙西電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2 原因分析
結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，通過(guò)認(rèn)真細(xì)致的分析，認(rèn)為引起#2發(fā)電機(jī)碳刷、集電環(huán)溫度高的原因主要有以下幾方面：①集電環(huán)材質(zhì)存在問(wèn)題。②碳刷材質(zhì)及分布結(jié)構(gòu)不合理。③通風(fēng)道設(shè)計(jì)不合理。
3 改造方法
針對(duì)以上原因，我們吸取了國(guó)內(nèi)外大型機(jī)組的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性的對(duì)集電環(huán)、刷架裝置進(jìn)行了改造，方案如下：
3.1 集電環(huán)刷架裝置改造
集電環(huán)刷架裝置改造采用當(dāng)今300～600MW機(jī)組通用的插拔式刷握，電刷采用英國(guó)摩根公司生產(chǎn)的碳刷，集電環(huán)采用帶有自通風(fēng)表面冷卻的新結(jié)構(gòu)，集電環(huán)的內(nèi)外徑尺寸導(dǎo)電環(huán)截面積、中心高尺寸與原機(jī)設(shè)計(jì)尺寸相同，整個(gè)裝置為開(kāi)啟式。
3.2 集電環(huán)改造
3.2.1 集電環(huán)的材料選擇。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件為集電環(huán)材料。該材料是專用生產(chǎn)集電環(huán)的必須用料，有良好的韌性，較高的強(qiáng)度和耐磨性，經(jīng)先進(jìn)嚴(yán)格的熱處理工藝和生產(chǎn)加工工藝，對(duì)集電環(huán)的機(jī)械性能等均做出了嚴(yán)格的要求，材料的選擇對(duì)集電環(huán)的耐磨性和機(jī)組運(yùn)行的可靠性至關(guān)重要。
3.2.2 集電環(huán)的結(jié)構(gòu)改造。集電環(huán)表面加工成螺旋溝槽以確保碳刷與集電環(huán)之間可靠接觸，有效排除碳粉，集電環(huán)設(shè)有斜流式軸向通風(fēng)孔和與螺旋槽相通的徑向通風(fēng)孔。加強(qiáng)集電環(huán)表面和環(huán)體通風(fēng)冷卻，以充分降低集電環(huán)和碳刷的溫度。
3.2.3 絕緣筒改造。采用耐高溫絕緣性能好的絕緣材料，具有可靠的絕緣性能和良好的機(jī)械性能。絕緣筒與集電環(huán)均采用熱套方法，配合緊量合適，確保機(jī)組安全可靠運(yùn)行。
3.3 插拔式刷握及電刷改造
3.3.1 每個(gè)集電環(huán)配有6組插拔式刷握，每臺(tái)兩個(gè)集電環(huán)配有12組插拔式刷握，與#2機(jī)不同的是：每個(gè)插拔式刷握均采用4刷，而不采用4×3刷和2×4刷的方法，這樣有效防止了電流分配不均，發(fā)熱程度不一樣的現(xiàn)象，并且降低了每個(gè)電刷電流密度，同時(shí)也降低了電刷的溫度，電刷仍然采用25.4×38.1的規(guī)格，和#2機(jī)一樣。
3.3.2 刷握手柄采用人性化較強(qiáng)的形狀，操作起來(lái)手感好，材料選用耐電壓、防老化、不易燃、絕緣好、機(jī)械性能較好的SMC增強(qiáng)模塑料壓制。
3.3.3 碳刷采用英國(guó)摩根公司生產(chǎn)的碳刷，該種碳刷電氣、物理性能穩(wěn)定，摩擦系數(shù)較小的引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的碳刷，選用質(zhì)量好的碳刷對(duì)降低接觸電阻，降低電氣損耗和摩擦損耗十分重要，同時(shí)也是降低集電環(huán)運(yùn)行溫度的十分重要環(huán)節(jié)。
3.3.4 橫壓彈簧采用優(yōu)質(zhì)的合金材料，嚴(yán)格熱處理工藝，使橫壓彈簧的彈力嚴(yán)格控制在碳刷工作的技術(shù)要求的范圍內(nèi)。
3.4 刷架裝配改造
3.4.1 刷架是由導(dǎo)電環(huán)與把合板構(gòu)成左右兩瓣，兩瓣用同螺絲把合柱銷定位。導(dǎo)電環(huán)采用優(yōu)質(zhì)的T2導(dǎo)電環(huán)。該結(jié)構(gòu)使用戶在不拆卸勵(lì)磁機(jī)的情況下進(jìn)行刷架拆裝。
3.4.2 刷架采用整體鋼支架連接，并固定在刷架底架上。
3.4.3 刷座與導(dǎo)電環(huán)采用銅螺釘把合連接。
3.4.4 插拔式刷握與刷座采用楔形并相互配研，配研后打上標(biāo)記，嚴(yán)格配對(duì)使用。
3.4.5 插拔式刷握與刷座均鍍銀。鍍銀后整體刷涂先進(jìn)的固體薄膜保護(hù)劑，防止氧化。
3.4.6 刷架裝配用絕緣板對(duì)地絕緣。
3.4.7 刷架兩側(cè)設(shè)有絕緣檔板，防止操作人員接觸帶電體。
4 改造效果
海勃灣發(fā)電廠#2發(fā)電機(jī)集電環(huán)及刷架改造后，效果相當(dāng)明顯，集電環(huán)溫度由最高時(shí)的240℃下降到現(xiàn)在的70℃，碳刷溫度由最高時(shí)的180℃下降到現(xiàn)在的90℃，保證了機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，既節(jié)約了大量材料費(fèi)、維護(hù)費(fèi)，又使運(yùn)行、檢修人員維護(hù)量大大下降，每年累計(jì)多創(chuàng)造直接效益912萬(wàn)元。
5 結(jié)語(yǔ)
目前系統(tǒng)內(nèi)其他北重100MW機(jī)組也存在類似問(wèn)題，嚴(yán)重影響著機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)本次發(fā)電機(jī)集電環(huán)及刷架的改造，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為同類型機(jī)組類似問(wèn)題的技術(shù)改造提供了借鑒。
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