王明达
国电建投内蒙古能源有限公司 内蒙古 鄂尔多斯市 017200
摘要：某热电有限公司自机组投运以来，陆续发现汽机发电机接地碳刷因磨损、断裂而发生故障，而接地碳刷因接触不良、磨损，有可能造成集电环烧坏的情况，针对该问题，通过现场查看接地碳刷结构，分析可能存在的原因，及调取大量同类型问题进行分析研究，并制订了改造方案和计划，在最快时间解决了该问题，保证机组的长期安全稳定运行。
关键词：接地碳刷；安全隐患；改造；降本增效；
前言
本厂汽机发电机接地碳刷运行中发现频繁出现跳动甚至断裂的现象，且接地刷的所处位置空间狭小，刷握的接线方式设置不合理，更换碳刷时工作非常不便。为了增强电力系统的安全可靠性和经济性，结合本厂实际，通过对汽机发电机接地碳刷刷握和接线方式的改造，从而彻底解决接地碳刷频繁故障和安全隐患等诸多问题。
一、冶金企业发电机组汽轮机组主要辅机概述
1.汽轮机组辅机优化运行的意义
在冶金企业发电机组中，汽轮机组是一个有机高效的整体。汽轮机组的运行是一个非常复杂的过程，需要先用锅炉把煤等化学能物质加热成蒸汽，再高速把蒸汽经喷嘴送进汽轮机组，从而实现蒸汽的动力与为推动汽轮机组工作的机械能之间的转化。在实际工作中，我们通过观察一些运行指标来判断汽轮机组的运行情况，通过有效的提升这些指示，可以优化并保障汽轮机组实现高效节能安全的运行。对冶金企业发电机组企业的生产意义重大。汽轮机组是关系到冶金企业发电机组总体效益的重要设备，只有汽轮机组设备高效、安全、可靠的运行，冶金企业发电机组才能实现整体效益的提升。汽轮机组的运行是一个非常复杂的过程，需要先用锅炉把煤等化学能物质加热成蒸汽，再高速把蒸汽经喷嘴送进汽轮机组，从而实现蒸汽的动力与为推动汽轮机组工作的机械能之间的转化。
2.概述
汽轮机组是一个有机高效的整体，它主要由凝汽设备、抽气设备和冷却设备组成。汽机辅机是治金企业发电机组中非常核心的设备，下面对汽轮机组的组成设备进行一下简要介绍：(1）凝气设备。凝气设备是由凝汽器、循环和凝结水泵以及抽气装置等组成的一个整体机组。它的主要通过在汽机排气口建立真空来提高汽机循环热效率,通过回收工质形成循环并对补给水和凝结水实行真空除氧，一旦负荷情况改变能够及时回收排汽及疏水。如果凝汽器中一旦有空气或有不能凝结的气体进入凝气设备的运行安全就会出现问题，运行效率也会随之降低。（2）抽气设备。抽气设备因不同的工作原理可以分为射流式抽气器和容积式真空泵两种。射流式抽气器又分为射汽式和射水式两种抽气器。两者相比射水式抽气器系统相对简单易操作运行维护方使比较经济，但占地面积大而且比较费水，需要配置专用的水泵。容积式真空泵也有离心式和液环式两种。横流塔运行管理比较方便，而且可以有效地节约基础建设投资成本，虽然占地面积比较大，但在现在的冶金企业发电机组中应用的还是比较广泛的。
二、接地碳刷的作用
发电机接地碳刷的作用主要是∶消除大轴对地的静电电压∶发电机在运行中大轴受漏磁作用，产生悬浮电位，由于发电机中各轴承的绝缘不全，例如∶立式水轮机仅靠推力轴承绝缘垫绝缘，其他轴承与大轴间只有不到1mm的油膜间隙，在悬浮电位的作用下，必然对轴瓦击穿放电，对轴瓦造成电击侵蚀，同时使润滑油劣化进一步恶化轴瓦的运行环境;供转子接地保护装置用∶如果转子发生绝缘损坏，同转子短接，如果没有接地碳刷的作用，很难检测转子的一点接地，更难避免发生多点接地的造成层间或相间短路;供测量转子线圈正，负极对地电压用。
三、现状调查、原因分析及改造方案
汽机发电机接地碳刷缺陷发生的数量进行了统计，结果如表1。
.png)
经过表1的数据分析，发现每月接地碳刷发生故障的次数基本不变，但远高于设计寿命一年。通过分析对比碳刷更换记录，对造成汽机发电机接地碳刷故障的原因进行了调查∶调查一∶碳刷磨损、断裂。多种原因导致碳刷与滑环接触面缺损、甚至出现碳刷部分断裂的现象。分析对比2017年9月前碳刷故障原始记录，8次故障是由于其相关因素引起的，占故障总数的80%。调查二∶碳刷接触不良，在刷握内跳动。安装不到位，弹簧压片没有压紧导致接地碳刷在刷握内跳动造成接触不良。分析对比2017年9月前碳刷故障原始记录，2次故障是由于其相关因素引起的，占故障总数的20%。
由此得出以下汇总∶
.png)
调查结果∶碳刷磨损、断裂占故障总数的80%，是问题的症结。且接地碳刷故障率过高，增加了检修人员的维护成本，也严重威胁机组的安全稳定运行。为此我们需要研究出一套可以解决这一问题的改造方案，改造后应保证汽机发电机接地碳刷使用寿命达到设计值一年。通过调查得出如下结论∶导致汽机发电机接地碳刷损坏的主要因素是结构设计有问题。因此只要参考故障率符合要求的机组，参考其接地碳刷结构设计，寻求到一种好的改造方法，就可以较好地降低汽机发电机接地碳刷故障率。在确定问题要因后，制定了相应的解决方案。计划分两次，在两台机组周末停机期间，对汽机发电机接地碳刷进行改造，从而彻底解决接地碳刷频繁故障的问题。
.png)
四、接地碳刷改造安装步骤
1.准备工作∶整体拆除原先的接地碳刷刷握。原先的刷握距离转子距离很大，且只靠一个螺丝固定刷握，极易因螺丝松动造成接地碳刷跳动。刷握改造∶接地碳刷固定螺丝所在部分相对于刷握整体向上移动，通过改造使刷握与转子间隙从原先的2cm缩短至3~5mm范围内。接地碳刷刷辫改造∶接地碳刷刷辫的接地螺丝进行改造分离，方便接地碳刷的更换。原先接地碳刷的接线和接地电缆，采用同一个螺丝固定，现将接地碳刷刷辫的接地螺丝进行改造分离。
2.改造后效果对比测试。在接地碳刷改造后，经过2个月的观察统计，汽机发电机接地碳刷未发现有异常磨损、断裂、接触不良的现象，这说明我们对汽机发电机接地碳刷的改造取得了成功并彻底解决了这一顽固问题。
3.改造后经济效益。原先一套机组一年内接地碳刷故障发生次数基本为16次，设计一年更换次数为一次。如不进行改造，一年内2台汽机发电机需多更换碳刷的经济损失为∶
50*15*2=1500元。
若因接地碳刷接触不良导致轴瓦烧损、机组跳闸。轴瓦维修时间至少为一周，燃气电厂的上网价格为，按照顶峰机组一周运行时间为80h计算，那么如果发生一次轴瓦烧损、机组跳闸的情况将直接带来的经济损失达∶
0.571*2000*80+200*100*80-4000*2.7*80=209.6万元。
另外，更换一次碳刷以及更换之后需增加巡检次数，这些都大大增加了检修人员的工作量，增加了人员成本。
结束语
本次改造解决了汽机发电机接地碳刷故障率高和安全隐患的问题，节约了检修费用，并深刻体会到认真学习好专业知识并运用到生产工作中，才能有效地解决实际问题，也为今后处理类似问题积累了经验，降本增效，为机组安全、经济、稳定运行做出新的贡献。
参考文献：
[1]王建涛，张法朝，赵乾，等.汽轮发电机碳刷故障引起轴电流报警原因分析和应急处理[J].大电机技术，2016（3）：46-49.
[2]丁鑫，许震.发电机轴接地装置的改造[J].电力安全技术，2017，19（7）：64-65.