發(fā)電機碳刷滑環(huán)冒火問題是發(fā)電機運行中最常見頑固性故障，盡管這方面的研究一直沒有停止，但卻一直沒有取得實質性的突破。該問題已經成為制約中小容量火力發(fā)電機組穩(wěn)定運行的重大技術難題。

中鋁山西分公司熱電分廠老系統(tǒng)投運后，發(fā)電機曾多次出現(xiàn)過滑環(huán)、碳刷冒火現(xiàn)象，更有甚者出現(xiàn)“團火”，被迫停機處理，對氧化鋁的汽、電供應產生了很大影響。

發(fā)電機碳刷滑環(huán)冒火原因分析

1 發(fā)電機碳刷滑環(huán)冒火形成過程

正常情況下各碳刷所帶電流基本平衡，溫度相差不大。由于某種原因，有的碳刷導電性變小，致使其他碳刷電流急劇增大，如不及時處理，將會導致冒火現(xiàn)象出現(xiàn)。

2 發(fā)電機碳刷滑環(huán)冒火原因分析

發(fā)電碳刷冒火主要分為碳刷、滑環(huán)、其它三方面原因。碳刷方面存在的主要原因是質量不良、阻值過大、選型不對、接觸面有雜質；滑環(huán)方面存在的主要原因是表面灼傷、表面光潔度差；其它方面原因主要包括調整方法不當、現(xiàn)場環(huán)境差、陽極蒸發(fā)、陰極粉化等。

所謂陽極蒸發(fā)、陰極粉化主要是指：當電流通過碳刷和滑環(huán)的接觸面時，直接傳導部位一方面由于滑動接觸式旋轉而不斷變化，另一方面流過此處的電流又很大，造成某些局部點出現(xiàn)溫度升高現(xiàn)象，進而導致兩側極面局部熔化、脫落，金屬會變成金屬蒸汽，碳刷則結構松化，受氧化腐蝕而脫落，此即電氣磨損的表現(xiàn)。

但是，極性不同，磨損情況是不一樣的。在電弧作用下，陽極（正極）表面局部灼熱而蒸發(fā)出“金屬蒸汽”，使陽極表面損蝕，這叫“陽極蒸發(fā)”；陰極（負極）因受正離子撞擊和高溫作用發(fā)射電子，使陰極表面也遭受破壞，這叫“陰極粉化”。

3 發(fā)電機碳刷滑環(huán)冒火的傳統(tǒng)處理工藝及利弊分析

傳統(tǒng)發(fā)電機碳刷滑環(huán)冒火處理手段主要靠手摸和眼觀。手摸即通過觸摸來感知碳刷溫度，眼觀即通過肉眼來判別碳刷冒火情況、判別冒火等級。發(fā)現(xiàn)碳刷溫度較高后，采取調整碳刷壓力、用白棉布沾取酒精擦拭滑環(huán)、將碳刷拆下后接觸面重新打磨以及更換出現(xiàn)破碎燒傷的碳刷等方法來處理。

如果沒有找著真正的原因或處理不當，剛換好的碳刷可能運行半個小時左右便會相繼出現(xiàn)冒火、接觸面變毛糙等現(xiàn)象，更有甚者，主值人員離不了發(fā)電機現(xiàn)場，需要不停地進行處理，這種情況愈演愈烈，最終發(fā)電機被迫停機。

“兩測兩磨法”發(fā)電機碳刷滑環(huán)新工藝研究

1 實際發(fā)現(xiàn)與改進

隨著檢測手段的不斷完善，首先在值班室配備了測溫儀，對發(fā)電機碳刷、滑環(huán)進行溫度測試，設備運行有了準確的數據參考，消除了傳統(tǒng)經驗判斷的隨意性；隨后又配備了交、直流兩用鉗形電流表，通過對碳刷電流測試，用數據為指導，進一步配合壓力調整，實現(xiàn)了發(fā)電機碳刷調整質的飛躍。

在調整碳刷過程中， 暴露出碳刷不帶電流的問題。 實踐發(fā)現(xiàn)：不帶電流的碳刷往往都存在接觸面有油污或碳刷本身材質中存在雜質，碳刷接觸面出現(xiàn)燒傷痕跡等問題。經過打磨碳刷接觸面后，發(fā)現(xiàn)碳刷接帶電流能力明顯提高。

當碳刷滑環(huán)出現(xiàn)冒火時，用測溫測流法找出溫度高、不帶電流的碳刷，采用磨碳刷方法處理，打火仍不能消除的，則認為是滑環(huán)問題，需停機處理。但在運行中，我們通過多次試驗，用砂紙打磨滑環(huán)表面，能使滑環(huán)表面溫度降低，并消除打火現(xiàn)象。

2 “兩測兩磨法”新工藝主要內容

“兩測兩磨法”新工藝核心內容：兩測、兩磨。兩測：測溫度、測電流；兩磨：磨碳刷、磨滑環(huán)。實際工作中分四個步驟來進行，具體如下：

1）測溫度

每天用測溫槍對每臺機碳刷、滑環(huán)的溫度逐一進行測量。經多次試驗、總結，夏天滑環(huán)溫度不超過60℃，碳刷溫度不超過80℃；冬天滑環(huán)溫度不超過50℃，碳刷溫度不超過70℃，超過這個溫度，就要分析原因，進行處理。

在同一極上有一塊碳刷溫度高，首先看這塊碳刷壓力是否過大，可適當放松；如果這塊碳刷放松后又出現(xiàn)打火現(xiàn)象，則需用測流法調整。

2）測電流

運行中用交、直流鉗形電流表直流擋逐一測量各碳刷是否帶有電流，調整各碳刷所帶電流基本一致。因空氣中雜物、油污等影響，在有些碳刷表面附著，就有可能使某塊碳刷帶不上電流。

3）磨碳刷

用測流法逐一查出不帶電流的碳刷，拔出后用砂紙打磨碳刷接觸面，放進去加一適當壓力，將收到良好的效果。

4）磨滑環(huán)

用磨碳刷方法處理后，如果效果不明顯，則有可能是滑環(huán)出現(xiàn)了電腐蝕，這就需要對滑環(huán)進行處理。運行中，將白布折成多層，然后，將水砂裹在外面，逆著滑環(huán)旋轉方向打磨。墊多層白布的目的是保證接觸滑環(huán)是一個平面，不會造成滑環(huán)凹凸不平，打磨一定時間后，用測溫槍比較打磨前后的溫度明顯降低，打火現(xiàn)象明顯減少或徹底消除。

實施效果評價

采用“兩測兩磨法”處理發(fā)電機碳刷滑環(huán)冒火故障，中鋁山西分公司熱電分廠老系統(tǒng)在線運行6臺機組現(xiàn)冒火現(xiàn)象得到了有效遏制。從2007年3月份至今，未發(fā)生過一次因發(fā)電機碳刷滑環(huán)冒火導致發(fā)電機停機現(xiàn)象。發(fā)電機發(fā)電力率指標逐步得到優(yōu)化，為分公司整個電力穩(wěn)定生產、聯(lián)網力率指標任務完成奠定堅實基礎。

結束語

以上是對中小容量火力發(fā)電機組運行中碳刷滑環(huán)冒火故障的診斷預處理技術探討，本文著重強調了碳刷滑環(huán)冒火故障的發(fā)生機理和在實際工作中摸索出來的有效做法。希望通過對發(fā)電機碳刷滑環(huán)新工藝應用，達到增強發(fā)電機運行穩(wěn)定性、電力系統(tǒng)安全經濟運行目的。

本文編自《電氣技術》，標題為“中小容量火力發(fā)電機組運行中碳刷滑環(huán)冒火故障診斷與處理”，作者為吳建明。