图1

图2

如图1所示，滑环磨损部分呈较规则的平行排列，经测量各平行磨损部分顶部与碳刷边重合。
如图2所示，磨损部分顶部呈较规则的矩形，但尾部则呈不规则状。
用手触摸磨损部分，可明显感觉到磨损部分有凸起，其表面呈不规则凹凸。

经现场测量和计算，磨损部分凸起最高达400μm，并且每条磨损带均为顶部最厚，尾部最薄。
我们将磨损带刮下送至检验部门检验，发现其成分为：C、Fe、O、H及部分微量杂质。

经过分析我们认为滑环磨损有以下原因：

（1）滑环表面氧化

机组在投用前停用时间较长，虽然每天都进行盘车，但盘车使转子转动的弧度是相同的，即每隔一天，碳刷在转子滑环表面停留的位置是相同的。
又由于机组所处的环境水汽较大，这样滑环与碳刷接触面部分就出现了氧化，机组停运的时间越长，氧化就越厉害。
久而久之，滑环表面就出现了排列较规则的粒状锈斑。

（2）碳刷质量不过关

碳刷碳粉与胶的混合比例不对，造成碳刷过硬，过硬的结果是碳刷在运行过程中容易崩块，产生较硬的颗粒对滑环表面产生了影响。
我们在前面所检验的磨损带，就是铁锈和碳刷中的碳粉、胶质混合经高温灼烧产生的。

（3）机组现场空气湿度较大

由于武汉石化属沿江企业所处长江边，夏季空气湿度一般在90%以上，极为潮湿，机组长期未运行，滑环等直接暴露在空气当中的金属材质极易氧化。

（1）方法的确定

当滑环表面磨损后，要将滑环表面加工平整。
以前滑环的加工是将发电机转子抽出来，送到机床上进行加工，费时费力。
为了缩短检修工期，我们决定设计并制作专用工具，在不抽出转子的情况下，现场实施滑环表面修复。

（2）设计思路

发电机滑环在发电机端盖和轴承座之间（如图3所示），空间位置狭窄，决定用车床的加工方法对滑环表面进行加工。
根据车床车削原理，要想对滑环表面进行修复加工，必须满足以下条件：滑环应能作回转运动；应有一把刀具沿轴向作直线运动；刀具还应能沿径向作直线运动（如图4所示）。
这样就能实现现场车削，完成滑环表面的修复。

图3 发电机滑环位置示意图

图4 滑环车削示意图

（3）车削方法

为了固定刀具，我们制作了专用刀架和夹刀器（见图5），并利用碳刷架固定孔和轴承箱固定螺丝进行了固定，安装方法见图6。

图5 刀架和夹刀器

图6 安装图

将刀具固定好并手动入刀后，我们启动盘车装置，使滑环与刀具相对运动，这样就使得刀具开始车削滑环，见图7。

图7 现场车削过程图

现场修复后，滑环表面满足要求；刀架和夹刀器制作简单，安装找正方便；修复不必将转子抽出，节省了大量人力和物力，使检修工期由15天缩短为1天，同时避免了转子因拆卸、运输而造成的碰撞和变形。
机组滑环自处理至今运行情况良好再未发现打火现象。

为了防范类似事件再次发生，我们要从以下方面着手：

（1）机组在停机一段时间后投运前，必须检查滑环表面的光洁度，防止氧化层生成（尤其在空气湿度较大的地区），仔细清理滑环表面，特别对滑环冷却孔也要进行认真清理。

（2）机组运转过程中，应认真巡视发电机转子的运行情况，若发现滑环与碳刷间有火花产生就要弄清火花产生的原因，争取尽快处理。
机组运行过程中，在确保安全的前提下，应测试并分析碳刷电流分布密度是否发生变化，如有必要应尽快安排停机处理。

（3）南方地区尤其是沿江、沿海企业，由于空气湿度大，容易发生滑环表面氧化，在每次机组停运时，要对滑环表面进行防氧化处理，建议在滑环表面涂一层凡士林，再用塑料保鲜膜包好。
在机组启动前，应注意必须将防氧化层清理干净。

本文编自《电气技术》，原文标题为“发电机转子滑环现场修复的探讨”，作者为李维。