第３４卷第１期 ２０１５年２月 红水河 ＨｏｎｇＳｈｕｉ Ｒｉｖｅｒ Ｖｏ１．３４．Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１５ 长洲水电站贯流式机组励磁滑环温度过高的 原因分析及处理 邹小洪 （广西长洲水电开发有限责任公司，广西梧州５４３００２） 摘要：介绍了长洲水电站机组在运行中存在励磁滑环温度过高的问题，全面阐述了机组励磁滑环温度过高的原因、 采取的处理方法及取得的良好效果。 关键词：励磁滑环温度；贯流式机组；长洲水电站 中图分类号：ＴＶ７３７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—４０８Ｘ（２０１５）Ｏｌ一００５６—０４ １概述 长洲水电站位于距广西梧州市上游１２ ｋｍ的浔 江干流上，装有１５台单机容量为４２ Ｍｗ的贯流式 水轮发电机组，总装机容量为６３０ ＭＷ，多年平均发 电量３０．１４亿ｋＷ・ｈ，是一座以发电为主，兼顾航运、 高：①碳刷在长期运行中，出现不同程度的磨损，碳 刷过短、弹簧片张力不够使得碳刷与滑环接触不良； ②碳刷在刷握里出现卡涩现象；③由于碳刷压紧弹 簧片本身过热老化松动、失去弹性等原因，使碳刷与 励磁滑环接触不良，引起碳刷和励磁滑环之间打火， 造成励磁滑环发生电蚀，磨损增大。 灌溉等综合利用效益的大型水利工程。 自２００７年机组相继投运以来，机组运行时多次 出现励磁滑环温度高达１４０￣Ｃ的情况，多台机组在 夏季高温期励磁滑环温度达９０℃以上。另外，在 ２０１１年之前，先后发生了４次机组励磁滑环烧损事 故；发生碳粉过多、励磁滑环打火等缺陷３０多次，全 厂平均每月清扫励磁滑环６～８次。因此，长洲水电 站相关技术部门高度重视，并于２０１０年底开始针对 机组励磁滑环温度过高问题进行加装碳粉吸收装置 及通风冷却装置的技术改造。 ４）由于机械摩擦原因造成。碳刷在刷握内应 能上下自由移动，其间隙应符合产品的规定，碳刷外 形要方正，一般刷握与励磁滑环表面间隙允许范围 在０．１０～０．２０ ｍｍ之内。当刷握与励磁滑环表面间 隙过大时，运行中碳刷不能整体接触励磁滑环，与励 磁滑环呈斜面接触，接触不良，发生机械摩擦造成励 磁滑环过热。 ５）油污和碳粉对励磁滑环的危害。贯流式机 组因其横向布置的形式使得碳粉无法有效排除，碳 粉覆盖在励磁滑环、碳刷、刷握上，影响碳刷、励磁 ２发电机组励磁滑环温度过高的原因 １）励磁滑环室冷却装置故障。励磁滑环室冷 滑环散热；另外当受油器及其管路连接部件出现渗 油并进人滑环室时，在旋转、高温的情况下形成油 雾将使堆积的碳粉形成油泥，恶化励磁滑环、碳刷 却装置故障一般情况为冷却风机故障停转、滑环风 孑Ｌ堵塞、循环风管路断裂等原因导致冷却系统停止 或效率降低，使碳刷与滑环产生的热量不能及时排 出，导致励磁滑环温度升高。 ２）机组励磁系统过负荷，使得碳刷的载流增 大、发热增大。 ３）碳刷与滑环接触不良造成励磁滑环温度过 收稿日期：２０１４—０８—２１ 的运行环境，加速励磁滑环温度的上升。长洲水电 站２Ｆ机组就曾出现因受油器侧大轴与转子螺栓连 接部位渗油，造成２Ｆ机组每两天就需停机进行励 磁滑环清扫。 ６）碳刷本身质量问题引起温度高。更换碳刷 后因碳刷材质不良、导电性能差、使用的型号不符合 作者简介：邹小洪（１９７５一），男，江西贵溪人，技师，主要从事水电站运行技术工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｘｇｘｚｘｈ＠１６３．ｔｏｍ。 ５６ 邹小洪：长洲水电站贯流式机组励磁滑环温度过高的原因分析及处理 要求导致所受应力不同、各碳刷间分流不均，造成碳 刷发热高温。所以在更换碳刷时，在同一个刷架上 更换的碳刷应与使用中的碳刷为同品牌同型号产 品，且一次更换不宜超过单极碳刷总数的１／５，更换 碳刷前，应先打磨碳刷接触面，使碳刷的弧度和滑环 弧度一致。 ７）机组运行工况较差，机组运行时主轴偏心 或震动过大，使得励磁滑环与碳刷的研磨不均匀。 ３碳刷与励磁滑环温度过高的应急 处理 ３．１碳刷与励磁滑环温度过高的处理方法 １）碳刷与励磁滑环在正常冷却条件、正常负 荷下温度应为６０℃一９ＯｏＣ；当发热处于初期，最高 温度不超过１００￣Ｃ、碳刷无过短、环火等异常情况下 的处理：①检查滑环室冷却设备运行情况，可采取加 快滑环室散热的方法，如加设临时风扇；②适当降低 无功负荷，减小励磁电流，降低碳刷的工作电流，减 轻发热；③当部分碳刷存在打火现象时，在遵守碳刷 操作安全程序的前提下，可对打火碳刷进行逐一的 按压、提拉，调整碳刷压力，检查碳刷在刷盒内是否 有卡涩。 ２）当励磁滑环温度达到１２０ｏＣ以上时，只采用 散热和降低无功负荷已经不能维持励磁滑环及碳刷 的正常运行，因为在这种情况下有部分碳刷已经存 在故障，所以此时应该及时拔除故障碳刷，找出改善 碳刷工作条件的方法：①拔除故障碳刷。碳刷发生 电阻增加、弹簧压力减小、卡涩等故障时，会造成励 磁滑环、碳刷温度急剧升高，此时应找出故障碳刷并 将其拔出；查找故障碳刷可以通过红外测温仪测温， 外表观察有无跳动、卡涩，严重打火等异常情况来判 别。拔除故障碳刷时应注意一个刷架一次只能拔出 一个碳刷，然后对温度进行监视；②改善励磁滑环、 碳刷工作环境。可以使用低压气对励磁滑环、碳刷 部位进行吹扫，清除碳粉，然后用洁净的软毛刷取少 量干净的凡士林，均匀地涂抹于励磁滑环或碳刷表 面。涂抹时注意做到少量、多次、均匀。此种方法对碳 刷研磨部位不光滑、碳刷卡涩、无规律跳动原因引起 的励磁滑环发热有很好的效果，因为凡士林使得碳 刷得到很好的润滑，从而使励磁滑环与碳刷之间接 触良好，改善了碳刷的工作条件。 ３．２运行机组碳刷更换处理时注意事项 １）机组在运行中更换碳刷时，值班人员应站 在绝缘垫上，使用绝缘良好的工具，并采取防止短路 及接地的措施；禁止同时用两手触碰发电机励磁回 路和接地部分。 ２）在碳刷更换过程中要带护目镜、穿工作 服，禁止穿短袖衣服；女工还应将辫子或长发卷在 帽子内。 ３）要戴比较贴手的绝缘手套，便于进行细微 处理。 ４）检查处理时，应由单人操作处理，其他人员 配合、监护。 ４长洲水电站对机组励磁滑环温度过 高问题的相关技术改造 贯流式水轮发电机组滑环室置于灯泡头内，灯 泡头内空气只能通过进出竖井较小的面积与大气相 通，这就使得滑环、碳刷难以得到自然空气的冷却， 冷却效果差，容易造成机组励磁滑环温度过高；长洲 水电站机组在投产初期励磁滑环室设计为半密封式 结构，且未装设其他辅助降温、除尘设备，机组运行 一段时间后暴露出励磁滑环温度过高的缺陷，即使 采取相应的应急处理措施效果也不太理想，机组需 经常停机进行励磁滑环清扫工作，严重影响机组的 安全稳定运行，也影响电站的发电效益；故促使长洲 水电站于２０１０年底开始对机组进行加装碳粉吸收 装置及通风冷却装置的技术改造。 ４．１加装碳粉吸收装置 长洲水电站选用的机组励磁滑环室碳粉吸收装 置为重庆华能水电设备制造有限公司生产的 ＨＸＳ一０３Ａ碳粉除尘装置。 ４．１．１所用设备的明细 １）碳粉收集腔１套； ２）吸尘管路２套； ３）ＨＸＳ一０３Ａ碳粉除尘装置２套； ４）二回路控制系统１套。 ４．１．２构造及工作原理 碳粉吸收装置运行时主风机将滑环室含碳粉气 体吸人箱体，由扁布袋过滤器进行过滤，碳粉被阻留 在滤袋外面，已净化的气体通过滤袋进入风机，由风 机直接排人室内。 随着过滤时间的增加，滤袋外表面粘附的粉尘 也不断增加，滤袋阻力也相应增加，从而影响除尘效 果。这时主风机自动停止，震打风机运行，使粘在滤 袋外的粉尘抖落下来，落到集尘容器中，而后由人工 定期清理集尘容器。根据实际情况也可使用手动启 动震打风机除尘。 ５７ 红水河２０１５年第１期 ４．１．３长洲水电站机组碳粉吸收装置的安装 １）将滑环室左右两侧侧门拆除，并安装由厂 家提供的带有机玻璃观察窗侧门一套，将滑环室改 造为相对全密封的空间。 ２）将滑环室上方的防护网拆除，并安装由厂 家提供的环氧盖板，在环氧盖板上左右对称各开一 个 ８Ｏ ｍｍ的孔，用于外部通风冷却设备向滑环室 送风。 ３）２台碳粉收集装置分别安装在受油器安装 基础两侧（灯泡头平台下方）。 ４）将厂家提供的钢管及钢丝软管分别与滑环 室侧门所带的抽风口连接。 ４．１．４碳粉吸收装置的运行 １）利用机组的“辅机开机令”和“辅机停机令” 来同步控制碳粉吸收装置的自动启动和停止。 ２）当碳粉吸收装置处于手动方式下可实现： 任何一台主风机或震打风机的控制运行。在自动状 态下，碳粉吸收装置连续运行１７６ ｈ后，主风机停 止５ ｍｉｎ，在第４ ｍｉｎ时震打风机启动５ Ｓ，使粘在 滤袋外的粉尘抖落下来，落到集尘容器中，主风机 停止时间达５ ｍｉｎ后再自动启动，进入１７６ ｈ循环 运行模式。 ４．２滑环室通风冷却系统改造 长洲水电站针对不同厂家机组的不同滑环室结 构，设计了下列两种滑环室通风冷却系统改造方案。 ４．２．１ 哈尔滨电机厂机组滑环室通风冷却系统改 造方案 根据哈尔滨电机厂机组冷却风机、风筒的结构 布置特点，取少量冷风用于励磁滑环室冷却并不影 响发电机定子铁芯、绕组的冷却效果，故该机型滑 环室通风冷却改造是将发电机冷却器的冷却风引 至滑环室，以改善滑环室通风冷却条件。下面简述 改造方法： １）在１号、８号冷却风机风筒下部方向分别开 一 ８０ｍｍ孔。 ２）在滑环室上方左右玻璃板上开 ８０ ｍｍ 的孔。 ３）将风筒孔口与滑环室孔口用管路连接，确 保连接牢固，并在距离滑环室上部３０ ｃｍ处管道上 加装阀门，便于调节风量。 ４）滑环室上部玻璃板孔与管路结合面进行密 封处理。 滑环室通风管安装示意图见图１。 ５８ ７ 发电机 ／ 趣辞 ） ｜／ ｌ 风筒／ 流弯头 盟［１ 滑环室 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿—— 滑环 ／ 风洞 灯泡头 ，Ｊ、轴 图１滑环室通风管安装示意图 ４．２．２东方电机厂机组滑环室通风冷却系统改造 方案 东方电机厂机组滑环室通风冷却系统改造，是 利用安装在机组流道盖板上的滑环冷却风机启动， 冷却风通过风管送至灯泡头及滑环室内，以达到改 善灯泡头及滑环室通风冷却效果的目的。下面简述 改造方法： １）在风洞内滑环室１１点和１点时钟方向分 别开一直径 １００ ｍｍ的进风口，并用钢管引接后 穿过机组前机架挡风板。 ２）在流道盖板上安装２台滑环冷却风机，风机 型号ＣＦ一２．５Ａ，功率２．２ ｋＷ，风机电源取自机组辅机 柜，并在电源回路中加装一空气开关，便于风机检修。 ３）在８．７５ ｍ层安装滑环冷却风机控制柜，用 于风机控制，要求具备手动／自动控制功能。 ４）主送风管采用ｑ￣２００ＰＶＣ管，风管沿流道 盖板和灯泡头竖井进入灯泡头；风机出风口与ＰＶＣ 管连接采用方圆过渡的柔性风管过渡。 ５） ２００ ｍｍ的主送风管在灯泡头内通过 ２００ ｍｍ／ １００ ｍｍ异径三通将２条 ２００ ｍｍ风 管分解为４条 １００ ｍｍ风管。 ６）２条 １００ ｍｍ风管继续下引至距离灯泡 头地面０．５ ｍ位置直接向灯泡头内左右两侧吹风； 另２条ＰＶＣ风管与滑环室引出的的进风管连接；为 便于调节滑环室吹风量，在给灯泡头直接吹风的管 道分别加装一阀门，便于调节风量分配。 ７）利用“辅机开机令”和“辅机停机令”来同步 控制滑环冷却风机的启动和停止。 邹小洪：长洲水电站贯流式机组励磁滑环温度过高的原因分析及处理 灯泡头及滑环室通风管安装示意图见图２。 ５ 结语 长洲水电站机组通过加装碳粉吸收装置及通风 冷却装置的技术改造，机组励磁滑环温度下降非常 明显，取得良好的效果。哈尔滨电机厂机组改造前励 磁滑环温度为９５℃左右，改造后温度下降为８０￣Ｃ左 右；东方电机厂机组改造前励磁滑环温度为９０℃左 右，改造后温度下降为７５℃左右；机组励磁滑环温 度均比改造前下降１０℃ ２０℃左右，保证了励磁滑 环温度在正常范围之内，消除了机组运行中励磁滑 环温度过高的重大安全隐患；同时，机组滑环室的碳 粉也能得到快速清除，极大地提高了机组励磁滑环 运行的可靠性、安全性，为机组安全、稳定运行创造 了有利条件。 图２灯泡头及滑环室通风管安装示意图 Ｃａｕｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｖｅｒ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ Ｓｌｉｐ Ｒｉｎｇ ｉｎ Ｂｕｌｂ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｕｎｉｔｓ ｏｆ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｈｙｄｒｏ－ｃｏｍｐｌｅｘ ＺＯＵ Ｘｉａｏ－ｈｏｎｇ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｘｉ，５４３００２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｏｖｅｒ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｓｌｉｐ ｒｉｎｇ ｏｆ ｂｕｌｂ ｔｕｂｕｌａｒ ｕ— ｎｉｔｓ ｄｕｒｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ｈｙｄｒｏ－ｃｏｍｐｌｅｘ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｏｖｅｒ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｉｌｕｒｅ，ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｅｒ－ ｍｅａｓｕｒｅ ａｇａｉｎｓｔ ｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｓｌｉｐ ｒｉｎｇ；ｂｕｌｂ ｔｕｂｕｌａｒ ｕｎｉｔｓ；Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ｈｙｄｒｏ－ｃｏｍｐｌｅｘ （上接第９页） Ｇｅｎｅｒａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ Ｍａｉｎ Ｗｏｒｋｓ ｏｆ Ｍｉｎｊｉａｎｇ Ｑｉａｎｗｅｉ Ｈｙｄｒｏ－ｃｏｍｐｌｅｘ ＷＡＮＧ Ｙｕ－ｆａｎ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ，Ｎａｎｎｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ，５３００２３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉ￣ｉａｎｇ Ｑｉａｎｗｅｉ ｈｙｄｒｏ—ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｓ ｃｌｏｓｅ ｔｏ Ｃｏｕｎｔｙ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｙｏｕｔ，ｅａｒｔｈｗｏｒｋ ｂａｌａｎｃｅ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ｍａｔｅｒｉｌ ａｙａｒｄ ａｎｄ ｓｐｏｉｌ ａｒｅａ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｌｎｄ ａａｒｅａ ａｎｄ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｃａｌ ｒｅｓｉｄｅｎｔｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｅａｔ ｅａｒｔｈ－ｒｏｃｋ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｖｏｌｕｍｅ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｓｐｏｉｌｓ ｆｒｏｍ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ ａ ｄｅｔｍｌｅｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｍａｉｎ ｗｏｒｋｓ ｏｆ Ｑｉａｎｗｅｉ ｈｙｄｒｏ－ｃｏｍｐｌｅｘ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｎｔｅｒｎａｌ ａｎｄ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｔｒｎｓｐｏｒｔａａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ，ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ，ｓｐｏｉｌ ａｒｅａｓ ａｎｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｙａｒｄ ｅｔｃ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍｉｎｊｉａｎｇ Ｑｉａｎｗｅｉ ｈｙｄｒｏ—ｃｏｍｐｌｅｘ；ｇｅｎｅｒｌａ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｙｏｕｔ ５９