山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司 (肥城 271612) 武金霞

發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，碳刷總是與滑環(huán)接觸摩擦，由于碳刷、滑環(huán)的加工精度及安裝調(diào)整、運(yùn)行保養(yǎng)等各種原因，滑環(huán)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)磨損或燒蝕，使發(fā)電機(jī)發(fā)生建壓困難、運(yùn)行中功率因數(shù)調(diào)整不靈敏及發(fā)電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題。根據(jù)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行和維護(hù)要求，當(dāng)滑環(huán)燒蝕深度＞1 mm，燒損面積＞20%時(shí)，已影響設(shè)備正常運(yùn)行，需要停產(chǎn)檢修。

我廠15 MW汽輪發(fā)電機(jī)是發(fā)電車(chē)間的重要設(shè)備，轉(zhuǎn)子因長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，接地保護(hù)滑環(huán)出現(xiàn)磨損、圓柱度超差，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)碳刷架產(chǎn)生跳動(dòng)，其中一個(gè)碳刷被彈出，造成碳刷架直接與滑環(huán)接觸，滑環(huán)出現(xiàn)了深度約1～1.2 mm的兩道溝槽，嚴(yán)重?fù)p傷，必須停產(chǎn)修復(fù)。

汽輪發(fā)電機(jī)滑環(huán)的修復(fù)方式主要有兩種:第一種方法是拆出轉(zhuǎn)子到專業(yè)廠家維修，可以得到較高的精度，但成本高，周期長(zhǎng)，而且轉(zhuǎn)子在拆卸運(yùn)輸安裝過(guò)程中容易造成碰撞損壞;第二種方法是現(xiàn)場(chǎng)研磨修復(fù)，對(duì)表面損壞不大的滑環(huán)，一般采用直接研磨的方法。

針對(duì)我廠15 MW汽輪發(fā)電機(jī)的滑環(huán)損壞程度，經(jīng)咨詢，需到專業(yè)發(fā)電機(jī)維修廠修復(fù)。由于發(fā)電機(jī)容量較大，轉(zhuǎn)子拆裝、運(yùn)輸困難，維修費(fèi)用約為15萬(wàn)元，費(fèi)用較高;而如果想現(xiàn)場(chǎng)維修，目前的方法無(wú)法對(duì)損壞如此嚴(yán)重的滑環(huán)進(jìn)行修復(fù)。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，我們決定設(shè)計(jì)一套現(xiàn)場(chǎng)車(chē)削、研磨的修復(fù)裝置，對(duì)滑環(huán)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)。

1.研究思路

我們將修復(fù)分為兩步:車(chē)削和研磨。首先是車(chē)削。在發(fā)電機(jī)滑環(huán)附近合適位置安裝一底座，上部安裝車(chē)床小滑板刀架實(shí)現(xiàn)車(chē)削運(yùn)動(dòng)，對(duì)損壞較為嚴(yán)重的滑環(huán)進(jìn)行車(chē)削;車(chē)削時(shí)刀具的軸向進(jìn)給可以利用小滑板自身的螺旋裝置，而徑向進(jìn)給因滑環(huán)的磨損量一般不大于2～3 mm，通過(guò)在刀架底部與底座之間安裝螺桿裝置或使用敲刀法進(jìn)給即可滿足要求，車(chē)削運(yùn)動(dòng)的主運(yùn)動(dòng)則利用盤(pán)車(chē)30 r/min左右的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。

第二步是研磨?；h(huán)加工后利用沖轉(zhuǎn)暖機(jī)時(shí)500 r/min左右的轉(zhuǎn)速，采用細(xì)砂紙、油石等對(duì)車(chē)削部位進(jìn)行研磨拋光。

2.刀架的選擇及刀架底座的制作

經(jīng)測(cè)量滑環(huán)直徑200 mm，長(zhǎng)度90 mm，C620小刀架小滑板行程＞100 mm，可滿足要求。

發(fā)電機(jī)附近的水泥地面距滑環(huán)中心700 mm，C620小刀架中心高115 mm，為固定刀架，需制作高約585 mm的刀架底座，使總高度保證700 mm。

刀架底座的制作方案如下:采用鋼板與槽鋼焊接，底板的兩側(cè)加長(zhǎng)，增加穩(wěn)定性;中部加支承以提高剛性，底板周?chē)@孔，用螺栓與地面固定，上面銑長(zhǎng)槽以便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整刀架的安裝位置;刀架底座制作好后要有足夠的剛性和強(qiáng)度，保證在切削時(shí)不能產(chǎn)生振動(dòng)。

3.刀具材質(zhì)及幾何角度的選擇

滑環(huán)的材質(zhì)為低合金結(jié)構(gòu)鋼，可以選擇高速鋼車(chē)刀和硬質(zhì)合金車(chē)刀;考慮現(xiàn)場(chǎng)切削條件較差，容易產(chǎn)生振動(dòng)，采用高速鋼車(chē)刀沖擊韌性好，可以承受較大的沖擊力，刀具不容易損壞，可以獲得較低的表面粗糙度值。

刀具的幾何參數(shù)根據(jù)滑環(huán)修復(fù)加工余量小的特點(diǎn)，可以選擇較大的刀具前角和較小的主、副偏角，保證車(chē)刀刃磨鋒利，減小車(chē)削抗力，以保證較高的加工精度。

4.車(chē)削裝置的現(xiàn)場(chǎng)固定及調(diào)整

拆除發(fā)電機(jī)附近妨礙加工的附屬設(shè)施，將車(chē)削裝置安裝在滑環(huán)附近，底座采用膨脹螺栓與地面固定。

車(chē)削裝置水平誤差的調(diào)整:刀架底座固定前加墊片粗調(diào)，螺栓預(yù)緊后采用框式水平儀加薄墊片細(xì)調(diào)。

軸向進(jìn)給方向與滑環(huán)軸心線的平行度調(diào)整:將刀尖分別手搖至滑環(huán)的前端和后端，鋼板尺測(cè)量刀尖到滑環(huán)的距離大致一致，試切削一刀，用千分尺實(shí)測(cè)大小頭誤差。根據(jù)誤差值在刀架上安裝磁力百分表水平指向已加工表面，移動(dòng)刀架調(diào)整平行度至≤0.03 mm。

5.現(xiàn)場(chǎng)車(chē)削工藝參數(shù)的確定

吃刀深度:由于滑環(huán)車(chē)削加工的目的是消除表面缺陷，提高滑環(huán)表面質(zhì)量，所以加工屬于半精加工和精加工，切削深度選在1 mm以下，甚至可以選在≤0.2 mm。

進(jìn)給量:滑環(huán)車(chē)削的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主要利用小滑板上的刻度盤(pán) (每格0.05 mm)手動(dòng)控制。開(kāi)始時(shí)主要是去除材料，進(jìn)給量大一些，后期主要是控制表面粗糙度，進(jìn)給量小一些。因轉(zhuǎn)速過(guò)低，為達(dá)到軸向進(jìn)給操作平穩(wěn)、勻速的要求，在滑環(huán)端面作一標(biāo)記，通過(guò)標(biāo)記每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，手動(dòng)均勻進(jìn)給一格或幾格的方法達(dá)到要求。

車(chē)削完成后經(jīng)實(shí)測(cè)，滑環(huán)外圓圓柱度≤0.05 mm，表面粗糙度值Ra=3.2 μm，達(dá)到預(yù)期效果。

6.研磨

為進(jìn)一步提高加工精度，滑環(huán)加工后利用沖轉(zhuǎn)暖機(jī)時(shí)500 r/min左右的轉(zhuǎn)速，采用細(xì)砂紙、油石等對(duì)車(chē)削部位進(jìn)行研磨拋光，使滑環(huán)的表面粗糙度值達(dá)到 Ra=0.8 μm，圓 度 ≤0.03 mm，圓 柱 度≤0.05 mm，滿足了使用要求。

底座的安裝與現(xiàn)場(chǎng)車(chē)削示意圖如圖1、圖2所示。

7.結(jié)語(yǔ)

圖1

圖2

此修復(fù)方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，有效地消除了滑環(huán)表面的燒蝕和磨損，修復(fù)后滑環(huán)表面粗糙度、圓柱度及圓度均在要求的范圍內(nèi)。機(jī)組投入運(yùn)行后，碳刷消耗較前大幅降低，發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)均良好，達(dá)到了修復(fù)的目的。