книги из ГПНТБ / Аврух, В. Ю. Устройство и эксплуатация щеточных узлов современных турбогенераторов и турбовозбудителей

до уровня, при котором искрение щеток входит в норму, и турбогенератор работает при этой нагрузке до прове­ дения1 предусмотренных мероприятий.

Проверяют запыленность щеточного аппарата. До­ ступные части щеточного аппарата протирают сухой не­ волокнистой тканью. Для машин с замкнутой системой

Вид по стрелке А

уголок: а—схема креплении щеткодержателя в приспо­ соблении для турбогенерато­ ра серий ТГВ; б — то же для - турбогенераторов серии

TBB.

вентиляции аппарата щеткодержателей с целью умень­ шения запыленности рекомендуется уплотнить фильтр,

а также проводить его систематическую очистку через

1,5—2,5 мес с последующим смачиванием в висционовом масле или его заменителе. Очистку секций воздухо­

71

необходимости продувается щеточный аппарат сухим

сжатым воздухом давлением не выше 4 кгс/см2.

При наличии сколов, повреждения арматуры, пере­ горания или повреждения проводников, а также износа щеток до высоты менее 30 мм щетки извлекают и заме­ няют новыми.

В процессе осмотра щеточного аппарата каждую щетку во избежание ее зависания в щеткодержателе продергивают. По мере износа щеток регулируют усилие нажатия пружины до необходимой величины.

Допускается замена одиночных дефектных щеток но­ выми без притирки последних по месту. При массовом выходе щеток их заменяют на работающем генераторе с предварительной притиркой на приспособлении (рис. 5-11) со сменными кругами соответствующих диа­ метров, по окружности которых закреплена стеклянная бумага. Допускается единовременная замена щеток на

кольце в количестве не более 15%.

Для турбогенераторов типа ТГВ-200 с целью снижения

перегрева • контактных колец рекомендуется уменьшить

равномерно по окружности и ширине количество щеток

примерно на 30—35%, оставив по 40—45 щеток на каж­ дое кольцо вместе 64 щеток в заводском исполнении. Плотность тока в щетках будет находиться в пределах

8—9 А/см2. Для этих турбогенераторов желательно при­ менять щетки с резиновыми накладками.

На блочных турбогенераторах рекомендуется уста­ навливать полярные щетки марок 61 ІА, ЭГ-4, ЭГ-2АФ —

дой полярности) с помощью пружинного динамометра со шкалой до 2 кгс. Величина нажатия пружин должна

ЭГ-2АФ. Нажатие регулируется перестановкой при­ жимной планки (перестановка планки на один зуб щет­ кодержателей типа ДБ изменяет давление примерно на 400 гс).

Необходимо учесть, что оптимальная величина уси­ лия нажатия на щетки зависит от конкретных условий

эксплуатации щеточного узла: уровень вибрации кон-

72

тактпых колец, марка материала колец и щеток, запы­ ленность, влажность воздуха и т. д.

При нормальном уровне износа ‘электрощеток 1 раз в квартал производится измерение вибрации контактных

колец. Измерения выполняются при установившемся ре­ жиме работы генератора желательно при одном и том же токе ротора.

Измерение вибрации производят на обоих контакт­ ных кольцах. Контролируемый параметр — размах виб­ росмещения 2Д в поперечно-горизонтальном направле­ нии. Измерение вертикальной вибрации сопряжено с по­ вышенной опасностью и трудностями и для текущего эксплуатационного контроля не рекомендуется. Измере­ ния вибрации рекомендуется производить прибором ти­

па БИП-5. При этом следует иметь в виду, что вибро­

датчики прибора БИП-5 при вибрациях свыше 1 OOOmkm

могут выйти из строя, поэтому при значительных вибра­ циях следует первое измерение делать прибором типа BP-I и лишь убедившись, что уровень вибрации контакт­ ных колец не превосходит 1000 мкм, переходить на при-. бор БИП-5.

Измерения вибрации необходимо выполнять при по­ ложениях переключателя «полоса пропускания» 50 и 100 Гц и производить на каждом кольце в двух точках по ширине кольца, ближайших к краям, через штатные щетки или непосредственно специальным щупом с гра­ фитовым наконечником. Если вибрация щеток и контакт­ ных колец превышает 300 мкм '(при любом частотном составе), следует принять меры к ее устранению. В ка­ честве исключения допускается эксплуатация генерато­

ров с вибрацией колец более 300 мкм, если работу ще­ точного узла при этом можно признать удовлетворитель­ ной (отсутствие искрения, повреждений щеток и арма­ туры и т. д.).

При эксплуатации турбогенераторов серии ТВФ и

TBB не исключена возможность отделения втулки кон­ тактных колец от вала в месте ее посадки. Это вызывает резкое увеличение вибрации колец и общее ухудшение

работы щеточного аппарата.

Обнаружить этот дефект .можно путем анализа и сравнения вибрационных характеристик колец и вала.

Поэтому необходимо перед /выводом генератора в ка­ питальный ремонт проводить измерение поперечной вибрации вала непосредственно до и после контактных

73

колец в точках, ближайших к контактным кольцам. Измерения производить внброщупом со специальной гра­ фитовой насадкой на конце штыря.

Данные осмотра, так же как и все меры, принятые

для нормализации работы щеточного аппарата, заносят в журнал !контроля работы щеточного аппарата. Для

Номер траверс

Рис. 5-12. Схема нумерации щеток на траверсах.

а —первый вариант нумерации; /, 2, 3—номера щеткодержателей; т — при­ мер нумерации — щеткодержатель (111-2), б — второй вариант нумерации; В — внутренняя траверса; H — наружная траверса; п — пример нумерации — щетко­ держатель (В11-3).

возможности контроля работы щеток предлагается си­ стема нумерации, позволяющая определить место щетки без необходимости нанесения номера на каждую щетку (рис. 5-12). При замене щетки в журнйле делают отмет­ ку с указанием номера щетки в соответствии со схемой.

74

Глава шестая

Эксплуатационные характеристики и обслуживание щеточно-коллекторного узла возбудителей

Опыт освоения и эксплуатации электромашинных воз­ будителей типа ВТ 120—450 кВт, ВГТ1600 и ГПЗООО-750 позволил работникам электростанций и ремонтных организаций с помощью реконструктивных и наладочных мероприятий устранить ряд дефектов: механических (ослабление жесткости коллектора, вибрации станины с магнитной системой и щеточным аппаратом) и электри­ ческих (пробой изоляции, перемагничивание' возбуди­

возбудителей турбогенераторов типа BTT1600 (рис. 6-1), выполнение этих мероприятий не позволило обеспечить удовлетворительную эксплуатацию турбовозбудителей "без выполнения наладочных работ со щеточно-коллек-

•торным узлом, направленных на улучшение коммутации

иснижение износа коллектора и щеток.

Втабл. 6-1 приведены данные по классу коммутации возбудителей турбогенераторов различных типов, каче­

ственно и количественно характеризующие коммутацион­ ный процесс — степень искрения щеточно-коллекторного

узла. Как видно из таблицы, в эксплуатации находится

большое количество машин, работающих с неудовлетво­ рительной коммутацией (класс коммутации 11∕2—2").

Многообразие причин неудовлетворительной коммута­ ции, которые могут встречаться в разнообразных соче­ таниях, не позволяет дать однозначные решения по устранению искрения для большинства типов возбуди­ телей. Поэтому представляется целесообразным рас­ смотреть требования к техническому состоянию дета­ лей узла токосъема, влияющих на механическую и

75

Таблица 6-1

Показатели скорости изнашивания щеточного контакта

электрическую устойчивость контакта, и затем перейти

к вопросам практической наладки коммутации.

Важно методически правильно подойти к системе обследования эксплуатационной работы щеточно-кол­ лекторного узла возбудителя, а устранение действи­ тельных или кажущихся дефектов, выявленных при

поверхностном ознакомлении с работой узла, должно

подчиняться установлению более полной качественной и количественной характеристики процесса. Средняя скорость изнашивания электрощеток (табл. 6-1) служит критерием правильности использования данной марки электрощеток на конкретном типе турбовозбудителя при значениях средних скоростей, не выходящих за пределы табличных для разного типа возбудителей.

Значение коэффициента вариации по износу Λx≈50%

свидетельствует о неудовлетворительном механическом

76

состоянии поверхностей скольжения или о неправильном

выборе материалов контактной пары. Необходимо обра­ тить внимание на скорость изнашивания щеток бракетов различных полярностей и по отдельным следам.

Благоприятное протекание физико-механических,

электрических, химических и электролитических процес­ сов не вызывает значительного разброса (более 10— 20%) в скорости изнашивания щеток на бракетах рав­

ной полярности. Этому в большей степени способствует правильная установка и размещение щеткодержателей. Основные требования к установке щеткодержательного аппарата здесь состоят в том, чтобы ось обоймы

щеткодержателей была продолжением радиуса кол­

лектора, проведенного в геометрический центр площади

поперечного сечения щетки (при радиальной установке щеткодержателей), и на любую щеточную дорожку при­ ходилась одинаковая площадь рабочей поверхности ще­ ток разной полярности.

Последнее требование особенно важно на турбовозбу­ дителях большой мощности, размещенных на валу или

соосно с турбогенераторами, имеющими большие осевые

перемещения.

Выполнение этого требования позволяет согласно теории инверсии [Л. 15] достигнуть минимального пере­ носа материалов контактов под действием электрических

разрядов, возникающих между скользящими контактами при коммутации, и обеспечить равномерность изнашива­ ния поверхности коллектора.

Оценка изнашивания щеток по отдельным дорожкам должна включать и анализ состояния политуры кол­

лектора. Как правило, равномерная и плотная политура является свидетельством удовлетворительной коммута­ ции и умеренного износа электрощеток. Наличие на коллекторе неоднородной политуры с чередованием светлых и темных кольцевых полос и тем более бороздок и рисок указывает на неудовлетворительную работу контакта и часто связана с повышенным износом как щеток, так и коллектора. В большинстве случаев при наличии неравномерной политуры имеет место неравно­ мерное распределение тока между щетками.

Экспериментальные исследования на турбовозбуди­ теле ВТ-300-3 000 показали, что разброс в значениях величин износа щеток по отдельным дорожкам от сред­

него более чем на 50% свидетельствует о начале образо-

77

ванпя или наличии кольцевых полос и выработок на рабочей поверхности. При удовлетворительной коммута­ ции образование кольцевых полос, приводящих затем к выработке коллектора, связано в основном с абра­ зивным воздействием материала электрощеток и особен­ ностями токосъема, обусловленными полярными свойст­ вами.

Как известно, износоустойчивость скользящего кон­ такта определяется соотношением в значениях твердости каждого из материалов трущейся пары.

Если принимать во внимание, что твердость приме­ няемой в настоящее время коллекторной меди и твердость

агломератов щеток электрографитированной группы сажевых композиций ЭГ-8, ЭГ-74 находятся практически в одинаковых пределах, есть основания полагать, что в ряде случаев будут создаваться условия для взаимно­ го абразивного воздействия трущихся поверхностей друг

одруга.

Втом случае, если твердость агломератов электро­ щеток больше твердости меди, будет возникать явление внедрения материала щеток в медь коллекторами процарапьівание поверхности пленки.

Известно, что для существования явления абразивного изнаши­

вания одного тела другим необходимо соблюдение по крайней мере

еще двух условий:

1.Усилие разрушения зерна должно быть больше, чем усилие для вдавливания.

2.Зерна должны быть определенных размеров.

Только при размерах зерен в несколько десятков микрон может начаться процесс, соответствующий множественному процарапыва­ нию.

При размерах зерна порядка микрон зерна не будут внедряться

в другой материал, а будут изнашиваться сами, приобретая шаро­ образную форму.

Различие полярных свойств определенным образом сказывается на процессе формирования коллекторной пленки.

Опыт эксплуатации и экспериментальные исследования пока­

зывают, что при удовлетворительном вибрационном состоянии кол­ лектора, т. е. при биении не выше 20 мкм в холодном и 40 мкм в нагретом состоянии, большое значение имеют чистота механиче­ ской обработки поверхности коллектора, применяемая марка щеток и режим предварительной приработки щеток.

Вследствие неизбежных механических дефектов поверхности кол­ лектора, хотя и незначительных, таких, как эксцентрицитет посадки

коллектора, статического биения, вибрации и различной контактной жесткости щеток, скользящий контакт, образованный парой коллек­ тор— щетки марок ЭГ-4, ЭГч14 и ЭГ-74, обладает разной способ­

ностью поддержания соответствующей степени контакта между по­

верхностями, При различной чистоте обработки поверхности коллек-

78

тора и 90%-ной предварительной приработке щеток по окружности коллектора при работе щеток ЭГ-4, ЭГ-14 и ЭГ-74 появляются раз­ ные по величине тангенциальные ускорения Щеток под действием фрикционных ударных сил. Последние приводят к тому, что с умень­

сажевой основе появляется медь, препятствующая образованию по­ верхностной пленки. На боковых поверхностях щеток появляются

Таблица 6-2

Механические характеристики щеток турбовозбудителей

следы трения щетки об обойму, вызванные увеличением тангенци­ альной составляющей вибрации. Физический смысл явления заклю­ чается в том, что хотя щетки на сажевой основе имеют меньший коэффициент вариации коэффициента трения (табл. 6-2), однако развитая контактная поверхность их за счет большей дисперсности порошков, образующих материал, и большей величины предела прочности на сжатие приводит к меньшей деформации их контакт­ ной поверхности.

При нагрузке током щеток на сажевой основе, щеток на кок­ совой основе ЭГ-14 и щеток на графитовой основе ЭГ-4 даже при равной площади физического контакта число точек проводимости в пределах площадок контакта у сажевых марок больше и работа

контакта проходит в области упругопластических деформаций, в то время как в контакте щеток марок ЭГ-4 и ЭГ-14 преобладают пла­

стические деформации.

Пластические деформации при их термической акти­

вации благодаря высокой плотности тока в точках кон­ такта способствуют расширению площади фактического контакта.

Следовательно, щетки марок ЭГ-4, ЭГ-14 не требуют высокой чистоты обработки поверхности коллектора

(больше Ѵ7), однако во время притирочного режима, необходимого для приработки щеток к поверхности кол­ лектора и наведения политуры, желательно нагрузить щетки током до 60—75%' номинального в зависимости

79

от степени предварительной притирки щеток при помощи

абразивной шкурки или абразивных шлифовальных кам­ ней (подробно методы притирки щеток, проточек кол­

лекторов изложены в гл. 8).

Для щеток марки ЭГ-74 и других щеток на сажевой основе чистота обработки поверхности коллектора долж­ на быть не ниже 8-го класса, поверхность щеток необходнмо предварительно притереть к поверхности коллекто­ ра на 85—90% общей площади щетки.

Нагрузка возбудителя в течение нескольких часов при установке на коллекторе щеток сажевых композиций

стояния поверхности коллектора. При разогрёве во время работы коллектора в эксплуатации наблюдались случаи неравномерного увеличения биения коллектора, что свя­ зано с выступанием отдельных ламелей. Эти пластины можно определить при осмотре поверхности коллектора:

вид ее всегда отличается от расположенных рядом как по цвету, так и по следам механического процарапыва­ ния или электроэрозии материала.

Однако наилучшие результаты дает способ [Л. 16],

Наиболее удобно использовать этот способ при оста­ новке машины. На любом из щеточных бракетов возбу­ дителя изолируют одну или две щетки от щеткодержа­

теля или от бракета и подключают между ними и бра-

80