電動機碳刷磨損和溫度高的原因及措施范文

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1存在的問題

埃塞俄比亞DANGOTE水泥廠投產運行一段時間后，由于產量增加，生料磨主電動機出現碳刷磨損過快的問題，曾經兩次發生碳刷冒火現象，第一次是因為剛投產時生料磨負荷低，碳刷運行電流較低，碳刷溫度低，沒有形成有效銅綠膜，碳刷磨損較快。第二次是因為在穩定生產一段時間后不斷增加產量，使碳刷承受的電流較大，但碳刷數量沒有增減，碳刷溫度過高，長期超過90℃，有時停機檢查發現有碳刷有卡澀現象，個別的由于高溫膨脹卡在刷握里面，碳刷的高溫使得滑環室內溫度急劇上升，磨損較快的碳刷形成的碳粉使得滑環室內空氣絕緣急劇下降，很快就使碳刷冒火，滑環短路。碳刷應在合適的溫度范圍內工作，溫度太低不利于碳刷有效銅綠膜的形成，并會加快碳刷的磨損度，溫度太高會導致碳刷變軟，承受電流能力下降，再加上現場的灰塵、碳粒以及空氣絕緣和環境濕度等條件的影響，會使滑環溫度不可控。從現場觀察來看，一旦超過90℃，溫度將不會呈線性增長，瞬間就可能超過臨界值，碳刷危險度大大增加。碳刷的最佳工作溫度是60~95℃。碳刷材質和規格不一樣可能會有些差別，一旦在合適的溫度下形成銅綠膜后，碳刷的磨損度將會降低，運行穩定性更高。

2電動機滑環碳刷數量的調整

生料磨主電動機功率為6000kW，定子電流為377A，轉子電流為1749A，根據定子電流和轉子電流就可以計算電動機滑環實際需要的碳刷數量。生料磨主電動機碳刷的尺寸是25mm×32mm×50mm，碳刷的額定電流密度是9.8A/cm2，所以每只碳刷能承受的電流是82A，正常情況下碳刷在75%~120%額定電流下能長期運行。現在生料磨產量是620t/h，運行電流是262A，根據轉子電流和定子電流的成比例換算關系，轉子電流在1200A左右，按每個碳刷承載的電流在90A換算，電動機轉子滑環每相配置13只碳刷，現場實際測量碳刷運行溫度在74℃，根據碳刷測量溫度和運行磨損情況來看，這樣計算下來的碳刷數量配置合適。在兩年時間內生料磨從450t/h提產至640t/h，現場不斷根據碳刷溫升和電流情況，將電動機滑環碳刷從每相10只增加至13只，到目前為止運行穩定。

3電動機滑環和碳刷的維護經驗

（1）定期清理滑環箱內過濾器。如果過濾器堵塞，將使滑環箱內部冷卻風路不暢，降低滑環冷卻效率，增加滑環溫度，也會降低滑環使用壽命。同時也會導致過濾器的吸碳粉能力降低，碳粉在滑環箱內不斷循環，不斷積聚的碳粉會使電動機轉子接線柱絕緣降低，很容易導致轉子接地和短路現象的發生。清理碳粉必須使用吸塵器，正常清理頻率一周至少一次。過濾器海綿的清理一般是用壓縮空氣吹，但我們發現壓縮空氣里面水分太重，容易使一部分碳粉吸附在海綿上面，碳粉和水一起凝固在過濾器海綿上面，堵塞過濾器海綿的細孔。最好的辦法是使用氧氣噴吹清理碳粉，這樣才能徹底把過濾器海綿清理干凈，并且曬干以后安裝。

（2）碳刷數量的調整。現場有25mm×32mm×50mm、20mm×32mm×50mm兩種規格的碳刷，電流載流量約為82A和65A。碳刷的承載電流在額定電流的75%~120%之間比較合適，如果為額定電流的200％時，最長允許運行時間60s。所以控制承載電流是確定電動機碳刷穩定運行的重要因素。生料磨從額定產量的450t/h到現在的640t/h，水泥磨從之前的170t/h到現在的235t/h，全廠負荷都在不斷變化，電動機電流也在不斷變化，現場也在不斷根據碳刷的溫度監測情況和負載電流的變化，實時通過計算增加碳刷數量，大多數電動機的碳刷數量每相都增加了1~3個，比如生料磨循環風機A和B都從之前的每相8個碳刷增加到10個，在電動機增加碳刷后也需要密切監測溫度情況和碳刷磨損程度。只有通過穩定運行一段時間才能確定增加碳刷的數量是否合適。石灰石破碎電動機從生產至今負載和溫升情況沒有發生太大的變化，依然保持原數量。全廠碳刷型號也有CG651和C80X兩種，從生產運行情況來看，C80X碳刷材質更硬，耐磨性更好，含銅量更高，承載電流更大。現場根據負載電流和溫升監測情況逐步更換成C80X，C80X在同一電動機上碳刷的數量比CG651更少些。從更換后一年多的運行情況來看，工況穩定。全廠11臺繞線式中壓電動機，10臺電動機已全部更換成C80X。其中水泥A磨主電動機滑環C相表面上有些凹槽，出于穩定性考慮，仍在使用CG651，將來會逐步換成C80X，這樣也便于全廠碳刷型號的統一，采購、維護更換更加方便。

（3）更換變形的刷握。隨著使用時間的增長，在工作環境溫度高的情況下，尤其是發生碳刷冒火的現象之后，刷握會發生變形。用標準的25mm×32mm×50mm尺寸的碳刷試驗，拿住刷握上下來回活動，正常情況是上下移動活動自如，若發現有個別的刷握不能順利插入，有卡澀現象，就需要更換新的刷握。

（4）檢查彈簧的壓力。工作環境溫度長期高會造成彈簧本體彈性變差，壓力降低，在每次停機檢修的時候都需要逐一檢查彈簧的壓力，若有個別彈簧壓力不一樣應及時更換。但若發生過碳刷冒火現象后，彈簧退火，彈簧的彈力將減弱，則必須更換新的彈簧，使所有彈簧壓力一致，避免有的碳刷壓力太低，碳刷與滑環接觸面積不夠，導致個別碳刷接觸不良電流太大、溫度高。

（5）檢查滑環室門的密封性。由于水泥廠工作環境較差，如果門密封性不好，水泥顆粒會進入滑環室，碳刷和滑環表面材質比較軟，較硬的顆粒掉到滑環和碳刷之間摩擦會劃傷碳刷表面。如果門沒有關嚴，也會影響冷卻風機對滑環室的冷卻效果。有些時候認為碳刷溫度高，需要開門用冷卻風機吹，這實際上是一種錯誤的做法，不能解決根本問題，必須找到發熱的真正原因。

（6）電動機在停機后開啟空間加熱器，如果滑環室溫度太低，開機的時候滑環和碳刷都是從冷態開始摩擦，會降低滑環使用壽命，加速碳刷磨損。同時埃塞俄比亞晝夜溫差大，現場工作環境非常潮濕，電動機停機時不開加熱器會在滑環箱內產生大量的冷凝水，對滑環和碳刷造成腐蝕和破壞，導致碳刷變軟。所以在停機后就自動開啟電動機加熱器，加熱器的功率很小，電流1A左右，即使長時間的開啟也不會對大功率的電動機產生任何影響。（7）電動機冷卻風道的清理。由于部分電動機沒有做專用的防雨棚，雨季來臨時，經常會有雨水飄進滑環室和風機內部。現場為了防雨，在電動機后做了較小的防雨棚，但這樣就影響了冷卻風機的空氣循環，不利于散熱。必須給冷卻風機更大的吸收空氣空間，不僅要制作大的防雨棚，也要定期對滑環室、冷卻風道的灰塵進行清理，使電動機有良好的冷卻效果。

（8）定期觀察碳刷磨損情況。連續運行一個月磨損不應超過1.5mm，如果消耗過快就得尋找原因，在每次清理過濾器海綿碳粉的時候也得注意，如果過濾器海綿上面的碳粉太多，說明這段時間內碳刷磨損較快，須密切觀察碳刷溫度情況和電動機負載電流情況。

（9）滑環的清理和保養。滑環的滑動表面應該保持平滑和潔凈，停機檢修時可以慢慢轉動電動機轉子，用細砂紙均勻打磨滑環。碳刷的磨損會產生碳塵，并很容易在絕緣體的表面形成導電橋。滑環之間可能會出現放電，并有可能出現閃弧，從而引起設備停機。滑環的接觸表面和碳刷會形成棕紋或外皮，棕紋可被視為一種正常的有色表面，無須清除。如果設備要停較長的時間，則應該將電刷抬起。長時間未使用的滑環表面可能會失去光澤或被灰塵覆蓋等，需要清潔。

（10）在車間值班室建立電動機檔案，記錄滑環碳粉清理時間，更換碳刷時間，便于分析運行情況。

4結束語

總之，對于碳刷的維護，不僅要多觀察、勤清理、規范和完善運行維護管理工作、及時發現問題，采取有效的措施，避免同樣的問題再次發生；也要多分析、多總結，找出碳刷問題的原因，從根本上解決問題。通過一系列的處理措施后，兩年來該電動機的運行情況明顯改善，滿足了產量增加的運行要求。

作者:袁奉文 單位:蘇州中材建設有限公司