Файл: Аврух, В. Ю. Устройство и эксплуатация щеточных узлов современных турбогенераторов и турбовозбудителей.pdf

ческой поверхности участки, покрытые и не покрытые пленкой. Этот внешний вид обычно вызывают причины атмосферного происхождения: чрезмерная влажность,

присутствие в атмосфере масляных паров пли некоторых газов; иногда — очень непостоянная нагрузка машины

спериодами работы при очень малом токе.

2.Очищенная пленка (рис. 7-1,6). После образования правильной равномерной окисной пленки она уничтожа­ ется более или менее быстро: остается только несколько узких полосок пленки. Обычно происходит некоторый

износ металла, очистившегося от пленки, как если бы

на него подействовала кислота.

Возможные причины: неоптпмальное содержание влаги в окружающей атмосфере, коррозийные газы, окружающая пыль, неоптимальная твердость металла, неправильное распределение щеток по коллектору,

длительная работа машины при очень малой нагрузке.

3. Пленка-тартинка (рис. 7-1,в). Это образное выраже­ ние указывает на пленку очень неравномерной интенсив­

В некоторых случаях надо искать причину в деформа­

ции коллектора, недостаточном давлении на щетки,

искрении под щетками. Но обычно такая разновидность окисной пленки возникает из-за слоя масла на кол­ лекторе, образующего с угольной пылью шлак; искрение быстро усиливает неполадки, карбонизируя масло

иобразуя неровности на периферии коллектора.

4.Пятна на коллекторе, равномерно распределенные

(рис. 7-1,г). Этот вид пятен характеризуется участком, имеющим черную окраску; с остальной пленкой его соединяют постепенно бледнеющие участки. Обычно пятно такого типа захватывает довольно большое число пластин.

Изолированное пятно или несколько пятен, неравно­ мерно распределенных по поверхности коллектора, могут быть следствием овальности формы коллектора, значи­ тельной вибрации машины, дефекта подшипников, непра­ вильной центровки вала машины, а также в результате толчков приводного двигателя.

5. Пятна коллектора со снижающейся интенсивностью окраски (рис. 7-1,6). Причиной такого внешнего вида кол­ лектора может быть выступающая пластина, которая

98

в результате силового воздействия вызывает апериоди­ ческое колебание щетки с отрывом от коллектора. Умень­ шение амплитуды колебаний щетки проявляется в посте­ пенном изменении цвета пятен.

6. Пластины с потемнением в средней части (рис. 7-1,е).

Обычно такой вид получается в результате неправильной

проточки коллектора, а также в тех случаях, когда межламельная изоляция начинает более или менее вы­ ступать после проточки.

7. Пластины попеременно светлые и темные (рис. 7-1,з).

Этот внешний вид коллектора имеет электрическое происхождение. Он характерен для некоторых типов

обмотки якоря, например для двухходовой обмотки с четырьмя полусекциями в пазу якоря. В некоторых случаях из двух секций, последовательно коммутирую­ щих, одна коммутирует более тяжело, другая легче;

в других случаях с одной пластины на другую проходит циркулирующий ток; очень часто по крайней мере одна из пластин имеет следы искрения. Иногда бывает доста­ точно изменить величину щеточного перекрытия пластин,

чтобы устранить или по крайней мере уменьшить неисправность.

8.Пластины с потемнениями по краям (рис. 7-1,ж).

Этот случай обязан той же причине, что и предыдущий,

но он чаще встречается на сравнительно широких пластинах.

9.Пятна на расстоянии двойного полюсного шага

(рис. 7-1,и). Этот тип пятен чаще всего является

последствием дефектов уравнительных соединений. Если

находящихся на равных расстояниях.

Глава восьмая

Модернизация щеточных узлов турбогенераторов и электромашинных возбудителей

C увеличением единичной мощности генераторов все большее значение приобретает проблема повышения надежности отдельных узлов, в том числе и аппарата щеткодержателей с контактными кольцами. Если на ге­ нераторе относительно небольшой мощности (до 150 МВт) работа узла контактных колец и аппарата щеткодержа-

телей не вызывает серьезных нареканий, то на блочных генераторах наблюдается чрезвычайно быстрое изнаши­ вание контактных колец и щеток, искрение, скалывание контактной поверхности щеток, повреждение арматуры и токоведущих поводков, высокий нагрев колец и щеток (до 180—200°С), высокое переходное сопротивление контактной пары, неравномерное токораспределение. Неудовлетворительная работа контактных колец и аппа­ рата щеткодержателей в значительной мере вызвана высокой вибрацией вала ротора и колец, присущей блочным турбогенераторам мощностью 200 МВт и более

идостигающей в отдельных случаях 50'0—1 000 мкм.

Величина вибрации роторов электрических машин

определяется степенью неуравновешенности вала, вызы­ вающей составляющую частоты 50 Гц, а также степенью разножесткости ротора по двум главным направлениям,

вызывающей составляющую частоты 100 Гц или двой­ ной оборотной частоты. Высокий уровень вибрации роторов блочных турбогенераторов объясняется относи­

тельно малой жесткостью вала ротора по сравнению

с генераторами средней мощности, а также повышенным значением составляющей двойной оборотной частоты.

Неравножесткость ротора характеризуется коэф­ фициентом анизотропии

где Ji и Л — главные моменты инерции по оси полюсов и оси рабочих пазов.

C целью снижения анизотропии роторов крупных

турбогенераторов на большом зубе выполняются попе-

Рис. 8-1. Способы выравнивания жесткостей по осям ротора турбо­ генератора.

100

речные канавки (завод «Электросила») или фрезеруются

продольные пазы по типу обмоточных пазов (завод

«Электротяжмаш»). Выполнение этих мероприятий

(рис. 8-1) снижает коэффициент анизотропии с Φ = 0,18

до i} = 0,053 для турбогенератора ТВВ-320-2 и с Φ = 0,119

до 0 = 0,061 для турбогенератора ТГВ-300. При этом на

основании вибрационных исследований указанных турбо­ генераторов, находящихся в эксплуатации, выявлено значительное снижение (более чем в 2 раза) вибрации двойной оборотной частоты на подшипниках и контакт­ ных кольцах. Однако абсолютная величина составляю­ щей вибрации достигает достаточно большой величины

2√4ιoo-=15O—350 мкм и не позволяет значительно

улучшить и повысить надежность работы узла контакт­ ных колец.

Как уже было отмечено в гл. 4, большое значение в работе контактно-щеточного узла имеют физико­ механические свойства материала контактных колец, в частности величина твердости, однородность структуры контактной поверхности, режим термообработки и т. д. В этом смысле положительную роль должна сыграть установка контактных колец, изготовленных из сталей высокой твердости (ЯБ>300) и прошедших соответст­

вующие режимы термообработки.

Учитывая отрицательное воздействие масляных паров на работу щеток, на ряде турбогенераторов осуществили реконструкцию системы вентиляции щеточного узла (рис. 8-2) с забором охлаждающего воздуха, удаленным от подшипника, и выбросом горячего воздуха в зоне,

Рис. 8-2. Реконструкция вентиляции щеточного узла.

а — до реконструкции; б —после реконструкции; / — опорный подшипник; 2 — щеточный аппарат; 3 — контактные кольца; 4 — центробежный вентилятор.

101

насыщенной масляными парами. Такую схему вентиля­ ции необходимо распространить и на другие турбо­ генераторы и принимать при конструировании новых

машин.

Опыт эксплуатации контактных колец, имеющих нарезку контактной поверхности в виде ленточной резь­

бы, показал значитель­ ные преимущества их

колец и щеток, резко уменьшается коэффициент неравномерности токораспределения по отдельным щеткам и т. д. В связи с этим рекомендуется при установке новых или при ре­

монтах (проточка, замена изоляции) колец с гладкой контактной поверхностью осуществлять нарезку по про­

филю (рис. 8-3).

К реконструктивным работам по контактно-щеточному

узлу, обеспечивающим повышение надежности работы, относятся также замена миканитовой изоляции втулки на стеклотекстолитовую (см. гл. 9) и новая конструкция изоляции и уплотнения токоведущих болтов роторов турбогенераторов.

В заводском исполнении (рис. 8-4) болт изолирован

специальной резиной по всей длине для создания электрической изоляции и уплотнения его в радиальном

отверстии в валу ротора. Опыт эксплуатации выявил недостаток такой конструкции, связанный с поврежде­ нием резины и нарушением газоплотности ротора.

Производственным предприятиям «Мосэнергоремонт» предложена и проверена в эксплуатации на турбогенера­ торах серий TBB, ТВФ и ТВ2 более надежная конструк­

ция токоведущего болта с изоляцией из стеклотекстолита.

После запечки и опрессовки изоляции в ней вы­ полняется канавка для установки уплотняющего рези­ нового кольца. Изоляция болта до его установки в ротор испытывается переменным напряжением 8 600 В в те­ чение 1 мин.

102

Токоведущий болт, подлежащий изолировке, предва­ рительно освобождается от резины, и на цилиндрической поверхности его нарезается резьба с шагом 1 —1,5 мм.

После нарезки токоведущий болт изолируется стекло­

тканью марки ПСИФ (70—90 слоев) с промазкой ее лаком ЭРІ-30 и затем покрывается двумя слоями триацетатной пленки. Изолированный болт укладывается в пресс-форму, предварительно обжимается и прогре-

Рис. 8-4. Конструкции уплотнения токоведущих болтов.

а —в заводском исполнении; б — после реконструкции; / — шина токоподвода; 2 — болт токоведущий (с резиновой изоляцией); 3— кольцо уплотнения; 4 — вал ротора; 5 — клин токоподвода; 6 — болт токоведущий (со стеклотекстоли­ товой изоляцией); 7 — кольцо уплотнения; 8— винт контактный; 9 — гайка; 10 — стержень .токоподвода.

3 ч. Охлажденный болт очищают от пленки, наплывов

лака и протачивают по чертежу.

Двухлетний опыт эксплуатации предлагаемой конст­ рукции токоведущего болта показал полную его надеж­

ность, а при вскрытии и осмотре не обнаружено какихлибо отклонений.

Одним из важных вопросов, связанных с повышением надежности эксплуатации электрических машин, яв­ ляется создание новых и усовершенствование сущест­ вующих конструкций щеткодержателей.

Применяемые в настоящее время для турбогенерато­ ров конструкции щеткодержателей имеют спиральную

103