蒙陰縣鑫源熱電有限公司＃1機(jī)組為15MW汽輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組于2005年5月份投入運(yùn)行，發(fā)電機(jī)定子額定電流為1031A；空載電流為259A；每個(gè)環(huán)有四個(gè)碳刷，碳刷的尺寸是60mm×32mm×25mm；勵(lì)磁系統(tǒng)為自勵(lì)半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)；電源取自發(fā)電機(jī)本身，在發(fā)電機(jī)出口處接一臺(tái)勵(lì)磁變壓器，經(jīng)過半導(dǎo)體整流，經(jīng)碳刷、滑環(huán)接入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。
　　
　　1運(yùn)行狀況
　　
　　機(jī)組于2005年5月份投入運(yùn)行以來，一直存在以下問題。
　　
　　碳刷磨損十分嚴(yán)重，截止2006年2月份，汽機(jī)側(cè)碳刷更換了12塊，發(fā)電機(jī)東側(cè)的碳刷自運(yùn)行以來沒有更換過一塊，而有一個(gè)位置的碳刷多次更換，磨損特別快。
　　
　　每個(gè)碳刷承擔(dān)的電流有較大的偏差，小的0.5A，大的有20A。
　　
　　電刷表面有劃痕，電刷有磨偏現(xiàn)象。
　　
　　運(yùn)行過程中，碳刷及滑環(huán)的粉塵較多。
　　
　　滑環(huán)因碳刷長(zhǎng)期冒火已在表面形成燒傷條紋。
　　
　　刷辮長(zhǎng)期過熱變色，有段時(shí)間溫度達(dá)80～90℃。
　　
　　2問題分析
　　
　　發(fā)電機(jī)碳刷和滑環(huán)間工作面的磨損有兩種：一是純機(jī)械磨損；二是在電流作用下的電氣磨損和機(jī)械磨損。
　　
　　2.1純機(jī)械磨損
　　
　　碳刷和滑環(huán)表面相接觸，由于彈簧壓力作用和材料彈性變形的緣故，使直接接觸部分互相嵌入。當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，因摩擦作用而形成磨損。如果碳刷顆粒細(xì)軟，則碳粉易被沾在滑環(huán)表面，使滑環(huán)成為具有亮滑的石磨鏡面，碳刷的磨面也很光滑，兩者的機(jī)械磨損都較小。但如果碳刷顆粒粗硬，或含有如金剛砂之類的硬質(zhì)顆粒，則必然會(huì)使機(jī)械磨損大大增加。同時(shí)由于碳刷中含有少量的碳化鐵、碳化硅即金剛沙灰粉，以提高電刷的耐磨性能，但也會(huì)使集電環(huán)表面拉成溝槽，一旦形成溝槽對(duì)發(fā)電機(jī)的危害極大。碳刷是非金屬導(dǎo)電材料，電阻系數(shù)大，是銅的400倍。電阻產(chǎn)生的能耗高；持續(xù)的滑動(dòng)摩擦導(dǎo)電產(chǎn)生的接觸電阻、機(jī)械摩擦熱耗，加上電刷的電阻能耗轉(zhuǎn)化為高熱易使彈簧失壓及導(dǎo)線老化，引起接觸不良、產(chǎn)生火花，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行；
　　
　　2.2在電流作用下的電氣磨損和機(jī)械磨損
　　
　　在電流作用下的電氣磨損，是由于電弧高溫和放電等因素的作用，使極面材料受到損壞的情況。由于電氣磨損影響極面，所以也會(huì)對(duì)機(jī)械磨損的程度產(chǎn)生影響。
　　
　　由于電流通過碳刷和滑環(huán)的接觸面，且其直接傳導(dǎo)的部位不斷變動(dòng)，電流密度又很大，使一些點(diǎn)溫度很高；又由于電弧的高溫作用，會(huì)使兩側(cè)極面局部熔化、脫落，金屬會(huì)變成金屬蒸氣，碳刷則結(jié)構(gòu)松化，受氧化腐蝕而脫落，此即電氣磨損的表現(xiàn)。但是，極性不同，磨損情況是不一樣的。在電弧作用下，陽(yáng)極（正極）表面局部灼熱而蒸發(fā)出“金屬蒸氣”，使陽(yáng)極表面損蝕，這叫“陽(yáng)極蒸發(fā)”；陰極（負(fù)極）因受正離子撞擊和高溫作用發(fā)射電子，使陰極表面也遭受破壞，這叫“陰極粉化”。由于陽(yáng)極蒸發(fā)和陰極粉化的作用，碳刷和滑環(huán)由于電流方向不同會(huì)出現(xiàn)極性差別。