电动机碳刷磨损和温度高的原因及措施范文

1存在的问题

埃塞俄比亚DANGOTE水泥厂投产运行一段时间后，由于产量增加，生料磨主电动机出现碳刷磨损过快的问题，曾经两次发生碳刷冒火现象，第一次是因为刚投产时生料磨负荷低，碳刷运行电流较低，碳刷温度低，没有形成有效铜绿膜，碳刷磨损较快。第二次是因为在稳定生产一段时间后不断增加产量，使碳刷承受的电流较大，但碳刷数量没有增减，碳刷温度过高，长期超过90℃，有时停机检查发现有碳刷有卡涩现象，个别的由于高温膨胀卡在刷握里面，碳刷的高温使得滑环室内温度急剧上升，磨损较快的碳刷形成的碳粉使得滑环室内空气绝缘急剧下降，很快就使碳刷冒火，滑环短路。碳刷应在合适的温度范围内工作，温度太低不利于碳刷有效铜绿膜的形成，并会加快碳刷的磨损度，温度太高会导致碳刷变软，承受电流能力下降，再加上现场的灰尘、碳粒以及空气绝缘和环境湿度等条件的影响，会使滑环温度不可控。从现场观察来看，一旦超过90℃，温度将不会呈线性增长，瞬间就可能超过临界值，碳刷危险度大大增加。碳刷的最佳工作温度是60~95℃。碳刷材质和规格不一样可能会有些差别，一旦在合适的温度下形成铜绿膜后，碳刷的磨损度将会降低，运行稳定性更高。

2电动机滑环碳刷数量的调整

生料磨主电动机功率为6000kW，定子电流为377A，转子电流为1749A，根据定子电流和转子电流就可以计算电动机滑环实际需要的碳刷数量。生料磨主电动机碳刷的尺寸是25mm×32mm×50mm，碳刷的额定电流密度是9.8A/cm2，所以每只碳刷能承受的电流是82A，正常情况下碳刷在75%~120%额定电流下能长期运行。现在生料磨产量是620t/h，运行电流是262A，根据转子电流和定子电流的成比例换算关系，转子电流在1200A左右，按每个碳刷承载的电流在90A换算，电动机转子滑环每相配置13只碳刷，现场实际测量碳刷运行温度在74℃，根据碳刷测量温度和运行磨损情况来看，这样计算下来的碳刷数量配置合适。在两年时间内生料磨从450t/h提产至640t/h，现场不断根据碳刷温升和电流情况，将电动机滑环碳刷从每相10只增加至13只，到目前为止运行稳定。

3电动机滑环和碳刷的维护经验

（1）定期清理滑环箱内过滤器。如果过滤器堵塞，将使滑环箱内部冷却风路不畅，降低滑环冷却效率，增加滑环温度，也会降低滑环使用寿命。同时也会导致过滤器的吸碳粉能力降低，碳粉在滑环箱内不断循环，不断积聚的碳粉会使电动机转子接线柱绝缘降低，很容易导致转子接地和短路现象的发生。清理碳粉必须使用吸尘器，正常清理频率一周至少一次。过滤器海绵的清理一般是用压缩空气吹，但我们发现压缩空气里面水分太重，容易使一部分碳粉吸附在海绵上面，碳粉和水一起凝固在过滤器海绵上面，堵塞过滤器海绵的细孔。最好的办法是使用氧气喷吹清理碳粉，这样才能彻底把过滤器海绵清理干净，并且晒干以后安装。

（2）碳刷数量的调整。现场有25mm×32mm×50mm、20mm×32mm×50mm两种规格的碳刷，电流载流量约为82A和65A。碳刷的承载电流在额定电流的75%~120%之间比较合适，如果为额定电流的200％时，最长允许运行时间60s。所以控制承载电流是确定电动机碳刷稳定运行的重要因素。生料磨从额定产量的450t/h到现在的640t/h，水泥磨从之前的170t/h到现在的235t/h，全厂负荷都在不断变化，电动机电流也在不断变化，现场也在不断根据碳刷的温度监测情况和负载电流的变化，实时通过计算增加碳刷数量，大多数电动机的碳刷数量每相都增加了1~3个，比如生料磨循环风机A和B都从之前的每相8个碳刷增加到10个，在电动机增加碳刷后也需要密切监测温度情况和碳刷磨损程度。只有通过稳定运行一段时间才能确定增加碳刷的数量是否合适。石灰石破碎电动机从生产至今负载和温升情况没有发生太大的变化，依然保持原数量。全厂碳刷型号也有CG651和C80X两种，从生产运行情况来看，C80X碳刷材质更硬，耐磨性更好，含铜量更高，承载电流更大。现场根据负载电流和温升监测情况逐步更换成C80X，C80X在同一电动机上碳刷的数量比CG651更少些。从更换后一年多的运行情况来看，工况稳定。全厂11台绕线式中压电动机，10台电动机已全部更换成C80X。其中水泥A磨主电动机滑环C相表面上有些凹槽，出于稳定性考虑，仍在使用CG651，将来会逐步换成C80X，这样也便于全厂碳刷型号的统一，采购、维护更换更加方便。

（3）更换变形的刷握。随着使用时间的增长，在工作环境温度高的情况下，尤其是发生碳刷冒火的现象之后，刷握会发生变形。用标准的25mm×32mm×50mm尺寸的碳刷试验，拿住刷握上下来回活动，正常情况是上下移动活动自如，若发现有个别的刷握不能顺利插入，有卡涩现象，就需要更换新的刷握。

（4）检查弹簧的压力。工作环境温度长期高会造成弹簧本体弹性变差，压力降低，在每次停机检修的时候都需要逐一检查弹簧的压力，若有个别弹簧压力不一样应及时更换。但若发生过碳刷冒火现象后，弹簧退火，弹簧的弹力将减弱，则必须更换新的弹簧，使所有弹簧压力一致，避免有的碳刷压力太低，碳刷与滑环接触面积不够，导致个别碳刷接触不良电流太大、温度高。

（5）检查滑环室门的密封性。由于水泥厂工作环境较差，如果门密封性不好，水泥颗粒会进入滑环室，碳刷和滑环表面材质比较软，较硬的颗粒掉到滑环和碳刷之间摩擦会划伤碳刷表面。如果门没有关严，也会影响冷却风机对滑环室的冷却效果。有些时候认为碳刷温度高，需要开门用冷却风机吹，这实际上是一种错误的做法，不能解决根本问题，必须找到发热的真正原因。

（6）电动机在停机后开启空间加热器，如果滑环室温度太低，开机的时候滑环和碳刷都是从冷态开始摩擦，会降低滑环使用寿命，加速碳刷磨损。同时埃塞俄比亚昼夜温差大，现场工作环境非常潮湿，电动机停机时不开加热器会在滑环箱内产生大量的冷凝水，对滑环和碳刷造成腐蚀和破坏，导致碳刷变软。所以在停机后就自动开启电动机加热器，加热器的功率很小，电流1A左右，即使长时间的开启也不会对大功率的电动机产生任何影响。（7）电动机冷却风道的清理。由于部分电动机没有做专用的防雨棚，雨季来临时，经常会有雨水飘进滑环室和风机内部。现场为了防雨，在电动机后做了较小的防雨棚，但这样就影响了冷却风机的空气循环，不利于散热。必须给冷却风机更大的吸收空气空间，不仅要制作大的防雨棚，也要定期对滑环室、冷却风道的灰尘进行清理，使电动机有良好的冷却效果。

（8）定期观察碳刷磨损情况。连续运行一个月磨损不应超过1.5mm，如果消耗过快就得寻找原因，在每次清理过滤器海绵碳粉的时候也得注意，如果过滤器海绵上面的碳粉太多，说明这段时间内碳刷磨损较快，须密切观察碳刷温度情况和电动机负载电流情况。

（9）滑环的清理和保养。滑环的滑动表面应该保持平滑和洁净，停机检修时可以慢慢转动电动机转子，用细砂纸均匀打磨滑环。碳刷的磨损会产生碳尘，并很容易在绝缘体的表面形成导电桥。滑环之间可能会出现放电，并有可能出现闪弧，从而引起设备停机。滑环的接触表面和碳刷会形成棕纹或外皮，棕纹可被视为一种正常的有色表面，无须清除。如果设备要停较长的时间，则应该将电刷抬起。长时间未使用的滑环表面可能会失去光泽或被灰尘覆盖等，需要清洁。

（10）在车间值班室建立电动机档案，记录滑环碳粉清理时间，更换碳刷时间，便于分析运行情况。

4结束语

总之，对于碳刷的维护，不仅要多观察、勤清理、规范和完善运行维护管理工作、及时发现问题，采取有效的措施，避免同样的问题再次发生；也要多分析、多总结，找出碳刷问题的原因，从根本上解决问题。通过一系列的处理措施后，两年来该电动机的运行情况明显改善，满足了产量增加的运行要求。

作者:袁奉文 单位:苏州中材建设有限公司