号机碳刷改造qc.docx
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号机碳刷改造qc
富春江水力发电厂
电气改造QC小组成果发布资料
2号机转子刷架系统改造
编写:
孙海龙
2008-12-15
2号机转子刷架系统改造
一、小组概况:
富春江水力发电厂坐落于风景秀丽的富春江七里泷峡谷,70年代建厂至今已有40年的光荣历史。
电厂主要担负着华东电网的调频调峰和流域防洪任务。
但是电气设备经过多年运行,已老化落后,许多设备需重新设计改造,故我厂组织相关技术人员成立富春江电厂电气改造QC小组。
本QC小组根据电气设备运行情况,提出急需进行改造的技术方案,通过全面质量管理PDCA理论,严格按要求进行QC活动,自我启发、相互启发,采用质量管理的手段控制电气改造全过程,把握工作质量,解决了许多威胁电网安全的技术难题。
小组成员情况简介:
姓名
性别
年龄
文化程度
QC程度
QC职务
孙杰
男
40
本科
统考合格
小组组长
孙海龙
男
36
本科
统考合格
课题组长
杨连根
男
43
本科
统考合格
组员
秦艳
女
42
本科
统考合格
组员
吕岚
女
38
本科
统考合格
组员
李洪良
男
本科
统考合格
组员
杨全贵
男
本科
统考合格
组员
方橹平
男
本科
统考合格
组员
注册活动情况:
小组名称
电气改造QC小组
组长
孙杰
课题名称
2号机转子刷架系统改造
课题组长
孙海龙
课题注册日期
2007年6月1日
课题起止日期
2008.3.1-2008.6.30
课题类型
现场型
课题组人数
8人
课题活动次数
9次
平均出勤率
98%
二、课题概述选题理由:
富春江水力发电厂2号机转子碳刷于1972年2月投运,运行多年来只进行过零星的个别有缺陷碳刷更换。
从未进行过改造大修,设备老化,技术原理落后。
转子碳刷回路运行中经常发生温度异常升高,在2004年8月25日发生刷握弹簧脱落,碳刷弹出,造成转子导电环短路,影响机组正常发电。
发电机转子碳刷异常将严重威胁机组安全发供电,转子碳刷弹出将造成发电机转子短路事故停机。
消除设备事故隐患、防止我厂2号机转子碳刷运行中异常发热事故短路是本QC小组需解决和完善的主要任务。
三、现状调查
重点调查近期2号机碳刷发生的异常情况
调查一:
2004年8月25日,下导电环29号刷握弹簧脱落,碳刷弹出,机组改检修,更换碳刷。
调查二:
2007年6月29日测温时发现2号机13#、15#碳刷温度为97℃,正常相温度为75℃。
停机后检查处理,发现13#碳刷卡簧脱开,15#碳刷卡簧无弹性。
均进行了更换处理。
调查三:
2008年7月7日,2号机碳刷49#、50#、51#温度异常,达到98℃,参照体温度78℃,停机后检查处理,发现3只碳刷卡簧,均无弹性,仔细检查又发现17#、18#碳刷卡簧无弹性,多只碳刷磨损需更换。
调查四:
每年的2号机小修中,经常发现2号机碳刷异常,主要有卡簧弹性差,碳刷磨损太快等。
四、课题目标
目标一:
消除2号机卡簧碳刷弹出,转子短路事故隐患;
目标二:
消除2号机运行中碳刷温度异常升高缺陷。
五、原因分析
温度异常:
1、环境温度高
2、碳刷与集电环接触电阻大
3、刷握卡簧压紧度不足
4、转子电流大
5、转子滑环表面粗糙、脏污
6、碳刷尾部接线松动
7、碳刷材质不好,易发热磨损
8、碳刷引出线裸露、
碳刷弹出、短路
1、刷握卡簧、断裂,碳刷弹出短路
2、刷握卡簧、止口松脱
3、导电环上下层布置有部分交叉
4、刷握太高,造成上下层电极间距只有20mm
5、刷握固定螺栓松动
6、检查维护不到位
7、刷握V型压簧弹出短路
六、确定主因
综合诸多原因,我们小组8名成员积极讨论,从对重要度作出判断,集中大家的智慧,确定主因,并用“0”“1”法对讨论结果统计如下:
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
合计
要因
1
环境温度高
0
1
0
0
0
0
0
0
1
否
2
碳刷材质不好,易发热、磨损
1
1
1
0
1
1
1
1
7
是
3
刷握卡簧老化、压紧度不足
1
1
1
1
1
1
1
1
8
是
4
转子滑环表面粗糙、脏污
1
0
0
0
0
0
0
1
2
否
5
转子电流大
0
0
0
0
0
0
1
0
1
否
6
刷握卡簧易断裂
1
1
1
1
1
1
1
1
8
是
7
刷握卡簧卡口易松脱
1
1
1
1
1
1
0
1
7
是
8
刷握固定螺栓松动
0
0
0
1
0
0
1
0
2
否
9
检查维护人员责任心不强
0
0
0
0
0
0
0
0
0
否
10
碳刷引线裸露无绝缘层
1
0
1
1
1
0
1
1
6
是
11
刷握太高使正负极间距过小
1
1
1
1
1
1
1
1
8
是
12
导电环上下层布置不合理,部分交叉
0
1
1
1
1
1
1
1
7
是
13
碳刷尾部接线松动
0
0
1
0
0
0
1
0
2
否
由评测结果看,2、3、6、7、10、11、12为主要原因,是造成碳刷温度高、转子短路的重要因素。
这些因素可归结为四个主因,即:
刷握结构尺寸不合理,刷握V型压簧易损坏,碳刷材质不好易磨损,导电环碳刷上下层布置不合理。
七、主因分析
分析一:
刷握结构尺寸不合理,2号机导电环本身上下层间距只有95mm,而刷握的整体高度为60mm,下导电环刷握V型弹簧平常略高于刷握。
故上导电环底面与下导电环刷握弹簧的最高点仅20mm,间距过小,稍有异物即可造成转子正负极短路,发电机失磁事故停机,短路弧光烧坏相关设备,造成极大的检修工作量,损失发电机组输出电量。
分析二:
刷握V型压簧易损坏,2号机碳刷系统采用恒压刷握V型压簧,压簧常因材质问题发生断裂,同时V型压簧止口依靠一约2mm的凸点,很容易因机组振动、凸点松动使V型压簧弹出。
V型压簧本身为金属导电体,弹出后极易造成上下导电环短路。
V型压簧故障后,碳刷相应缺乏外压力,运行中弹出刷握。
带引线处于自由态的碳刷也将直接造成转子正负极短路,事故停机。
V型压簧同时存在老化现象,运行一段时间后弹性降低,使碳刷与滑环压力降低,接触电阻增加,造成碳刷异常、温度升高。
分析三:
碳刷材质不好易磨损,2号机碳刷为上海某电机厂生产。
使用时发现材质不佳,极易磨损。
碳刷磨损到一半以上尾部压紧弹簧压力即不足,于是造成碳刷接触电阻增加,碳刷运行温度升高。
分析四:
导电环碳刷上下层布置不合理,导电环分上下层安装,但2号机碳刷上下层轴向重叠,上下层间距过小,当碳刷刷握或刷握弹簧发生问题时,极易造成转子正负极短路,事故停机。
八、通过对主要原因的分析,我们制度了相关的对策
对策一:
刷握改造
根据现有刷架上刷握的实际固定尺寸重新加工刷握,降低刷握高度,使刷握的整体高度从60mm降至40mm,从而直接增加转子正负极导电部分的安全距离。
重新加工新刷握固定平垫,以利于新刷握安装固定。
对策二:
刷握压簧改造
选用进口直压式刷握压簧,更换原V型卡止式压簧。
直压式刷握压簧一端是用铆钉固定在刷握上,不会因振动弹出刷握。
对策三:
碳刷改造
更换耐磨、耐热性能更好的碳刷,并且在碳刷的连接裸铜线外加包绝缘护套。
对策四:
改变导电环布置方式
尽量使上下层导电环错位布置,使碳刷在发电机轴向不存在交叉情况,这样布置后即便发生刷握弹簧脱落或碳刷弹出,均不至于引起上下导电环短路。
九、实施
根据对策,本QC小组按步逐项实施
实施一:
制定新刷握、碳刷,固定平垫等设备的详细图纸,标注各部位尺寸、规格。
在专题QC活动中讨论图纸的可行性,不合理处立即整改,确定最终技术方案要求。
实施二:
委托上海卡朋兰碳制品有限公司加工,包括刷握、刷握弹簧、碳刷等,组织人员对设备进行验收检查,保证现场可以使用。
碳刷改造前后效果对比:
改造前V形卡簧易断裂、弹出,碳刷引线裸露刷握过高见图一
图一
改造后,刷握压簧固定式,不会弹出,碳刷引线有绝缘层见图二
图二
实施三:
利用机组检修更换新设备。
在此最后实施安装过程中,QC小组活动时大家认为需制定单独的PDCA循环全程监控安装全过程。
计划(P):
制定转子碳刷改造安全措施、组织措施、技术方案。
实施(D):
更换新改造碳刷,QC小组成员分工明确,配合好相互的工作,工作负责人监督到位。
检查(C):
施工完成后仔细检查施工质量,无遗漏,工完场清等。
总结(A):
施工过程的科学性是否完善,施工过程中存在的问题。
具体施工情况:
2008年5月27日,2号机转子导电环发生正负极短路,现场检查发现4#、9#、20#刷握弹簧脱落在地上,分析原因为刷握弹簧跳出后触及上导电环所至。
机组停电改检修。
立即按改造方案对机组刷握、弹簧及相关设备进行更换,退出下导电环上所有碳刷,松开下导电环紧固螺丝,落下下导电环,修磨抛光,并用酒精清扫干净,更换下导电环、刷握,更换为新刷握、碳刷,紧固所有固定螺丝,清扫干净,完成2号机碳刷改造。
实施四:
制定2号机导电环布置改造方案,待2号机大修时施工改造,示意如图:
改造前,上下层导电环、碳刷重叠,间距小,易短路。
见图三
图三
改造后,上下错开,不易发生短路,见图四
图四
十、检查
改造前后碳刷运行温度对比:
改造前,碳刷最高温度97.6℃,热像图见图五
图五
改造后,碳刷最高温度68.1℃,热像图见图六
图六
改造前后异常故障发生次数对比
故障类型
改造前
改造后
碳刷异常发热
1.卡簧压紧度不足,弹簧失效3次
未发生
2.碳刷磨损过多多次
3.卡簧断裂多次
转子正负极短路
1.卡簧弹出1次
未发生
2.碳刷弹出2次
十一、总结
发电机转子碳刷回路的缺陷直接威胁到发电机的安全发供电,故障后的抢修亦花费了大量的人力物力。
改造后的刷握及碳刷极大地提高了转子回路的运行稳定性、安全性,同时也降低了平时的维护成本,免去了因碳刷、刷握等故障引起的异常和事故,消除了事故隐患,避免了事故停机发电量的损失,避免了抢修费用的产生,安全生产得到了保障。
本QC小组有效地利用QC理论,在此次改造过程中积极开展QC活动,依据PDCA循环指导每一步的工作,分析原因,确定主因,制定科学的施工方案,保证了施工的质量。
施工完成认真检查总结,转子碳刷改造至今未发生异常。
十二、遗留问题和今后打算
发电机转子导电环的施工改造尚未进行,在平常的检修和维护中要求维护人员要对每一个碳刷、每一个刷握进行仔细的检查,防止异常情况的发生。
机组大修时要立即组织QC小组成员继续开展QC活动,根据QC理论指导导电环的改造施工工作。
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- 关 键 词:
- 碳刷 改造 qc