江小四

摘　要：選用直流驅(qū)動(dòng)的索道經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，不可避免要進(jìn)行主電機(jī)碳刷更換的維護(hù)項(xiàng)目。本文通過(guò)對(duì)主電機(jī)碳刷更換工作流程的詳細(xì)介紹; 更換中巧妙對(duì)整流子表面輕度溝槽打磨處理; 以及更換后出現(xiàn)電磁性換向火花，通過(guò)簡(jiǎn)單易行的辦法，調(diào)整主電機(jī)碳刷幾何中心線來(lái)消除火花的全過(guò)程，供索道同仁在直流電機(jī)的維護(hù)中提供參考。本人水平有限，如有不妥，請(qǐng)見(jiàn)諒。

關(guān)鍵詞：碳刷；換向器；幾何中心線；更換；調(diào)整

在矢量變頻技術(shù)未取得突破以前，直流電機(jī)由于起動(dòng)性能好，易實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)調(diào)速的特點(diǎn)一直為脫掛式索道主拖動(dòng)的首選方案。如果我們把控制系統(tǒng)的PLC 比喻成脫掛式索道的大腦，那么為索道提供主驅(qū)動(dòng)力的直流電機(jī)就是其心臟。由于主拖動(dòng)電機(jī)的功率大，而且是進(jìn)口設(shè)備( 多貝瑪亞公司的主電機(jī)選用的是ABB 公司的DMI 系例產(chǎn)品)，價(jià)格昂貴，大多數(shù)的索道公司在運(yùn)行初期都沒(méi)有備件。這就對(duì)我們的電氣維護(hù)人員維護(hù)水平提出了更高的要求，下面結(jié)合我們對(duì)直流主電機(jī)維護(hù)工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題及解決方法，談?wù)勗谥绷麟姍C(jī)維護(hù)方面的經(jīng)驗(yàn)。

一、主電機(jī)碳刷的更換

直流電機(jī)與交流電機(jī)在結(jié)構(gòu)上Z大的區(qū)別在于直流電機(jī)有換向器和碳刷裝置，我們?cè)趯?duì)直流電機(jī)維護(hù)上除了與普通交流電機(jī)一樣的常規(guī)保養(yǎng)外（如定期對(duì)軸承加油、對(duì)電機(jī)繞阻的絕緣檢查等），Z重要的一項(xiàng)工作對(duì)換向器整流子和碳刷的檢查和維護(hù)。我們?nèi)粘５臋z查可通過(guò)電機(jī)的觀察窗來(lái)查看電機(jī)在運(yùn)行中整流子與碳刷之間的火花，從火花的大小我們可判斷出主電機(jī)是否工作正常。直流電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，換向器整流子與碳刷的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不可避免地造成整流子和碳刷的磨損，電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)換向器的材質(zhì)是金屬銅，硬度大，耐磨。碳刷的材質(zhì)是石墨碳，硬度小，易磨損，屬易損件，到了一定的使用期限需更換。我公司的直流電機(jī)自2013 年初運(yùn)行以來(lái)，到2015 年底，三年的時(shí)間，大多數(shù)的碳刷的磨損已到了極限，我們決定在2015 年底大修時(shí)對(duì)主電機(jī)的碳刷進(jìn)行整體更換。

1. 更換前的準(zhǔn)備工作

備件：電機(jī)碳刷36 只，型號(hào)為N40 61051126，碳刷是我們從ABB 公司定購(gòu)。原電機(jī)碳刷型號(hào)為EG369 07586-1 KET，我們?cè)谑盏絺浼髸r(shí)間就發(fā)現(xiàn)與原型號(hào)不一致，我們與ABB 公司的技術(shù)人員進(jìn)行了溝通，得到的答復(fù)是新型號(hào)的碳刷為改進(jìn)型，可放心使用，而且更耐磨，使用壽命更長(zhǎng)。輔助材料：砂紙若干、干凈布頭若干。

工具：內(nèi)六角扳手一套、M10 套筒一只、手電一只、氣泵一臺(tái)。

人員配備：三人，一主二輔。要求維護(hù)人員熟悉直流電機(jī)維保流程，有高度的責(zé)任心，耐心細(xì)致的工作態(tài)度，還具有一定的鉗工技能。

2. 舊碳刷的拆除

我們?cè)诖蜷_主電機(jī)前，首先要做好安全防護(hù)工作，關(guān)閉主控柜上控制電源鑰匙開關(guān)，并分?jǐn)嗾鞴瘢ˋ1+O151）內(nèi)的主斷路器10Q1，其次是我們現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)工具清點(diǎn)并登記。

主電機(jī)碳刷總共有36 只，分為六組，具體的分布見(jiàn)圖1：

我們先拆除BCEF 四組，0 點(diǎn)鐘A 和6 點(diǎn)鐘D 方向上的兩組碳刷需轉(zhuǎn)動(dòng)刷架才能拆除。我們首先擰出刷架的定位螺絲，然后用內(nèi)六角扳手松開六個(gè)刷架的固定螺絲，見(jiàn)圖2。這樣我們可以很輕松地轉(zhuǎn)動(dòng)刷架，使上下兩組碳刷到易于拆卸的位置。

3. 整流子的打磨

我們?cè)谄綍r(shí)的檢查中發(fā)現(xiàn)，整流子在與碳刷的長(zhǎng)期磨擦中，產(chǎn)生了不同程度的縱向溝槽，我們?cè)趯?duì)碳刷長(zhǎng)度測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，溝槽深的磨損快，所以我們?cè)谶@次更換新碳刷前對(duì)整流子進(jìn)行人工打磨，以期延長(zhǎng)碳刷的使用壽命。具體操作方法如下：

其中一人以全手動(dòng)的方法操作緊急驅(qū)動(dòng)，使主電機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，另外兩人分別站立電機(jī)兩側(cè)，雙手握住砂紙，緊貼于整流子表面，對(duì)其打磨。我們先用P120 粗砂紙對(duì)整流子進(jìn)行粗加工，使整流子的溝槽逐漸變淺，Z后消失。再用P360 的細(xì)砂紙對(duì)整流子進(jìn)行拋光，整個(gè)過(guò)程大概需1 個(gè)小時(shí)。Z后用干燥的壓縮空氣對(duì)打磨過(guò)程中產(chǎn)生的銅粉末進(jìn)行清理。

4. 新碳刷的安裝

新?lián)Q的碳刷要注意工作面的形狀，其有效接觸面積不小于碳刷截面積的75%，如不足則需在安裝前進(jìn)行研磨。我們這次新購(gòu)的碳刷在出廠前已經(jīng)進(jìn)行了研磨，我們可以直接安裝。安裝與拆除的順序相反，我們先裝上 0 點(diǎn)鐘方向A 組、6 點(diǎn)鐘方向D 組，再裝上BCEF 四組。

安裝過(guò)程中注意事項(xiàng)：

（1）我們要保證碳刷在刷盒內(nèi)能均勻自由滑動(dòng)，無(wú)卡阻現(xiàn)象，如果出現(xiàn)卡刷，一般為刷盒內(nèi)壁粘有碳粉所致，我們用抹布清除即可。

（2）檢查每個(gè)刷握的壓力彈簧狀態(tài)，保證碳刷受到均勻穩(wěn)定的壓力，各個(gè)碳刷的壓力差不應(yīng)超過(guò)平均壓力的10%。電機(jī)在運(yùn)行中隨著碳刷的磨損，刷握彈簧能自動(dòng)調(diào)整并維持碳刷壓力不變。

（3）按要求擰緊每只碳刷的刷辮與刷架固定螺絲，保證其可靠的導(dǎo)電性能，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不會(huì)松動(dòng)。并對(duì)刷辮進(jìn)行塑形，使其遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)部件。安裝好全部的36 只碳刷后，我們將刷架還原到初始位置，并擰緊定位螺絲，然后用內(nèi)六角扳手緊固六個(gè)刷架的固定螺絲。

5. 試車

試車前我們?cè)俅斡脷獗脤?duì)電機(jī)尾部進(jìn)行一次清潔，保證所有的碳粉及打磨時(shí)落下的銅粉都清理干凈。主操人員做試車前的Z后檢查，特別要注意工具、螺絲等工具材料遺留，不然一旦電機(jī)得電旋轉(zhuǎn)后，瞬間造成電機(jī)燒毀惡性事件。Z后我們安裝好電機(jī)兩側(cè)帶玻璃窗的側(cè)板。閉合上主控柜上控制電源鑰匙開關(guān)和整流柜（A1+O151）內(nèi)的主斷路器10Q1，復(fù)位安全回路啟動(dòng)主電機(jī)風(fēng)機(jī)。為安全起見(jiàn)，初次啟動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，這樣吹出整流子死角上的碳粉和銅粉。接著我們以Z低速啟動(dòng)索道（本索道為0.3m/S)，通過(guò)觀察窗仔細(xì)觀察火花的大小及可能出現(xiàn)的異常情況，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題我們可及時(shí)停機(jī)處理，不會(huì)造成事故。如無(wú)異常，逐漸提高索道的運(yùn)行速度1.0m/S 、2.0m/S ，每種狀態(tài)運(yùn)行約10 分鐘，我們?cè)谶@個(gè)調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，隨著速度的增加，換向器上出現(xiàn)了微弱的火花 ，Z后我們把速度加到3.0m/s 上，火花更為明顯，但沒(méi)有超過(guò)121級(jí)（允許直流電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行），我們當(dāng)時(shí)認(rèn)為是由于整流子打磨后，新的氧化膜還沒(méi)有形成所致，在 3m/s 速度上運(yùn)行了半個(gè)小時(shí)后停機(jī) ，整個(gè)碳刷更換工程結(jié)束。

二、碳刷不在幾何中心線的檢測(cè)與調(diào)整

新碳刷安裝運(yùn)行初期我們實(shí)行的是監(jiān)控運(yùn)行，速度控制在3.0m/S 以下, 并時(shí)刻不停地安排人員監(jiān)控電機(jī)火花的情況, 但我們發(fā)現(xiàn)在索道運(yùn)行了一周后, 電機(jī)整流子的氧化膜已完全形成, 但電機(jī)的換向火花并沒(méi)有減弱的趨勢(shì)，我們跟蹤發(fā)現(xiàn)這種火花隨著負(fù)載增大而增大，而且每只碳刷上的火花狀態(tài)都一樣，這是典型的電磁火花的特性。我們知道直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)如果電刷偏離幾何中心線，換向元件切割磁力線產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢(shì)，使換向火花增大。如果將電刷位置移動(dòng)到幾何中心線位置，則可大大減小旋轉(zhuǎn)電勢(shì)，從而使換向狀況得到大大改善。

具體方法如下：

1. 電機(jī)在不工作的靜止?fàn)顟B(tài)，打開電機(jī)接線盒，電樞繞組兩端接上直流毫伏表，選擇0 位在中間位置的毫伏表，以利于我們觀察指針的擺動(dòng)情況，將電機(jī)的勵(lì)磁繞組的外接線拆除，串接按鈕開關(guān)和3V 直流電源（兩節(jié)1 號(hào)干電池），如圖3：

2. 拆下電機(jī)兩側(cè)觀察窗玻璃蓋板，擰出刷架的定位螺絲，松開六個(gè)刷架的固定螺絲。

3. 我們用點(diǎn)動(dòng)的方法來(lái)操作按鈕，觀察毫伏表的指針擺動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)刷架在出廠的位置時(shí)，毫伏表指針擺動(dòng)較大，說(shuō)明碳刷不在幾何中心線。我們邊操作按鈕，邊用木質(zhì)錘柄輕敲刷架，直到Z后毫伏表的指針完全不動(dòng)，從而重新定位電機(jī)的幾何中心線，見(jiàn)圖4。

4. 重新擰緊刷架的定位螺絲，緊固刷架的固定螺絲，安裝好玻璃蓋板，并恢復(fù)電機(jī)接線，做好試車準(zhǔn)備。

5. 調(diào)整后試車過(guò)程與碳刷更換試車過(guò)程一樣，都是由低速到高速，在各種不同運(yùn)行狀態(tài)下觀察換向火花的變化情況，通過(guò)此次對(duì)幾何中心線的調(diào)整，換向火花已完全消除。

結(jié)語(yǔ)：

電機(jī)在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采用的是通用方案，我們作為使用單位在維保中要根據(jù)自己設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際工況作出相應(yīng)的調(diào)整，以期更好地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。這就要求我們平時(shí)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，弄清其工作原理；日常的維護(hù)工作中不斷摸索，創(chuàng)新維護(hù)方法；與索道同行多交流學(xué)習(xí)，共同提高設(shè)備管理水平，為索道安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行提供技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn):

[1] 九華山天臺(tái)索道電氣維護(hù)手冊(cè)

[2] 九華山天臺(tái)索道電氣圖紙

（來(lái)源：中國(guó)索道協(xié)會(huì)）