[发明专利]一种发电机直流励磁机碳粉收集装置

说明书

老式直流励磁机运行时碳粉飘逸和堆积情况严重，导致集电环温度较高,降低电气设备绝缘性能，机组安全性下降。针对以上问题加装碳粉收集装置，碳粉经碳粉收集装置吸出并处理，降低直流励磁机和碳刷运行时的温度，提高碳刷和直流励磁机的利用率和可靠性。

技术领域

本发明属于电力领域，具体涉及一种发电机直流励磁机碳粉收集装置。

背景技术

刘家峡水电站工程于1958年9月27日正式动工兴建，第一台机组于1969年3月29日并网发电，1974年12月5台机组全部安装完毕并投产发电。在西北电网中主要承担发电、调峰、调频和调压任务，是西北电网的骨干电站，在西北电力系统中处于十分重要的地位。至今，刘家峡电站已经稳定运行了50余载，近年来，电站内发电机碳粉堆积问题日益严重，已经逐步威胁到电站的稳定运行。

鉴于刘家峡电站在西北电网中的重要地位，加强电站稳定运行的工作刻不容缓，本发明主要针对刘家峡电站水力发电机系统内碳粉堆积过多，影响发电安全和效率一题展开研究，通过加装碳粉收集装置解决碳粉堆积问题，提高水力发电机安全性和发电效率。

直流励磁机与水轮发电机间的关系

供给水轮发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统，励磁系统的核心为直流励磁机，直流励磁机主要由功率单元和调节器(装置)两大部分组成，其中励磁功率单元是指为同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。

励磁系统的主要作用有根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值，控制并列运行发电机间无功功率分配，在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度，根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。

机组运行过程中，集电环与碳刷摩擦，产生的大量碳粉会污染集电环相关部件，导致励磁机设备的绝缘部件绝缘性能降低、零点接地和碳刷高温等严重安全隐患。

发明内容

根据刘家峡发电机外罩的结构，加装碳粉收集装置。首先，碳粉收集装置通过管路对外罩内部碳粉进行抽取，再对其进行过滤，最后排放至厂房内。既可以收集机组运行时产生的碳粉，又由于内部热空气的抽离，外部冷空气的补充，达到通风降温的目的。整体构造为图1所示。

一种发电机直流励磁机碳粉收集装置，包括机罩，电源系统；主要由吸风口、环管和除尘器三部分组成，所述吸风口的面积大小由碳粉飘逸轨迹决定，通过测量机罩周径，在保证机罩完整性和安全性的前提下，最终设计多个吸风口，全方位收集由滑环室飘逸而出的碳粉；环管起连接吸风口和除尘器的作用，其主要由碳钢钢管和橡胶软管组成，碳钢钢管保证管路的可靠性，在连接部位使用橡胶软管连接，可以使整个连接管路的位置更灵活多变，根据电厂现场的气压情况计算吸收碳粉所需的风压参数。

进一步的，吸风头与机罩接触面设计为7.3°的弧面，紧密贴合机罩，在接触面还设计有与吸风头等大的橡胶垫，加强切口的密封性，防止碳粉逸出，加强吸尘效果。

进一步的，碳钢钢管和橡胶软管两种管道的内壁作光滑处理，避免收集的碳粉堵塞管道。

进一步的，吸风口与机罩连接处的压力及风量计算：

设计吸风口风速为20m/s，每台除尘装置需连接2根环管，则除尘装置需要调节的风量为：

Q＝S×v

＝0.055²×3.14×20×2×3600

≈1368m³/h

其中，S为环管的横截面积，m²；