某水电站桥机电源滑线和集电器配合故障的分析及处理

1 概 述

该水电站桥机位于双曲拱坝中孔内，为电动葫芦式双梁桥式起重机，型号为LH20－5．5A3，额定起重量为20 t，1997 年投入使用。主要设置机构为大车行走，小车行走，主起升，采用三相四线制滑线供电方式。因该桥机位于双曲拱坝内，故滑线布置为弧形，全长约140 m。该桥机起升高度为8 m，跨度为5．5 m，起升速度为3 m/min，大车*高运行速度为24．43 m/min，小车运行速度为4．73 m/min。

该桥机在近几年日常工作中经常出现电源滑线与集电器接触**的故障而导致在桥机运行过程中出现电机缺相运行或失电，给起升电机和大车运行电机及小车运行电机的运行带来较大的安全隐患。为保证桥机的正常使用，我们临时在桥机集电器上固定了一根缆绳，当故障出现时，对缆绳进行甩动和拉动即可暂时使用，但由此亦给桥机的日常工作带来极大的不便。

2 产生故障的原因分析

从桥机滑线的结构形式、安装位置、运行环境几方面进行分析得知，滑线与集电器接触**可能是因为以下几个原因:

( 1) 桥机电源滑线呈弧形布置，其固定位置共14 处。因安装滑线时工艺欠缺，导致滑线水平度调整存在一定的误差，长期运行后因外力因素导致其误差超出允许范围，致使电源滑线与集电器接触**。

( 2) 因桥机已投运18 a，固定滑线的金属支架锈蚀变形，进而导致滑线变形，使电源滑线与集电器接触**。

( 3) 电源滑线与集电器碳刷滑动接触的导电面因放电烧损或氧化腐蚀，致使电源滑线与集电器接触**。

( 4) 大坝在汛期和枯水期因水库水位变化和泄洪振动受力变化而导致大坝发生位移，滑线支架和滑线受到大坝形变外力的影响而变形。

( 5) 因桥机电源滑线呈弧形布置，日常工作中集电器与电源滑线各处受力不均，从而导致电源滑线变形使电源滑线与集电器接触**。

( 6) 因桥机运行时间较长，集电器碳刷磨损严重或碳刷压紧弹簧因疲劳变形、压紧力不够而导致集电器不能和电源滑线充分接触，致使电源滑线与集电器接触**。

3 处理方法

桥机运行过程中电机缺陷或失电的原因主要为电源滑线与集电器接触**。为彻底检查和解决整个电源滑线与集电器的接触缺陷，需对桥机的电源滑线进行断电，对滑线全长进行检查、处理。为此，经研究后决定采用通过动力电缆从启闭机室检修动力箱接取电源的方式为桥机供电，但在处理过程中需要人工移动供电电缆以满足桥机在轨道上运行的需要。

3． 1 电源滑线固定支架的检查与处理

使用临时电源为桥机运行提供动力后，将桥机从电源滑线一端运行至另一端，在此过程中，对电源滑线所有的固定支架及螺栓进行检查、更换、紧固，检查发现部分支架锈蚀变形，共更换支架及螺栓6处。

3． 2 电源滑线水平度的检查与调整

选用一根铁丝，在桥机集电器固定支架合适处固定铁丝一端，并将铁丝的另一端与电源滑线顶部接触。桥机运行过程中对电源滑线与铁丝之间出现间隙和摩擦的位置进行紧固调整，共调整处理13处。

3． 3 电源滑线与集电器滑动接触面的检查与处理

在桥机运行过程中，对3相4线电源滑线中的四个滑动接触面进行检查，除部分位置有较轻的放电痕迹外，未发现电源滑线有锈蚀现象，对放电位置进行了抛光处理。

3． 4 集电器碳刷的检查与处理

将集电器从电源滑线轨道拆卸后，对集电器碳刷和碳刷压紧弹簧进行了检查和测试，集电器碳刷长度和碳刷压紧弹簧的弹性性能均良好，未发现异常。在采用以上措施对该桥机的电源滑线和集电器进行检查处理后，桥机恢复正常供电方式试运行，电源滑线和继电器接触**现象得到了一定程度地改善，但桥机在运行过程中电源缺相或掉电的故障依然时有发生，上述处理并没有彻底解决这一故障，说明该缺陷的产生另有原因。

3． 5 集电器本体检查与更换

3． 5． 1 对电源滑线与集电器配合情况进行分析

该桥机的电源滑线和集电器的配合情况见图1。对该桥机的电源滑线与集电器配合情况进行仔细分析后发现其主要存在以下两点缺陷:

( 1) 集电器上滚轮并未完全嵌入电源滑线滚轮槽内，从而导致上滚轮与电源滑线外壳接触面积过小;

( 2) 电源滑线外壳下端部明显存在10 mm的高度差。因设计原因，该集电器并未完全与电源滑线下端部接触，不能保证集电器运行时的直线性。

对电源滑线与集电器配合情况进行分析得出以下结论:在桥机运行过程中，上滚轮的运行轨迹会偏出滚轮槽并向图1所示的左方向倾斜，从而导致集电器碳刷不能与电源滑线C相良好接触，*终导致桥机进线电源缺相或掉电缺陷的发生。

3． 5． 2 重新设计集电器并更换

因桥机电源滑线拆卸和更换工作量较大，且更换后的电源滑线水平度调整难度较大，经研究决定对集电器进行重新设计和更换。重新设计后的集电器与电源滑线配合情况如图2所示。新设计的集电器具有以下特点:

（1) 改进了集电器滚轮。将原有的上下各1个滚轮变成上下各两个滚轮，同时将上下两个滚轮的间距变大，将滚轮槽嵌于上下两个滚轮之间，将滚轮和电源滑线外壳之间的接触面增大，既避免了集电器运行时滚轮滚动的偏移，又保证了集电器运行时滚轮滚动的可靠性;

( 2) 改进了集电器本体。新设计的集电器与电源滑线外壳下端部完全接触，彻底避免了因集电器本体设计缺陷而导致的集电器与电源滑线外壳之间存在的间隙，保证了集电器运行轨迹的直线性，且不会左右偏移。

采用以上措施处理后效果良好，在不改变电源滑线结构的基础上，将新设计的集电器安装后，恢复了桥机正常供电并进行试运行，集电器与桥机电源滑线接触良好，运行平稳，该桥机再未发生任何缺相或失电现象。

4 建议采用的防范措施

( 1) 电源滑线本体检查。在桥机日常巡检中，应加强对桥机滑线固定支架和滑线水平度以及滑线接触面的检查、维护，以保证电源滑线本体无异常。

( 2) 集电器本体检查。根据桥机使用频率，应定期对集电器的碳刷长度和碳刷压紧弹簧进行检查、维护，以确保集电器运行可靠。

( 3) 电源滑线与集电器配合度检查。在做好桥机滑线和集电器检查工作后、桥机使用前，应对电源滑线与集电器之间是否接触良好进行检查，防止在桥机使用过程中出现电源缺相或失电。

5 结 语

在水电站日常工作中，起重设备对大型设备的起吊和安装及运输起着不可替代的重要作用，同时为设备的起吊运输节省了大量的人力和物力。桥机集电器是整个桥机电源静止部件(电源滑线) 与滑动部件( 集电器) 的直接接触设备，也是桥机电源的关键部件［2］。桥机电源滑线与集电器之间是否可靠配合，直接关系到桥机的正常稳定运行。当起重设备在运行过程中出现缺相或掉电时，应及时采取有效措施进行处理，避免烧损电机或起吊部件悬置空中，进而造成更大的设备损失或人身伤亡。

笔者对某水电站桥机电源滑线和集电器配合故障进行了分析并进行了检查与处理，*终发现电源滑线和集电器配合存在设计选型不当是出现故障的根本原因，通过重新设计并选用新的集电器，彻底解决了电源滑线和集电器接触**的隐患。