Лазерная очистка восстанавливает состояние коллекторных колец до-нового состояния

Коллекторные кольца (также называемые контактными кольцами) передают ток возбуждения и сигналы управления между неподвижными угольными щетками и вращающейся обмоткой генератора или большого промышленного двигателя. Это небольшие компоненты с огромными последствиями: тонкая пленка загрязнения на поверхности кольца может повысить контактное сопротивление настолько, что может вызвать локальный нагрев, искрение щеток и -, если не принять меры, - незапланированный выход из строя, измеряемый в днях.

Импульсная лазерная очистка изменила подход бригад технического обслуживания к устранению подобных неисправностей. Вместо того, чтобы вытаскивать ротор и отправлять его в механический цех для повторной полировки, технические специалисты теперь восстанавливают загрязненные поверхности колец на месте во время планового технического обслуживания, не используя абразивов и химикатов. Более широкое представление о том, как одна и та же технология используется в ветряных турбинах, линиях по производству аккумуляторов и тепловых электростанциях, см. в нашем обзорелазерная очистка энергетического оборудования.

В синхронном генераторе обмотка ротора получает ток возбуждения через коллекторные кольца. В ветряных турбинах с двойным-питанием контактные кольца передают как мощность, так и управление током ротора- между преобразователем и вращающейся обмоткой. В каждом случае электрический интерфейс представляет собой скользящий контакт между прецизионной -обработанной поверхностью кольца и подпружиненными-угольными щетками -, контакт, который остается надежным только до тех пор, пока поверхность остается чистой.

Против этого работают три загрязнителя:

• Пыль от угольной щетки.Каждая кисть изнашивается по мере движения по кольцу. Мелкая графитовая пыль смешивается с воздушной влагой и масляным туманом, образуя стойкую черную корку, которую невозможно удалить обычным протиранием.
• Оксидные пленки.Поверхности медных и стальных колец постоянно окисляются, особенно во влажной или прибрежной среде. Оксиды являются плохими проводниками и повышают контактное сопротивление задолго до того, как загрязнение становится видимым.
• Масляные и жировые пленки.Смазка из соседних подшипников мигрирует по валу. Масляная пленка улавливает угольную пыль в абразивную пасту, которая ускоряет износ щеток и колец.

Последующая последовательность отказов знакома каждому инженеру электростанции: увеличивается контактное сопротивление, тепло концентрируется под дорожкой щетки, износ щеток становится неравномерным, на поверхности колец появляются искры, а плановая чистка перерастает в аварийный вывод ротора. Обнаруженная раньше времени, вся цепочка может быть прервана на этапе очистки.

• Разберите-и-машину.Традиционное «правильное» решение — вытащить ротор и провернуть или отполировать кольца в механическом цехе. Результатом является действительно восстановленная поверхность - ценой нескольких дней простоя, транспортных рисков и значительных трудозатрат.
• Ручная шлифовка и шлифовка камнями.На доступных кольцах можно использовать наждачную бумагу и масляные камни, но результат полностью зависит от оператора. Шероховатость поверхности становится нестабильной, что препятствует правильной посадке щетки и часто сокращает срок ее службы, а не продлевает его.
• Протирка растворителем.Растворители растворяют свежие масляные пленки, но не воздействуют на обуглившуюся корку или слои оксидов - — два загрязнения, которые наиболее важны для контактного сопротивления. Они также вводят обработку ЛОС в электрический отсек.

Каждый метод либо требует разборки, либо не позволяет полностью удалить загрязнение. Именно этот пробел и подходит для импульсной лазерной очистки.

Этот процесс основан на избирательной абляции. Короткие лазерные импульсы сильно поглощаются углеродной коркой, оксидами и остатками масла -, но не основным металлом кольца, который имеет гораздо более высокий порог абляции. Слой загрязнений испаряется и выбрасывается, в то время как обработанная поверхность под ним, включая ее контролируемый профиль шероховатости, остается неповрежденной. Сохранение этого профиля имеет большое значение: щетки притираются к нему, а -повторно обработанная поверхность требует нового износа-в период, которого не позволяет лазерная очистка.

Поскольку чистящая головка является портативной и подключается с помощью легкого оптоволоконного кабеля, работа выполняется с установленным кольцом. Не требуется тяги ротора, разборки подшипника и последующей регулировки. Плотность мощности регулируется, поэтому одна и та же машина может удалять тяжелые нагары-на резервном блоке или выполнять деликатное техническое обслуживание кольца, которое все еще находится в рабочем состоянии.

На практикеИмпульсный лазерный очиститель мощностью 200 Вт.стал стандартным выбором для этого применения: энергия импульса достаточна для удаления углеродной корки и оксида за один проход, с окном параметров, необходимым для защиты поверхности кольца.

• Турбогенераторы на тепловых станциях.Во время плановых отключений бригады очищают коллекторные кольца нескольких генераторов в определенной последовательности - работы, которые раньше планировались при снятии ротора, теперь укладываются в период обычного технического обслуживания. Та же логика отключений применима ко всему предприятию: лазерные системы также используются для обработки поверхностей котла, лопаток и теплообменников, как описано в нашем руководстве поочистка ТЭЦ.
• Контактные кольца ветряных турбин.В генераторах с двойным-питанием загрязнение контактных колец проявляется в виде неисправности преобразователя и сигналов тревоги щеток. Переносная система очистки, перенесенная на-башню, восстанавливает кольца, не снимая ротор с гондолы.
• Промышленные двигатели постоянного тока и мельницы.Сталелитейные заводы и бумажные линии используют большие двигатели, коллекторы и контактные кольца которых быстро загрязняются графитом и маслом. Лазерная очистка на месте- позволяет этим машинам соблюдать производственный график.

Бригады технического обслуживания, перешедшие на лазерную очистку коллекторных колец, обычно сообщают:

• Контактное сопротивление восстановлено до заданного значения, измеренное непосредственно на держателе щеток до и после очистки -, этап очистки становится документированной и повторяемой операцией контроля качества.
• Более длительный срок службы щеток, потому что щетки больше не ездят по абразивной пасте из пыли и масла.
• Окна обслуживания измеряются часами, а не днями, поскольку ротор остается на месте.
• Никаких вторичных отходов- Никаких растворителей, которые нужно выбрасывать, никаких тряпок и остатков абразива внутри электрического отсека.

Загрязнение коллекторного кольца — это медленный и предсказуемый вид отказа -, который делает его одной из самых дешевых проблем на электростанции, которую можно предотвратить. Импульсная лазерная очистка прерывает цепочку отказов на первом звене: она удаляет нагар, оксиды и масло, сохраняет обработанную поверхность и превращает многодневную-работу ротора в несколько часов планового обслуживания.

Чтобы увидеть процесс на ваших собственных компонентах, отправьте нам секцию кольца или загрязненный образец -, мы проведем бесплатные тесты очистки и вернем отчет с рекомендуемыми параметрами и конфигурацией машины.