弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置及方法与流程

本发明属于发电机安装技术领域，涉及一种弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置及方法。

背景技术：

大型及巨型水轮发电机是超级水电站的核心组件，机组中的同步电机的原理是将水轮机的机械能转变成电能，同步发电机的主要组成部分是定子和转子。其中励磁系统产生的励磁电流经过转子上的励磁电缆、刷架上的碳刷、滑环装置、大轴引线、流入到励磁绕组上的磁极线圈上产生恒定磁场。转子在水轮机的带动下旋转，发电机定子绕组不断切割磁力线，就感应出电动势。将定子线棒连成闭合回路，就有三相交流电电流通过出口引线流出，水轮发电机就是利用这种电磁感应原理将机械能转化为电能的。

碳刷是励磁系统中的一种重要的滑动接触件，安装于刷架上的刷握中，紧压在集电环上将励磁电流传导给转子励磁绕组。碳刷长期滑动运行于集电环上，易磨损消耗，需定期维护更换。其更换标准为当碳刷磨损到1/2时必须更换新碳刷，新碳刷与集电环的接触面积必须大于等于3/4。新碳刷的形状为长方体，与集电环的接触为线接触，因此需要打磨成弧面才满足接触要求。

在滑环室内借助滑环表面弧度摩擦打磨，其空间狭小、操作不方便、且存在人身触电的危险，目前采用人工打磨弧面，精度难以保准，当打磨弧面与集电环接触不密切时，会出现电流分布不均匀、打火、过热等现象，影响发电机组安全稳定运行。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置，结构简单，采用在安装板的吸尘孔两侧分别设置研磨装置和刷握，吸尘器的吸尘罩与吸尘孔连接，调节机构的弧度调节块与研磨装置内的弹性板接触，张紧机构的张紧轮与研磨带滚动配合，调节机构调节弹性板的弧度与碳刷所要研磨的弧度一致，张紧机构张紧研磨带，碳刷位于刷盒内分别与研磨带和卷簧抵触，研磨电机驱动研磨带滚动研磨，一次同时研磨多个碳刷，研磨弧度可调，研磨精度高，自动化研磨效率高，操作简单方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置，它包括安装板、研磨装置、调节机构、张紧机构、刷握和吸尘器；所述研磨装置位于安装板上侧面与其连接，调节机构的弧度调节块位于研磨装置的研磨座内与弹性板接触，张紧机构的张紧轮位于研磨带内侧与其配合，刷握的刷盒朝向弹性板对应的研磨带一侧，吸尘器的吸尘罩与安装板上的吸尘孔连接；调节机构调节弹性板弧度时张紧机构张紧研磨带。

所述安装板为平板，其上设置贯穿的吸尘孔，研磨装置和刷握位于吸尘孔两侧。

所述研磨装置包括与研磨座配合的研磨带，以及与研磨带配合的带轮，研磨电机与带轮连接。

所述研磨座弧形侧设置与其滑动配合的弹性板，位于弹性板后设置多个贯穿的推进孔。

所述研磨座的弧形边缘设置多个弧度传感器，弧度传感器垂直于弹性板的外侧。

所述调节机构包括与弧度调节块连接的电推杆，电推杆与研磨座固定，弧度调节块位于推进孔内。

所述张紧机构包括与张紧轮连接的调节电推杆，以及位于张紧轮上配合的张力传感器。

所述刷握的数量为多个，成弧形状布设于研磨座的弧形侧，刷盒的端头位于吸尘孔的上部。

所述吸尘器的软管与吸尘罩连接。

如上所述的弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置的研磨方法，它包括如下步骤：

s1，装碳刷，将碳刷安装于刷握的刷盒内，需要研磨的一端朝向研磨带；

s2，弧度调整，电推杆驱动弧度调节块与弹性板抵触，使弹性板拱起形成弧面，当弧度传感器感应到弹性板的弧面与所需要研磨弧度一致时，电推杆停止；此时，研磨带的内侧与弹性板充分接触，研磨带的外侧与碳刷的研磨端线接触，碳刷的另一端与刷握上的卷簧抵触；

s3，调整张力，调节电推杆驱动张紧轮靠近研磨带并与其内侧滚动接触，当张力达到设定值时调节电推杆停止；

s4，研磨，研磨电机启动驱动带轮带动研磨带旋转，研磨带在不断旋转下与碳刷端头滚动研磨，当碳刷的端头与研磨带面接触被弧度传感器感应到后，研磨电机停止；

s5，在研磨电机启动时吸尘器同步启动，碳刷研磨的粉尘从吸尘孔掉落到吸尘罩内，通过软管进入吸尘器被收集；

在s2中，电推杆由plc控制系统控制，弧度传感器与plc控制系统连接，plc控制系统事先录入有不同集电环对应的研磨弧度值，弧度调整前，调出碳刷所对应的研磨弧度值，当弧度传感器感应到弹性板的弧度值与研磨弧度值一致时，则电推杆停止；

在s3中，调节电推杆由plc控制系统控制，plc控制系统事先录入有研磨弧度值对应的张力值，当张力传感器感应的张力值与设定张力值对应时，则调节电推杆停止；

在s4中，研磨电机由plc控制系统控制，当碳刷研磨端头两侧的边沿同时被弧度传感器感应时，则反应碳刷研磨端与研磨带面接触，则研磨电机停止；此时，碳刷研磨端为内凹的弧形面，与集电环接触面一致。

一种弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置，它包括安装板、研磨装置、调节机构、张紧机构、刷握和吸尘器；研磨装置位于安装板上侧面与其连接，调节机构的弧度调节块位于研磨装置的研磨座内与弹性板接触，张紧机构的张紧轮位于研磨带内侧与其配合，刷握的刷盒朝向弹性板对应的研磨带一侧，吸尘器的吸尘罩与安装板上的吸尘孔连接；调节机构调节弹性板弧度时张紧机构张紧研磨带。结构简单，通过在安装板的吸尘孔两侧分别设置研磨装置和刷握，吸尘器的吸尘罩与吸尘孔连接，调节机构的弧度调节块与研磨装置内的弹性板接触，张紧机构的张紧轮与研磨带滚动配合，调节机构调节弹性板的弧度与碳刷所要研磨的弧度一致，张紧机构张紧研磨带，碳刷位于刷盒内分别与研磨带和卷簧抵触，通过研磨电机驱动研磨带滚动研磨，一次同时研磨多个碳刷，研磨弧度可调，研磨精度高，自动化研磨效率高，操作简单方便。

在优选的方案中，安装板为平板，其上设置贯穿的吸尘孔，研磨装置和刷握位于吸尘孔两侧。结构简单，使用时，位于吸尘孔两侧的研磨装置和刷握，在碳刷研磨时，其研磨粉尘从吸尘孔掉落到下部的吸尘罩内。

在优选的方案中，研磨装置包括与研磨座配合的研磨带，以及与研磨带配合的带轮，研磨电机与带轮连接。结构简单，使用时，研磨电机驱动带轮带动研磨带旋转，研磨带的外侧为研磨面，研磨面与碳刷的研磨端接触。

在优选的方案中，研磨座弧形侧设置与其滑动配合的弹性板，位于弹性板后设置多个贯穿的推进孔。结构简单，使用时，位于研磨座内滑动配合的弹性板，在受力后拱起形成弧面，拱起的弧面与研磨带内侧接触，使研磨带相应的拱起形成弧面。

在优选的方案中，研磨座的弧形边缘设置多个弧度传感器，弧度传感器垂直于弹性板的外侧。结构简单，使用时，至少每两个弧度传感器位于一个推进孔上部，其感应端垂直朝下，当弹性板拱起形成弧面时被弧度传感器感应。

在优选的方案中，调节机构包括与弧度调节块连接的电推杆，电推杆与研磨座固定，弧度调节块位于推进孔内。结构简单，使用时，电推杆驱动弧度调节块与弹性板抵触，使弹性板受力拱起形成弧面；多个电推杆与弹性板抵触形成的拱起弧面更规则，趋于接近集电环的弧面，以提高碳刷研磨后的精度。

在优选的方案中，张紧机构包括与张紧轮连接的调节电推杆，以及位于张紧轮上配合的张力传感器。结构简单，使用时，调节电推杆驱动张紧轮与研磨带滚动接触，使研磨带处于张紧状态，其研磨带的张紧度由张力传感器感应测得。

在优选的方案中，刷握的数量为多个，成弧形状布设于研磨座的弧形侧，刷盒的端头位于吸尘孔的上部。结构简单，使用时，刷握皆固定于弧形底板上，弧形底板与研磨座连接，多个刷握呈环形布设，一次可同时研磨多个碳刷，研磨效率高。

在优选的方案中，吸尘器的软管与吸尘罩连接。结构简单，在研磨时启动吸尘器，研磨尘屑掉落于吸尘罩内，沿软管进入吸尘器内被收集。

在优选的方案中，如上弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置的研磨方法，它包括如下步骤：

s1，装碳刷，将碳刷安装于刷握的刷盒内，需要研磨的一端朝向研磨带；

s2，弧度调整，电推杆驱动弧度调节块与弹性板抵触，使弹性板拱起形成弧面，当弧度传感器感应到弹性板的弧面与所需要研磨弧度一致时，电推杆停止；此时，研磨带的内侧与弹性板充分接触，研磨带的外侧与碳刷的研磨端线接触，碳刷的另一端与刷握上的卷簧抵触；

s3，调整张力，调节电推杆驱动张紧轮靠近研磨带并与其内侧滚动接触，当张力达到设定值时调节电推杆停止；

s4，研磨，研磨电机启动驱动带轮带动研磨带旋转，研磨带在不断旋转下与碳刷端头滚动研磨，当碳刷的端头与研磨带面接触被弧度传感器感应到后，研磨电机停止；

s5，在研磨电机启动时吸尘器同步启动，碳刷研磨的粉尘从吸尘孔掉落到吸尘罩内，通过软管进入吸尘器被收集；

在s2中，电推杆由plc控制系统控制，弧度传感器与plc控制系统连接，plc控制系统事先录入有不同集电环对应的研磨弧度值，弧度调整前，调出碳刷所对应的研磨弧度值，当弧度传感器感应到弹性板的弧度值与研磨弧度值一致时，则电推杆停止；

在s3中，调节电推杆由plc控制系统控制，plc控制系统事先录入有研磨弧度值对应的张力值，当张力传感器感应的张力值与设定张力值对应时，则调节电推杆停止；

在s4中，研磨电机由plc控制系统控制，当碳刷研磨端头两侧的边沿同时被弧度传感器感应时，则反应碳刷研磨端与研磨带面接触，则研磨电机停止；此时，碳刷研磨端为内凹的弧形面，与集电环接触面一致。该方法通过调节弹性板的弧面使其与集电环弧面一致，提高碳刷研磨精度，研磨自动化程度高，研磨效率高，适应性好，操作简单方便。

一种弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置及方法，它包括安装板、研磨装置、调节机构、张紧机构、刷握和吸尘器，通过在安装板的吸尘孔两侧分别设置研磨装置和刷握，吸尘器的吸尘罩与吸尘孔连接，调节机构的弧度调节块与研磨装置内的弹性板接触，张紧机构的张紧轮与研磨带滚动配合，调节机构调节弹性板的弧度与碳刷所要研磨的弧度一致，张紧机构张紧研磨带，碳刷位于刷盒内分别与研磨带和卷簧抵触，通过研磨电机驱动研磨带滚动研磨。本发明克服了原碳刷研磨后达不到与集电环密切接触的精度从而影响机组稳定运行的问题，具有结构简单，一次同时研磨多个碳刷，研磨弧度可调，研磨精度高，自动化研磨效率高，操作简单方便的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的主视示意图。

图3为图2的俯视示意图。

图4为本发明研磨装置的结构示意图。

图5为图4的前视示意图。

图6为图5的右视示意图。

图7为图5的俯视示意图。

图8为图5的a-a处剖视图示意图。

图9为图5的后视示意图。

图10为图9的轴侧示意图。

图11为本发明调节机构的结构示意图。

图中：安装板1，吸尘孔11，研磨装置2，研磨座21，研磨带22，带轮23，研磨电机24，弹性板25，推进孔26，弧度传感器27，调节机构3，弧度调节块31，电推杆32，张紧机构4，张紧轮41，调节电推杆42，张力传感器43，刷握5，刷盒51，吸尘器6，软管61，吸尘罩62。

具体实施方式

如图1~图11中，一种弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置，它包括安装板1、研磨装置2、调节机构3、张紧机构4、刷握5和吸尘器6；所述研磨装置2位于安装板1上侧面与其连接，调节机构3的弧度调节块31位于研磨装置2的研磨座21内与弹性板25接触，张紧机构4的张紧轮41位于研磨带22内侧与其配合，刷握5的刷盒51朝向弹性板25对应的研磨带22一侧，吸尘器6的吸尘罩62与安装板1上的吸尘孔11连接；调节机构3调节弹性板25弧度时张紧机构4张紧研磨带22。结构简单，通过在安装板1的吸尘孔11两侧分别设置研磨装置2和刷握5，吸尘器6的吸尘罩62与吸尘孔11连接，调节机构3的弧度调节块31与研磨装置2内的弹性板25接触，张紧机构4的张紧轮41与研磨带22滚动配合，调节机构3调节弹性板25的弧度与碳刷所要研磨的弧度一致，张紧机构4张紧研磨带22，碳刷位于刷盒51内分别与研磨带22和卷簧抵触，通过研磨电机24驱动研磨带22滚动研磨，一次同时研磨多个碳刷，研磨弧度可调，研磨精度高，自动化研磨效率高，操作简单方便。

优选的方案中，所述安装板1为平板，其上设置贯穿的吸尘孔11，研磨装置2和刷握5位于吸尘孔11两侧。结构简单，使用时，位于吸尘孔11两侧的研磨装置2和刷握5，在碳刷研磨时，其研磨粉尘从吸尘孔11掉落到下部的吸尘罩62内。

优选的方案中，所述研磨装置2包括与研磨座21配合的研磨带22，以及与研磨带22配合的带轮23，研磨电机24与带轮23连接。结构简单，使用时，研磨电机24驱动带轮23带动研磨带22旋转，研磨带22的外侧为研磨面，研磨面与碳刷的研磨端接触。

优选地，研磨电机24的数量为两个，即可以顺转也可反转，有利于正反驱动研磨带22实现正反研磨。

优选的方案中，所述研磨座21弧形侧设置与其滑动配合的弹性板25，位于弹性板25后设置多个贯穿的推进孔26。结构简单，使用时，位于研磨座21内滑动配合的弹性板25，在受力后拱起形成弧面，拱起的弧面与研磨带22内侧接触，使研磨带22相应的拱起形成弧面。

优选地，位于弹性板25位于研磨座21的滑槽内，当弹性板25向外拱起后，弹性板25两端的侧面与滑槽开口处形成弹性抵触。

优选的方案中，所述研磨座21的弧形边缘设置多个弧度传感器27，弧度传感器27垂直于弹性板25的外侧。结构简单，使用时，至少每两个弧度传感器27位于一个推进孔26上部，其感应端垂直朝下，当弹性板25拱起形成弧面时被弧度传感器27感应。

优选的方案中，所述调节机构3包括与弧度调节块31连接的电推杆32，电推杆32与研磨座21固定，弧度调节块31位于推进孔26内。结构简单，使用时，电推杆32驱动弧度调节块31与弹性板25抵触，使弹性板25受力拱起形成弧面；多个电推杆32与弹性板25抵触形成的拱起弧面更规则，趋于接近集电环的弧面，以提高碳刷研磨后的精度。

优选地，根据碳刷所要研磨的弧度值，选择不同数量的电推杆32推动弹性板25拱起形成对应的弧度，可对多种规格型号水轮机集电环碳刷进行研磨，适宜性好。

优选的方案中，所述张紧机构4包括与张紧轮41连接的调节电推杆42，以及位于张紧轮41上配合的张力传感器43。结构简单，使用时，调节电推杆42驱动张紧轮41与研磨带22滚动接触，使研磨带22处于张紧状态，其研磨带22的张紧度由张力传感器43感应测得。

优选的方案中，所述刷握5的数量为多个，成弧形状布设于研磨座21的弧形侧，刷盒51的端头位于吸尘孔11的上部。结构简单，使用时，刷握5皆固定于弧形底板上，弧形底板与研磨座21连接，多个刷握5呈环形布设，一次可同时研磨多个碳刷，研磨效率高。

优选的方案中，所述吸尘器6的软管61与吸尘罩62连接。结构简单，在研磨时启动吸尘器6，研磨尘屑掉落于吸尘罩62内，沿软管61进入吸尘器6内被收集。

优选的方案中，如上所述的弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置的研磨方法，它包括如下步骤：

s1，装碳刷，将碳刷安装于刷握5的刷盒51内，需要研磨的一端朝向研磨带22；

s2，弧度调整，电推杆32驱动弧度调节块31与弹性板25抵触，使弹性板25拱起形成弧面，当弧度传感器27感应到弹性板25的弧面与所需要研磨弧度一致时，电推杆32停止；此时，研磨带22的内侧与弹性板25充分接触，研磨带22的外侧与碳刷的研磨端线接触，碳刷的另一端与刷握5上的卷簧抵触；

s3，调整张力，调节电推杆42驱动张紧轮41靠近研磨带22并与其内侧滚动接触，当张力达到设定值时调节电推杆42停止；

s4，研磨，研磨电机24启动驱动带轮23带动研磨带22旋转，研磨带22在不断旋转下与碳刷端头滚动研磨，当碳刷的端头与研磨带22面接触被弧度传感器27感应到后，研磨电机24停止；

s5，在研磨电机24启动时吸尘器6同步启动，碳刷研磨的粉尘从吸尘孔11掉落到吸尘罩62内，通过软管61进入吸尘器6被收集；

在s2中，电推杆32由plc控制系统控制，弧度传感器27与plc控制系统连接，plc控制系统事先录入有不同集电环对应的研磨弧度值，弧度调整前，调出碳刷所对应的研磨弧度值，当弧度传感器27感应到弹性板25的弧度值与研磨弧度值一致时，则电推杆32停止；

在s3中，调节电推杆42由plc控制系统控制，plc控制系统事先录入有研磨弧度值对应的张力值，当张力传感器43感应的张力值与设定张力值对应时，则调节电推杆42停止；

在s4中，研磨电机24由plc控制系统控制，当碳刷研磨端头两侧的边沿同时被弧度传感器27感应时，则反应碳刷研磨端与研磨带22面接触，则研磨电机24停止；此时，碳刷研磨端为内凹的弧形面，与集电环接触面一致。该方法通过调节弹性板25的弧面使其与集电环弧面一致，提高碳刷研磨精度，研磨自动化程度高，研磨效率高，适应性好，操作简单方便。

如上所述的弧度自动调节提高大型水轮机碳刷研磨精度的装置，安装使用时，在安装板1的吸尘孔11两侧分别设置研磨装置2和刷握5，吸尘器6的吸尘罩62与吸尘孔11连接，调节机构3的弧度调节块31与研磨装置2内的弹性板25接触，张紧机构4的张紧轮41与研磨带22滚动配合，调节机构3调节弹性板25的弧度与碳刷所要研磨的弧度一致，张紧机构4张紧研磨带22，碳刷位于刷盒51内分别与研磨带22和卷簧抵触，研磨电机24驱动研磨带22滚动研磨，一次同时研磨多个碳刷，研磨弧度可调，研磨精度高，自动化研磨效率高，操作简单方便。

使用时，位于吸尘孔11两侧的研磨装置2和刷握5，在碳刷研磨时，其研磨粉尘从吸尘孔11掉落到下部的吸尘罩62内。

使用时，研磨电机24驱动带轮23带动研磨带22旋转，研磨带22的外侧为研磨面，研磨面与碳刷的研磨端接触。

使用时，位于研磨座21内滑动配合的弹性板25，在受力后拱起形成弧面，拱起的弧面与研磨带22内侧接触，使研磨带22相应的拱起形成弧面。

使用时，至少每两个弧度传感器27位于一个推进孔26上部，其感应端垂直朝下，当弹性板25拱起形成弧面时被弧度传感器27感应。

使用时，电推杆32驱动弧度调节块31与弹性板25抵触，使弹性板25受力拱起形成弧面；多个电推杆32与弹性板25抵触形成的拱起弧面更规则，趋于接近集电环的弧面，以提高碳刷研磨后的精度。

使用时，调节电推杆42驱动张紧轮41与研磨带22滚动接触，使研磨带22处于张紧状态，其研磨带22的张紧度由张力传感器43感应测得。

使用时，刷握5皆固定于弧形底板上，弧形底板与研磨座21连接，多个刷握5呈环形布设，一次可同时研磨多个碳刷，研磨效率高。

在研磨时启动吸尘器6，研磨尘屑掉落于吸尘罩62内，沿软管61进入吸尘器6内被收集。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。