CN115846341B - 用于发电机组的碳粉收集装置及集电环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发电机组的碳粉收集装置及集电环系统，所述碳粉收集装置包括流体管路以及连接在流体管路上的过滤装置，所述过滤装置由旋风除尘器以及水箱组成；其中，所述流体管路包括引气管，所述引气管的出口侧连接有引风机，过滤装置安装在引风机出口侧的管路上：旋风除尘器串联在引风机出口侧的管路上，引风机出口侧的管路的末端伸入水箱中。所述集电环系统包括所述碳粉收集装置，所述碳粉收集装置的结构设计可有效保障对碳粉抽吸的可靠性。

Description

用于发电机组的碳粉收集装置及集电环系统

技术领域

本发明涉及发电机机组励磁系统技术领域，特别是涉及一种用于发电机组的碳粉收集装置及集电环系统。

背景技术

发电机励磁系统是供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备的统称，为电站设备中不可缺少的部分。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。发电机励磁系统包括直流励磁机、无刷励磁机、交流励磁机等。近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善、励磁系统的结构以及功能得到了不断的优化。

相应系统配套中，包括集电环、电刷组件，同时通常将电刷组件上的电刷设置为损耗件：电刷相较于集电环更容易出现磨损，以保护使用周期内的集电环，电刷通常采用碳刷，故集电环系统在工作时会产生碳粉。如申请号为CN201120375720.8的专利申请文件提供的技术方案，为避免产生的粉尘进入发电机内部、避免粉尘附着在集电环系统上影响绝缘性，现有技术中通过设置碳粉收集装置解决该问题。具体方案为通过抽吸的方式排出粉尘，并且采用滤袋过滤粉尘以保护发电机厂房空间环境。其他的，如专利申请号为CN201410147481.9的技术方案中，披露了一种通过设定特定的吸尘口角度以保障除尘效果的技术方案；其他的，关于粉尘排出问题，申请号为CN201910181092.0的专利申请文件提供了一种开放式的集电环装置。

对发电机励磁系统的结构进行进一步优化设计以保障发电机的正常运行，对于本领域技术人员而言是十分必要的。

发明内容

针对上述提出的对发电机励磁系统的结构进行进一步优化设计以保障发电机的正常运行的技术问题，本发明提供了一种用于发电机组的碳粉收集装置及集电环系统。所述集电环系统包括所述碳粉收集装置，所述碳粉收集装置的结构设计可有效保障对碳粉抽吸的可靠性。

针对上述问题，本发明提供的一种用于发电机组的碳粉收集装置通过以下技术要点来解决问题：一种用于发电机组的碳粉收集装置，包括流体管路以及连接在流体管路上的过滤装置，所述过滤装置由旋风除尘器以及水箱组成；

其中，所述流体管路包括引气管，所述引气管的出口侧连接有引风机，过滤装置安装在引风机出口侧的管路上：旋风除尘器串联在引风机出口侧的管路上，引风机出口侧的管路的末端伸入水箱中。

如以上背景技术所介绍的，现有技术中集电环系统常见形式包括封闭式以及开放式，封闭式方案中为解决碳粉污染机组问题，一般采取抽吸方式，同时在出气位置设置过滤装置，以在解决碳粉污染机组问题的同时，避免碳粉进入发电机厂房中造成空气污染问题。同时，以上过滤装置多采用过滤袋，即：来自碳刷位置、边界包括罩壳的吸尘罩的气粉混合物经过所述过滤袋后，其中所包括的碳粉被阻隔在所述过滤袋内。随着过滤装置的运行，富集于过滤袋中的碳粉量不断增加，气体穿过过滤袋的阻力随之增加，这样会导致对吸尘罩内气体的抽取流量下降，即：过滤装置的过滤能力以及对粉尘的抽吸能力在一个周期内均呈衰减趋势。碳刷在整个工作周期内，如采用高性能碳刷，虽然能够控制正常工况下的磨损速度，当发生如机组振动异常、碳刷温度异常、碳刷本身跳动等异常时，短期内即可出现大量碳粉，这样，即使定期对过滤袋进行维护，并不能保证设定的碳粉清理操作满足各种工况下的需求。

针对以上现状，本方案提供了一种过滤装置区别于现有运用的技术方案，用于实现：有效保障碳粉收集装置对碳粉抽吸的可靠性。

具体的，本方案通过设置为过滤装置由旋风除尘器以及水箱组成，同时将旋风除尘器以及水箱依次设置在引风机的后侧，这样，针对碳粉密度相对较低、引风机并不需要较大流量/风速的运用，以上旋风除尘器可选型为能够过滤掉大部分碳粉，由旋风除尘器出口排出的气流在进入水箱的水体后，能够被水箱的水体所吸附，而正常情况下，旋风除尘器在工作过程中蓄积在其内的碳粉并不会引起流体穿过其的阻力增加，水箱内碳粉含量增加缓慢同时水箱内碳粉含量的增加并不会过多的导致管路出气阻力增加，因此采用本方案，在引风机工作周期中并不对引风机做任何调整的情况下，可使得引气管的流体流量相对恒定，从而达到有效保障碳粉收集装置对碳粉抽吸的可靠性的目的。

同时，由于在集电环系统中，如以下所提供的多点位气体抽吸方案，在对旋风除尘器进行选型以及对水箱进行选型时，相对于采用过滤袋，在保证过滤装置正常工作的前提下，本领域技术人员非常容易做到使得本方案提供的过滤装置具有远大于现有过滤装置的碳粉存储或吸附能力，这样可有效减少对碳粉收集装置的维护频率。

同时，本方案提供的碳粉收集装置在清灰以及置换水体时，即使采用不停机工作的维护方式，亦具有碳粉逸散少、对环境友好的特点。

同时，旋风除尘器收集的碳粉便于处理，由于水箱前端具有旋风除尘器，故本方案在使用过程中水箱中水体置换频率低、所产生的污物方便处理。

在具体运用时，考虑到处理流量、流体温度以及碳粉密度，可根据需要，采用旋风除尘器设置为两个或两个以上，旋风除尘器采用相互串联的安装方式，利用旋风除尘器沉降大部分碳粉的工作方式，减小水箱使用过程中所产生的污物体积。

作为所述用于发电机组的碳粉收集装置更进一步的技术方案：

作为本领域技术人员，集电环系统在工作过程中，碳粉的来源位于碳刷与集电环的摩擦副位置，在碳粉产生后，并不会全部逸散到周围空间中，同时如集电环上的碳粉粘附量与集电环的温度等有关。作为一种能够匹配以下将碳刷设置为具有条形槽、条形孔的运用，实现使用不同的装置组件，分别对条形孔以及条形槽产生抽吸作用、对第二罩壳覆盖的空间环境气相产生抽吸作用，不仅解决空间环境气相中碳粉的浓度，同时使得本碳粉收集装置能够根据当下情况调整具体位置具体抽吸能力的技术方案，设置为：收集装置包括至少两套装置组件；

所述装置组件均为：

包括流体管路以及过滤装置，所述过滤装置由旋风除尘器以及水箱组成，所述流体管路包括引气管，所述引气管的出口侧连接有引风机，过滤装置安装在引风机出口侧的管路上：旋风除尘器串联在引风机出口侧的管路上，引风机出口侧的管路的末端伸入水箱中；

其中，至少有一套装置组件的引气管上设置有多根支管。本方案在具体使用时，至少一套装置组件连接在如下的第二罩壳上，用于对第二罩壳内侧的气相进行抽吸，至少一套装置组件连接在碳刷的管孔上，利用条形槽和条形孔，对摩擦副位置的碳粉进行抽吸，以达到减少第二罩壳内侧气相中碳粉含量、气相中碳粉含量主动可控的目的。本方案中，具体装置组件的构造旨在采用特定的过滤装置结构设计保障对碳粉抽吸的可靠性等，具有多根支管的装置组件旨在适应集电环系统包括多个碳刷的运用。在具体连接时，为保障所述摩擦副位置的导电性以及保障电刷组件中弹簧对碳刷位置的可控性，以下第二支管采用软管或通过软管与碳刷相连，连接采用导电胶粘接，被粘接在管孔中的管段采用金属软管，这样，即使管孔连接第二支管的部分与集电环发生直接摩擦，亦可一定程度保证相应引接线与集电环之间的阻值。作为本领域技术人员，在实施本方案中，单套装置组件也可设置为仅为集电环周向局部位置的碳刷服务，直接抽吸第二罩壳内侧气相的装置组件上的支管可根据第二罩壳的形式、其上管接口数量以及分布等，设置为一个或一个以上。

以上提供的包括至少两套装置组件的运用中，如连接在碳刷上的装置组件宜被使用为持续工作，工作时抽吸流量根据需要设定。而抽取气相的装置组件可根据气相温度、碳粉浓度进行综合后决定是否工作或抽吸流量，作为一种通过碳粉浓度检测以指导本碳粉收集装置具体工作方式、使得具体位置气体抽吸流量能够根据需要进行设定，以使得各位置抽吸处于较佳模式下的技术方案，设置为：所述支管上均设置有调节阀及粉尘传感器；

在各支管上，所述调节阀用于调节支管流体流量，所述粉尘传感器用于支管中流体的粉尘含量检测。本方案被具体使用为：通过各粉尘传感器的检测值，指导对调节阀进行流量调节。

在以上提出的碳粉收集装置包括至少两套装置组件的基础上，进一步为：所述装置组件包括第一装置组件以及第二装置组件；

在第一装置组件上，所述引气管包括第一环形管，第一环形管与引风机的进口相接，第一环形管上设置有至少一根第一支管；

在第二装置组件上，所述引气管包括第二环形管，第二环形管与引风机的进口相接，第二环形管上设置有多根第二支管。本方案在具体使用时，所述第一环形管以及第二环形管均绕发电机组的转子设置并环布在转子的外侧，这样，可在管路简单的情况下，通过相应支管将装置组件与碳刷上的管孔连接、与第二罩壳连接，同时，至少一根第一支管用于适应第二罩壳上至少一个连接管口的情况，第一支管的数量与所述连接管口的数量设置为一致。多根第二支管用于匹配多个碳刷，使得多个碳刷与集电环形成的多个摩擦副均具有一根第二支管用于该位置碳粉抽吸，减少摩擦副向周围空间弥散的碳粉的量，以减小第二罩壳中气相中碳粉的浓度。在具体使用时，第二支管的形状以及位置根据碳刷的相对位置而定，第一支管的数量以及相对位置根据第二罩壳的形式以及其上管口的位置而定，本领域技术人员在具体实施时仅需要在本构思下完成连接目的，并不需要付出创造性劳动。

作为一种可在线或根据需要随时获取旋风除尘器内碳粉收集量，以指导旋风除尘器维护或判断当下碳刷磨损情况的技术方案，设置为：所述旋风除尘器的底部设置有集尘罐，所述集尘罐上安装有传感器或观察窗，所述传感器用于检测集尘罐内粉尘厚度，所述观察窗作为从集尘罐外部观察集尘罐内粉尘厚度的窗口。本方案中，随时观察窗即用于人工碳粉厚度观察，在实施时优选采用传感器的方案，以远程、实时获得集尘罐内粉尘厚度。优选的，设置为还包括逻辑判断模块，所述逻辑判断模块接收传感器所得的测量值，并计算以及纪录粉尘厚度变化情况，这样，可用于反映旋风除尘器碳粉沉降情况，用于如引风机的流量调节；可作为粉尘传感器方案的冗余方案，判断一段时间内碳粉增量变化情况，用于碳刷磨损恶化提醒。

作为一种模块化方案，设置为：还包括第一罩壳，所述旋风除尘器及第一罩壳均安装在第一罩壳内。采用本方案，第一罩壳的运用可保障碳粉收集装置对周围环境的友好性，优选的，设置为第一罩壳的内侧设置有隔音棉。

本方案还公开了一种用于发电机组的集电环系统，包括集电环、电刷组件及第二罩壳，集电环与电刷组件的接触面包围于封闭空间内，所述第二罩壳为所述封闭空间提供边界，还包括粉尘入口与所述封闭空间相通的粉尘收集装置，所述粉尘收集装置为如上任意一项所述的碳粉收集装置。本方案为包括所述碳粉收集装置的集电环系统，如上所述，本集电环系统所产生的碳粉可被有效抽吸，同时，对碳粉收集装置的维护频率低、对环境友好等。

作为所述用于发电机组的集电环系统更进一步的技术方案：

作为一种利用所述碳粉收集装置进行第二罩壳内气相抽吸，并利用进风口对第二罩壳内气相进行补充，以实现均压以及降低摩擦副位置工作温度的技术方案，设置为：所述第二罩壳上设置有进风口以及过滤器，所述过滤器安装在进风口位置，过滤器用于对通过进风口的空气进行过滤。本方案在具体使用时，所述进风口可直接抽吸第二罩壳外部的空气，也可通过均压管连接至所述第一罩壳内，以抽吸温度高于室温的空气，保持摩擦副处于最佳工作温度区间，设置的过滤器根据使用场景，可选择过滤灰尘和/或水汽，如，运用为进风口抽吸第二罩壳外部空气时过滤灰尘即可；运用为抽吸第一罩壳内部空气时，所述过滤器需要具有水汽过滤性能；运用为可选择流量同时抽吸第二罩壳外部空气、第一罩壳内部空气时，所述过滤器需要具有水汽过滤性能和灰尘过滤能力。当所采用的过滤器具有吸湿能力时，优选的，设置为所述过滤器具有再生模块，采用如电热等方式实现过滤器吸湿能力再生。

作为一种可利用第二罩壳外部空气对摩擦副进行强制降温，同时降温幅度可控的技术方案，设置为：还包括用于对流经进风口的空气进行加热的加热装置。本方案在实施时，可将所述加热装置设置在过滤器上，如设置在过滤器过滤模块的出口侧。

作为如上碳粉收集装置包括第一装置组件以及第二装置组件的具体运用，设置为：所述碳粉收集装置为如上包括第一装置组件以及第二装置组件的碳粉收集装置，所述电刷组件包括碳刷，碳刷与集电环相接触的弧形面上设置有条形槽， 碳刷上还设置有与条形槽相接的管孔；

其中：

第一装置组件的第一支管连接在第二罩壳上；

第二装置组件的第二支管与所述管孔相连，各碳刷上均连接有一根第二支管。本方案提供了具体的碳粉收集装置运用方式，第二装置组件用于直接作用在摩擦副位置，通过管孔以及条形槽，抽吸摩擦副位置的气相；第一装置组件用于作用第二罩壳内的气相，用于对第二罩壳内部的气相进行抽吸。本方案中，通过设置为包括所述条形槽，在集电环转动时，集电环经过条形槽的区域均可被第二支管的抽吸作用所覆盖，使得所产生的碳粉能够第一时间被第二装置组件所抽离，在抽吸力下，被作用的碳粉包括相对于集电环游离的，也包括贴附在集电环表面上的。优选的，为保障第一装置组件对第二罩壳内部气相的除尘能力，设置为第二罩壳呈弧形条状，同时以延伸方向与集电环周向同向的方式，第一支管在第二罩壳上的连接位置与过滤器设置在第二罩壳的不同端。

以上第二装置组件在工作时，由于碳刷与集电环之间为动摩擦且为硬接触，故条形槽的两端为盲端的情况下第二支管也能够在碳刷与集电环之间的间隙下达到一定的抽吸作用，但此运用中存在第二支管抽吸阻力大的问题，这样不仅提升了对引风机的负荷要求，同时抽吸不一定达到理想效果。作为一种能够由条形槽的端部引入气流以保障条形槽内气流流量以保证碳刷位置除尘效果、同时使得条形槽能够在集电环表面覆盖较大面积的技术方案，设置为：所述条形槽至少有一端延伸至与所述弧形面的边缘相接，碳刷与集电环相对位置固定后，条形槽的两端位于集电环的不同轴向位置。

在现有技术中，一般将电刷组件上的碳刷设置为较集电环更容易磨损，碳刷在整个使用周期内厚度逐渐减小，同时，碳刷工作的工况可能为振动工况，作为一种在使用如上条形槽时，可避免相应结构设计造成碳刷强度过度越弱的技术方案，设置为：所述碳刷上还设置有与条形槽平行的条形孔，所述条形孔位于碳刷的允许磨损区域，条形孔与所述管孔相通。本方案在使用过程中，随着碳刷磨损量的增加，当在先的条形槽随着磨损消失后，条形孔的表面随着磨损可暴露在碳刷新的弧形面上作为新的条形槽，这样，不仅可使得条形槽能够服务于较厚的碳刷磨损期间，相较于将条形槽设置的较深以覆盖碳刷较厚的磨损期间，条形槽配合条形孔的形式对碳刷强度削弱更少，这样可避免或减小碳刷在振动下发生碎裂的可能性。

作为一种在条形槽尽可能短的情况下使得条形槽的作用区域覆盖更大的集电环表面积，设置为：碳刷与集电环相对位置固定后条形槽与集电环的轴线平行；

作为一种可减小单个条形孔尺寸，同时保障条形槽能够覆盖的碳刷磨损厚度的技术方案，设置为：所述条形孔的数量为多个；

作为一种采用钻制如下为直孔的引气孔的方式，即可实现第二支管与条形槽、条形孔连通的技术方案，设置为：条形槽、条形孔排列在一条直线上，该直线为：一端与所述弧形面相接，另一端与碳刷的背面相接，所述背面为碳刷上与所述弧形面相对的一面；

为方便实现第二支管与各条形槽、条形孔导通，设置为：所述碳刷上还设置有引气孔，所述引气孔与条形槽以及各条形孔均相交，所述管孔为引气孔位于所述背面上的孔口，采用本方案，第二支管在碳刷上的连接位置位于碳刷的背面，这样，可避免管孔位置的部件与集电环接触而损伤集电环甚至电刷组件、方便在碳刷上连接第二支管、可利用第二支管对碳刷进行多位置降温；

如上所述的，为使得当前条形槽磨损后，在后的条形孔能够成为新的条形槽，条形孔、条形槽的位置满足：条形孔相互之间的相对位置以及条形孔与条形槽的相对位置为：随着碳刷的磨损，在当下条形槽随着磨损消失后，与当下条形槽相邻的条形孔形成位于新的弧形面上新的条形槽。如上所述，本方案并不需要为各条形孔、条形槽均设置一个单独的管孔连接第二支管，这样不仅便于碳刷与碳粉收集装置连接，同时可避免因为管孔部分的材料影响碳刷可用磨损厚度。作为并列方案，可将条形孔错开设置，如布设在两条相交的直线上，两条支线的焦点位于最初的条形槽上，这样，可均匀碳刷各位置的强度，同时设置两条引气孔即可。本领域技术人员在不考虑引气孔、管孔数量及位置的情况下，也可以采用其他的条形孔布设方案。

为清除集电环表面的碳粉，现有技术中，包括采用毛刷的方案，优选的，针对包括条形槽的方案，为使得在条形槽中气流的作用下可能粘附在集电环表面的碳粉能够被更好的脱附和抽离，设置为还包括安装在刷架上的碳粉剥离装置，该碳粉剥离装置包括固定于刷架上的压辊，其中，压辊包括中心轴、橡胶层以及为金属材质的编织层，中心轴与刷架相对位置固定，同时压辊可绕中心轴转动，橡胶层为中心轴与编织层之间的垫层，且安装为中心轴与发电机组的转子轴线平行，编织层与集电环的表面相贴，编织层与集电环之间具有压力以使得压辊在集电环的作用力下能够同步于集电环绕中心轴转动。本方案中，橡胶层用于产生弹性，维持编织层与集电环之间的压力，为金属材质的编织层具有一定的柔性以及抗磨性能，在作用于集电环表面的碳粉后，可改变碳粉与集电环表面的接触状态，利于碳粉脱附。区别于采用毛刷，本方案并不容易产生漂浮到气相中的磨粒或漂浮物，这样可避免如刷毛粘附油污后粘附在集电环结缘部分，造成这些位置粘附力增强，在粘附如碳粉后，最终导致相应绝缘部分的绝缘能力快速下降。

本发明具有以下有益效果：

本方案提供了一种过滤装置区别于现有运用的技术方案，用于实现：有效保障碳粉收集装置对碳粉抽吸的可靠性。

本方案提供的过滤装置具有远大于现有过滤装置的碳粉存储或吸附能力，这样可有效减少对碳粉收集装置的维护频率。

同时，本方案提供的碳粉收集装置在清灰以及置换水体时，即使采用不停机工作的维护方式，亦具有碳粉逸散少、对环境友好的特点。

同时，旋风除尘器收集的碳粉便于处理，由于水箱前端具有旋风除尘器，故本方案在使用过程中水箱中水体置换频率低、所产生的污物方便处理。

本方案提供的集电环系统为所述碳粉收集装置的具体运用。

附图说明

图1 为本方案所述的用于发电机组的集电环系统一个具体运用实施例的结构示意图；

图2为图1所示A部的局部放大图；

图3为本方案所述的用于发电机组的集电环系统一个具体运用实施例中，碳刷的结构示意图；

图4为本方案所述的用于发电机组的集电环系统一个具体运用实施例中，碳刷的结构透视图；

图5为本方案所述的用于发电机组的集电环系统一个具体运用实施例中，电刷组件部分的结构示意图；

图6为本方案所述的用于发电机组的集电环系统一个具体运用实施例中，压辊的剖视图。

图中的附图标记分别为：1、水箱，2、旋风除尘器，3、第一罩壳，4、引风机，5、第一环形管，6、第二环形管，7、第一支管，8、第二支管，9、第二罩壳，10、过滤器，11、集电环，12、调节阀，13、粉尘传感器，14、电刷组件，15、碳刷，16、条形孔，17、压辊，171、中心轴，172、橡胶层，173、编织层，18、引气孔，19、条形槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图6所示，一种用于发电机组的碳粉收集装置，包括流体管路以及连接在流体管路上的过滤装置，所述过滤装置由旋风除尘器2以及水箱1组成；

其中，所述流体管路包括引气管，所述引气管的出口侧连接有引风机4，过滤装置安装在引风机4出口侧的管路上：旋风除尘器2串联在引风机4出口侧的管路上，引风机4出口侧的管路的末端伸入水箱1中。

如以上背景技术所介绍的，现有技术中集电环11系统常见形式包括封闭式以及开放式，封闭式方案中为解决碳粉污染机组问题，一般采取抽吸方式，同时在出气位置设置过滤装置，以在解决碳粉污染机组问题的同时，避免碳粉进入发电机厂房中造成空气污染问题。同时，以上过滤装置多采用过滤袋，即：来自碳刷15位置、边界包括罩壳的吸尘罩的气粉混合物经过所述过滤袋后，其中所包括的碳粉被阻隔在所述过滤袋内。随着过滤装置的运行，富集于过滤袋中的碳粉量不断增加，气体穿过过滤袋的阻力随之增加，这样会导致对吸尘罩内气体的抽取流量下降，即：过滤装置的过滤能力以及对粉尘的抽吸能力在一个周期内均呈衰减趋势。碳刷15在整个工作周期内，如采用高性能碳刷15，虽然能够控制正常工况下的磨损速度，当发生如机组振动异常、碳刷15温度异常、碳刷15本身跳动等异常时，短期内即可出现大量碳粉，这样，即使定期对过滤袋进行维护，并不能保证设定的碳粉清理操作满足各种工况下的需求。

针对以上现状，本方案提供了一种过滤装置区别于现有运用的技术方案，用于实现：有效保障碳粉收集装置对碳粉抽吸的可靠性。

具体的，本方案通过设置为过滤装置由旋风除尘器2以及水箱1组成，同时将旋风除尘器2以及水箱1依次设置在引风机4的后侧，这样，针对碳粉密度相对较低、引风机4并不需要较大流量/风速的运用，以上旋风除尘器2可选型为能够过滤掉大部分碳粉，由旋风除尘器2出口排出的气流在进入水箱1的水体后，能够被水箱1的水体所吸附，而正常情况下，旋风除尘器2在工作过程中蓄积在其内的碳粉并不会引起流体穿过其的阻力增加，水箱1内碳粉含量增加缓慢同时水箱1内碳粉含量的增加并不会过多的导致管路出气阻力增加，因此采用本方案，在引风机4工作周期中并不对引风机4做任何调整的情况下，可使得引气管的流体流量相对恒定，从而达到有效保障碳粉收集装置对碳粉抽吸的可靠性的目的。

同时，由于在集电环11系统中，如以下所提供的多点位气体抽吸方案，在对旋风除尘器2进行选型以及对水箱1进行选型时，相对于采用过滤袋，在保证过滤装置正常工作的前提下，本领域技术人员非常容易做到使得本方案提供的过滤装置具有远大于现有过滤装置的碳粉存储或吸附能力，这样可有效减少对碳粉收集装置的维护频率。

同时，本方案提供的碳粉收集装置在清灰以及置换水体时，即使采用不停机工作的维护方式，亦具有碳粉逸散少、对环境友好的特点。

同时，旋风除尘器2收集的碳粉便于处理，由于水箱1前端具有旋风除尘器2，故本方案在使用过程中水箱1中水体置换频率低、所产生的污物方便处理。

在具体运用时，考虑到处理流量、流体温度以及碳粉密度，可根据需要，采用旋风除尘器2设置为两个或两个以上，旋风除尘器2采用相互串联的安装方式，利用旋风除尘器2沉降大部分碳粉的工作方式，减小水箱1使用过程中所产生的污物体积。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上进行进一步细化：

作为本领域技术人员，集电环11系统在工作过程中，碳粉的来源位于碳刷与集电环11的摩擦副位置，在碳粉产生后，并不会全部逸散到周围空间中，同时如集电环11上的碳粉粘附量与集电环11的温度等有关。作为一种能够匹配以下将碳刷15设置为具有条形槽19、条形孔16的运用，实现使用不同的装置组件，分别对条形孔16以及条形槽19产生抽吸作用、对第二罩壳9覆盖的空间环境气相产生抽吸作用，不仅解决空间环境气相中碳粉的浓度，同时使得本碳粉收集装置能够根据当下情况调整具体位置具体抽吸能力的技术方案，设置为：收集装置包括至少两套装置组件；

所述装置组件均为：

包括流体管路以及过滤装置，所述过滤装置由旋风除尘器2以及水箱1组成，所述流体管路包括引气管，所述引气管的出口侧连接有引风机4，过滤装置安装在引风机4出口侧的管路上：旋风除尘器2串联在引风机4出口侧的管路上，引风机4出口侧的管路的末端伸入水箱1中；

其中，至少有一套装置组件的引气管上设置有多根支管。本方案在具体使用时，至少一套装置组件连接在如下的第二罩壳9上，用于对第二罩壳9内侧的气相进行抽吸，至少一套装置组件连接在碳刷15的管孔上，利用条形槽19和条形孔16，对摩擦副位置的碳粉进行抽吸，以达到减少第二罩壳9内侧气相中碳粉含量、气相中碳粉含量主动可控的目的。本方案中，具体装置组件的构造旨在采用特定的过滤装置结构设计保障对碳粉抽吸的可靠性等，具有多根支管的装置组件旨在适应集电环11系统包括多个碳刷15的运用。在具体连接时，为保障所述摩擦副位置的导电性以及保障电刷组件14中弹簧对碳刷15位置的可控性，以下第二支管8采用软管或通过软管与碳刷15相连，连接采用导电胶粘接，被粘接在管孔中的管段采用金属软管，这样，即使管孔连接第二支管8的部分与集电环11发生直接摩擦，亦可一定程度保证相应引接线与集电环11之间的阻值。作为本领域技术人员，在实施本方案中，单套装置组件也可设置为仅为集电环11周向局部位置的碳刷15服务，直接抽吸第二罩壳9内侧气相的装置组件上的支管可根据第二罩壳9的形式、其上管接口数量以及分布等，设置为一个或一个以上。

以上提供的包括至少两套装置组件的运用中，如连接在碳刷15上的装置组件宜被使用为持续工作，工作时抽吸流量根据需要设定。而抽取气相的装置组件可根据气相温度、碳粉浓度进行综合后决定是否工作或抽吸流量，作为一种通过碳粉浓度检测以指导本碳粉收集装置具体工作方式、使得具体位置气体抽吸流量能够根据需要进行设定，以使得各位置抽吸处于较佳模式下的技术方案，设置为：所述支管上均设置有调节阀12及粉尘传感器13；

在各支管上，所述调节阀12用于调节支管流体流量，所述粉尘传感器13用于支管中流体的粉尘含量检测。本方案被具体使用为：通过各粉尘传感器13的检测值，指导对调节阀12进行流量调节。

在以上提出的碳粉收集装置包括至少两套装置组件的基础上，进一步为：所述装置组件包括第一装置组件以及第二装置组件；

在第一装置组件上，所述引气管包括第一环形管5，第一环形管5与引风机4的进口相接，第一环形管5上设置有至少一根第一支管7；

在第二装置组件上，所述引气管包括第二环形管6，第二环形管6与引风机4的进口相接，第二环形管6上设置有多根第二支管8。本方案在具体使用时，所述第一环形管5以及第二环形管6均绕发电机组的转子设置并环布在转子的外侧，这样，可在管路简单的情况下，通过相应支管将装置组件与碳刷15上的管孔连接、与第二罩壳9连接，同时，至少一根第一支管7用于适应第二罩壳9上至少一个连接管口的情况，第一支管7的数量与所述连接管口的数量设置为一致。多根第二支管8用于匹配多个碳刷15，使得多个碳刷15与集电环11形成的多个摩擦副均具有一根第二支管8用于该位置碳粉抽吸，减少摩擦副向周围空间弥散的碳粉的量，以减小第二罩壳9中气相中碳粉的浓度。在具体使用时，第二支管8的形状以及位置根据碳刷15的相对位置而定，第一支管7的数量以及相对位置根据第二罩壳9的形式以及其上管口的位置而定，本领域技术人员在具体实施时仅需要在本构思下完成连接目的，并不需要付出创造性劳动。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上进行进一步细化：

作为一种可在线或根据需要随时获取旋风除尘器2内碳粉收集量，以指导旋风除尘器2维护或判断当下碳刷15磨损情况的技术方案，设置为：所述旋风除尘器2的底部设置有集尘罐，所述集尘罐上安装有传感器或观察窗，所述传感器用于检测集尘罐内粉尘厚度，所述观察窗作为从集尘罐外部观察集尘罐内粉尘厚度的窗口。本方案中，随时观察窗即用于人工碳粉厚度观察，在实施时优选采用传感器的方案，以远程、实时获得集尘罐内粉尘厚度。优选的，设置为还包括逻辑判断模块，所述逻辑判断模块接收传感器所得的测量值，并计算以及纪录粉尘厚度变化情况，这样，可用于反映旋风除尘器2碳粉沉降情况，用于如引风机4的流量调节；可作为粉尘传感器13方案的冗余方案，判断一段时间内碳粉增量变化情况，用于碳刷15磨损恶化提醒。

作为一种模块化方案，设置为：还包括第一罩壳3，所述旋风除尘器2及第一罩壳3均安装在第一罩壳3内。采用本方案，第一罩壳3的运用可保障碳粉收集装置对周围环境的友好性，优选的，设置为第一罩壳3的内侧设置有隔音棉。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上，提供一种用于发电机组的集电环11系统，包括集电环11、电刷组件14及第二罩壳9，集电环11与电刷组件14的接触面包围于封闭空间内，所述第二罩壳9为所述封闭空间提供边界，还包括粉尘入口与所述封闭空间相通的粉尘收集装置，所述粉尘收集装置为如上任意一项所述的碳粉收集装置。本方案为包括所述碳粉收集装置的集电环11系统，如上所述，本集电环11系统所产生的碳粉可被有效抽吸，同时，对碳粉收集装置的维护频率低、对环境友好等。

实施例5：

本实施例在实施例4的基础上进行进一步细化：

作为一种利用所述碳粉收集装置进行第二罩壳9内气相抽吸，并利用进风口对第二罩壳9内气相进行补充，以实现均压以及降低摩擦副位置工作温度的技术方案，设置为：所述第二罩壳9上设置有进风口以及过滤器10，所述过滤器10安装在进风口位置，过滤器10用于对通过进风口的空气进行过滤。本方案在具体使用时，所述进风口可直接抽吸第二罩壳9外部的空气，也可通过均压管连接至所述第一罩壳3内，以抽吸温度高于室温的空气，保持摩擦副处于最佳工作温度区间，设置的过滤器10根据使用场景，可选择过滤灰尘和/或水汽，如，运用为进风口抽吸第二罩壳9外部空气时过滤灰尘即可；运用为抽吸第一罩壳3内部空气时，所述过滤器10需要具有水汽过滤性能；运用为可选择流量同时抽吸第二罩壳9外部空气、第一罩壳3内部空气时，所述过滤器10需要具有水汽过滤性能和灰尘过滤能力。当所采用的过滤器10具有吸湿能力时，优选的，设置为所述过滤器10具有再生模块，采用如电热等方式实现过滤器10吸湿能力再生。

作为一种可利用第二罩壳9外部空气对摩擦副进行强制降温，同时降温幅度可控的技术方案，设置为：还包括用于对流经进风口的空气进行加热的加热装置。本方案在实施时，可将所述加热装置设置在过滤器10上，如设置在过滤器10过滤模块的出口侧。

实施例6：

本实施例在实施例4的基础上进行进一步细化：

作为如上碳粉收集装置包括第一装置组件以及第二装置组件的具体运用，设置为：所述碳粉收集装置为如上包括第一装置组件以及第二装置组件的碳粉收集装置，所述电刷组件14包括碳刷15，碳刷15与集电环11相接触的弧形面上设置有条形槽19， 碳刷15上还设置有与条形槽19相接的管孔；

其中：

第一装置组件的第一支管7连接在第二罩壳9上；

第二装置组件的第二支管8与所述管孔相连，各碳刷15上均连接有一根第二支管8。本方案提供了具体的碳粉收集装置运用方式，第二装置组件用于直接作用在摩擦副位置，通过管孔以及条形槽19，抽吸摩擦副位置的气相；第一装置组件用于作用第二罩壳9内的气相，用于对第二罩壳9内部的气相进行抽吸。本方案中，通过设置为包括所述条形槽19，在集电环11转动时，集电环11经过条形槽19的区域均可被第二支管8的抽吸作用所覆盖，使得所产生的碳粉能够第一时间被第二装置组件所抽离，在抽吸力下，被作用的碳粉包括相对于集电环11游离的，也包括贴附在集电环11表面上的。优选的，为保障第一装置组件对第二罩壳9内部气相的除尘能力，设置为第二罩壳9呈弧形条状，同时以延伸方向与集电环11周向同向的方式，第一支管7在第二罩壳9上的连接位置与过滤器10设置在第二罩壳9的不同端。

以上第二装置组件在工作时，由于碳刷15与集电环11之间为动摩擦且为硬接触，故条形槽19的两端为盲端的情况下第二支管8也能够在碳刷15与集电环11之间的间隙下达到一定的抽吸作用，但此运用中存在第二支管8抽吸阻力大的问题，这样不仅提升了对引风机4的负荷要求，同时抽吸不一定达到理想效果。作为一种能够由条形槽19的端部引入气流以保障条形槽19内气流流量以保证碳刷15位置除尘效果、同时使得条形槽19能够在集电环11表面覆盖较大面积的技术方案，设置为：所述条形槽19至少有一端延伸至与所述弧形面的边缘相接，碳刷15与集电环11相对位置固定后，条形槽19的两端位于集电环11的不同轴向位置。

在现有技术中，一般将电刷组件14上的碳刷15设置为较集电环11更容易磨损，碳刷15在整个使用周期内厚度逐渐减小，同时，碳刷15工作的工况可能为振动工况，作为一种在使用如上条形槽19时，可避免相应结构设计造成碳刷15强度过度越弱的技术方案，设置为：所述碳刷15上还设置有与条形槽19平行的条形孔16，所述条形孔16位于碳刷15的允许磨损区域，条形孔16与所述管孔相通。本方案在使用过程中，随着碳刷15磨损量的增加，当在先的条形槽19随着磨损消失后，条形孔16的表面随着磨损可暴露在碳刷15新的弧形面上作为新的条形槽19，这样，不仅可使得条形槽19能够服务于较厚的碳刷15磨损期间，相较于将条形槽19设置的较深以覆盖碳刷15较厚的磨损期间，条形槽19配合条形孔16的形式对碳刷15强度的削弱更少，这样可避免或减小碳刷15在振动下发生碎裂的可能性。

作为一种在条形槽19尽可能短的情况下使得条形槽19的作用区域覆盖更大的集电环11表面积，设置为：碳刷15与集电环11相对位置固定后条形槽19与集电环11的轴线平行；

作为一种可减小单个条形孔16尺寸，同时保障条形槽19能够覆盖的碳刷15磨损厚度的技术方案，设置为：所述条形孔16的数量为多个；

作为一种采用钻制如下为直孔的引气孔18的方式，即可实现第二支管8与条形槽19、条形孔16连通的技术方案，设置为：条形槽19、条形孔16排列在一条直线上，该直线为：一端与所述弧形面相接，另一端与碳刷15的背面相接，所述背面为碳刷15上与所述弧形面相对的一面；

为方便实现第二支管8与各条形槽19、条形孔16导通，设置为：所述碳刷15上还设置有引气孔18，所述引气孔18与条形槽19以及各条形孔16均相交，所述管孔为引气孔18位于所述背面上的孔口，采用本方案，第二支管8在碳刷15上的连接位置位于碳刷15的背面，这样，可避免管孔位置的部件与集电环11接触而损伤集电环11甚至电刷组件14、方便在碳刷15上连接第二支管8、可利用第二支管8对碳刷15进行多位置降温；

如上所述的，为使得当前条形槽19磨损后，在后的条形孔16能够成为新的条形槽19，条形孔16、条形槽19的位置满足：条形孔16相互之间的相对位置以及条形孔16与条形槽19的相对位置为：随着碳刷15的磨损，在当下条形槽19随着磨损消失后，与当下条形槽19相邻的条形孔16形成位于新的弧形面上新的条形槽19。如上所述，本方案并不需要为各条形孔16、条形槽19均设置一个单独的管孔连接第二支管8，这样不仅便于碳刷15与碳粉收集装置连接，同时可避免因为管孔部分的材料影响碳刷15可用磨损厚度。作为并列方案，可将条形孔16错开设置，如布设在两条相交的直线上，两条支线的焦点位于最初的条形槽19上，这样，可均匀碳刷15各位置的强度，同时设置两条引气孔18即可。本领域技术人员在不考虑引气孔18、管孔数量及位置的情况下，也可以采用其他的条形孔16布设方案。

为清除集电环11表面的碳粉，现有技术中，包括采用毛刷的方案，优选的，针对包括条形槽19的方案，为使得在条形槽19中气流的作用下可能粘附在集电环11表面的碳粉能够被更好的脱附和抽离，设置为还包括安装在刷架上的碳粉剥离装置，该碳粉剥离装置包括固定于刷架上的压辊17，其中，压辊17包括中心轴171、橡胶层172以及为金属材质的编织层173，中心轴171与刷架相对位置固定，同时压辊17可绕中心轴171转动，橡胶层172为中心轴171与编织层173之间的垫层，且安装为中心轴171与发电机组的转子轴线平行，编织层173与集电环11的表面相贴，编织层173与集电环11之间具有压力以使得压辊17在集电环11的作用力下能够同步于集电环11绕中心轴171转动。本方案中，橡胶层172用于产生弹性，维持编织层173与集电环11之间的压力，为金属材质的编织层173具有一定的柔性以及抗磨性能，在作用于集电环11表面的碳粉后，可改变碳粉与集电环11表面的接触状态，利于碳粉脱附。区别于采用毛刷，本方案并不容易产生漂浮到气相中的磨粒或漂浮物，这样可避免如刷毛粘附油污后粘附在集电环11结缘部分，造成这些位置粘附力增强，最终导致相应绝缘部分的绝缘能力快速下降。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.用于发电机组的集电环系统，包括集电环（11）、电刷组件（14）及第二罩壳（9），集电环（11）与电刷组件（14）的接触面包围于封闭空间内，所述第二罩壳（9）为所述封闭空间提供边界，还包括粉尘入口与所述封闭空间相通的碳粉收集装置，其特征在于，

所述碳粉收集装置包括第一装置组件以及第二装置组件；

所述第一装置组件以及第二装置组件均为：

包括流体管路以及连接在流体管路上的过滤装置，所述过滤装置由旋风除尘器（2）以及水箱（1）组成，所述流体管路包括引气管，所述引气管的出口侧连接有引风机（4），过滤装置安装在引风机（4）出口侧的管路上：旋风除尘器（2）串联在引风机（4）出口侧的管路上，引风机（4）出口侧的管路的末端伸入水箱（1）中；

在第一装置组件上，所述引气管包括第一环形管（5），第一环形管（5）与引风机（4）的进口相接，第一环形管（5）上设置有至少一根第一支管（7）；

在第二装置组件上，所述引气管包括第二环形管（6），第二环形管（6）与引风机（4）的进口相接，第二环形管（6）上设置有多根第二支管（8）；

所述电刷组件（14）包括碳刷（15），碳刷（15）与集电环（11）相接触的弧形面上设置有条形槽（19），碳刷（15）上还设置有与条形槽（19）相接的管孔；

其中：

第一装置组件的第一支管（7）连接在第二罩壳（9）上；

第二装置组件的第二支管（8）与所述管孔相连，各碳刷（15）上均连接有一根第二支管（8）；

所述条形槽（19）至少有一端延伸至与所述弧形面的边缘相接，碳刷（15）与集电环（11）相对位置固定后，条形槽（19）的两端位于集电环（11）的不同轴向位置；

所述碳刷（15）上还设置有与条形槽（19）平行的条形孔（16），所述条形孔（16）位于碳刷（15）的允许磨损区域，条形孔（16）与所述管孔相通；

碳刷（15）与集电环（11）相对位置固定后条形槽（19）与集电环（11）的轴线平行；

所述条形孔（16）的数量为多个；

条形槽（19）、条形孔（16）排列在一条直线上，该直线为：一端与所述弧形面相接，另一端与碳刷（15）的背面相接，所述背面为碳刷（15）上与所述弧形面相对的一面；

所述碳刷（15）上还设置有引气孔（18），所述引气孔（18）与条形槽（19）以及各条形孔（16）均相交，所述管孔为引气孔（18）位于所述背面上的孔口；

条形孔（16）相互之间的相对位置以及条形孔（16）与条形槽（19）的相对位置为：随着碳刷（15）的磨损，在当下条形槽（19）随着磨损消失后，与当下条形槽（19）相邻的条形孔（16）形成位于新的弧形面上新的条形槽（19）。

2.根据权利要求1所述的用于发电机组的集电环系统，其特征在于，所述支管上均设置有调节阀（12）及粉尘传感器（13）；

在各支管上，所述调节阀（12）用于调节支管流体流量，所述粉尘传感器（13）用于支管中流体的粉尘含量检测。

3.根据权利要求1所述的用于发电机组的集电环系统，其特征在于，所述旋风除尘器（2）的底部设置有集尘罐，所述集尘罐上安装有传感器或观察窗，所述传感器用于检测集尘罐内粉尘厚度，所述观察窗作为从集尘罐外部观察集尘罐内粉尘厚度的窗口；

还包括第一罩壳（3），所述旋风除尘器（2）及第一罩壳（3）均安装在第一罩壳（3）内。

4.根据权利要求1所述的用于发电机组的集电环系统，其特征在于，所述第二罩壳（9）上设置有进风口以及过滤器（10），所述过滤器（10）安装在进风口位置，过滤器（10）用于对通过进风口的空气进行过滤；

还包括用于对流经进风口的空气进行加热的加热装置。