1.引(yǐn)言
某水(shui)電站爲(wèi)地下式(shi)廠房,裝(zhuang)有6台單(dān)機容量(liang)爲700MW的水(shui)輪發電(dian)機組,發(fā)電機爲(wèi)立軸半(ban)傘式,發(fa)電機上(shàng)導軸承(cheng)油盆油(you)位安🈲裝(zhuāng)一套磁(cí)翻闆液(yè)位計
,液(yè)位計配(pei)置有模(mó)拟量和(he)開關量(liàng)信号送(song)至監控(kòng)系統,磁(ci)開📐關是(shi)磁翻闆(pan)液位計(ji)判斷油(yóu)位是否(fou)正常的(de)重要開(kai)關量信(xìn)㊙️号,外部(bù)磁場引(yin)起磁翻(fān)闆液位(wèi)計磁開(kai)關誤動(dòng)作,不但(dàn)影響運(yùn)行人員(yuan)對油位(wei)是否正(zheng)常的判(pan)斷,還影(ying)響水輪(lun)發電機(jī)組的安(an)全穩定(dìng)運行。因(yin)此,如何(hé)有效地(di)消除外(wai)部磁場(chang)對磁開(kai)關的幹(gan)擾值🈲得(dé)研宄。
文(wén)中主要(yao)針對外(wài)部磁場(chǎng)引起磁(ci)翻闆液(ye)位計磁(ci)開關🛀誤(wù)動作🈲情(qing)況,對不(bu)同類型(xíng)的磁場(chǎng)幹擾源(yuán)及不同(tong)種類🛀的(de)磁場屏(ping)蔽材料(liao)進☎️行分(fèn)析研究(jiu),總結不(bú)同的💔磁(cí)場幹擾(rǎo)源與🙇🏻磁(cí)場屏蔽(bì)材料的(de)關系。結(jie)果表明(ming),對♌低頻(pín)磁場,可(ke)用高導(dao)❤️磁材料(liao)做屏蔽(bi)體來實(shí)現磁場(chǎng)👨❤️👨屏蔽;對(duì)高頻磁(ci)場,由于(yu)同時存(cún)在電場(chǎng)分量和(hé)磁場👣分(fèn)量,因此(ci)要求電(dian)場屏蔽(bì)和磁🛀場(chǎng)屏蔽同(tóng)時進行(hang)。通過分(fèn)析研究(jiu),最終找(zhao)到了解(jie)決外部(bu)磁場引(yin)起磁翻(fān)闆液位(wèi)計磁開(kai)關的處(chu)理措施(shī)。
2.磁翻闆(pǎn)液位計(ji)原理介(jiè)紹
磁翻(fan)闆液位(wèi)計根據(jù)浮力原(yuán)理和磁(ci)性耦合(he)作用而(er)成。當♈被(bèi)測💛容器(qì)中的液(yè)位升降(jiàng)時,液位(wei)計本體(tǐ)管中的(de)磁性浮(fu)子也随(suí)之升降(jiàng),浮子内(nèi)的永久(jiu)磁鋼通(tong)過🔞磁耦(ou)合傳遞(dì)到磁翻(fān)柱指示(shì)器,驅動(dong)紅、白翻(fān)柱翻轉(zhuǎn)180°,當液位(wei)上升時(shi)翻柱由(yóu)白色轉(zhuǎn)變爲紅(hong)色,當液(ye)位下降(jiàng)時翻柱(zhu)由紅色(se)轉變爲(wei)白色,指(zhǐ)示器👈的(de)紅白交(jiāo)界處爲(wei)容器内(nei)部液位(wei)的實際(ji)高度,從(cong)而實現(xiàn)液位清(qīng)♋晰的指(zhi)示。控制(zhì)型液位(wèi)計在磁(cí)翻闆液(ye)位計的(de)基礎上(shang)增加了(le)磁開關(guan),在🛀監測(ce)液位的(de)同時磁(ci)開關信(xin)号可用(yong)于對液(yè)位進行(hang)控制或(huò)報♍警;遠(yuǎn)傳型是(shì)在磁翻(fan)闆液位(wei)計的基(jī)礎上增(zeng)加4~20mA變送(song)傳感器(qì),在現場(chǎng)監測⭐液(ye)位的同(tóng)時将液(ye)位的變(biàn)化通過(guo)變送傳(chuan)感器、線(xiàn)纜及儀(yí)表傳到(dao)控制室(shi),實現遠(yuǎn)程監測(ce)和控制(zhi)。磁開關(guan)是一種(zhǒng)有觸點(dian)的無源(yuán)電子開(kāi)關元件(jiàn),裝🈲有兩(liǎng)個鐵質(zhì)的彈性(xìng)黃片電(dian)闆,還灌(guan)有惰性(xìng)氣體。平(píng)時,兩個(ge)簧🏒片是(shi)分開的(de),當有磁(cí)性物質(zhì)靠㊙️近時(shí),兩💋個簧(huang)片被磁(ci)化而互(hù)相吸引(yǐn)接觸,簧(huang)片就會(huì)吸合在(zai)一起,使(shǐ)接點所(suo)接的電(dian)路連通(tōng)。外部磁(cí)力消失(shī)後,兩個(gè)黃片由(you)于本身(shēn)的彈性(xìng)而分開(kāi)㊙️,電路就(jiu)開了。因(yin)此,磁開(kai)關是一(yī)🔴種利用(yòng)磁場信(xin)号來控(kong)制的開(kai)關器件(jiàn)。
3.磁開關(guan)誤動作(zuò)原因分(fèn)析
分析(xī)某水電(diàn)站監控(kong)故障信(xìn)息一覽(lǎn)表,發現(xiàn)磁開關(guān)誤動時(shi)間與勵(lì)磁系統(tong)起勵時(shí)間一緻(zhì),而磁開(kāi)關安裝(zhuāng)位置正(zheng)✨好處🐅在(zai)勵磁電(diàn)✨纜下方(fang),初步斷(duan)定磁開(kāi)關誤動(dòng)作由勵(li)磁🔴電流(liú)産生的(de)磁場幹(gan)擾引起(qǐ)。發現該(gāi)問題後(hòu),将磁開(kai)關靠近(jìn)運行中(zhōng)的發電(diàn)機滑環(huan)室,由于(yu)此處磁(cí)場較強(qiáng),磁開關(guān)受磁場(chǎng)力的🤟作(zuò)用又再(zai)一次動(dong)作。因此(cǐ),可以'斷(duan)定磁開(kai)關💋的誤(wu)動作由(yóu)外部磁(cí)場幹擾(rao)引起。進(jin)一步分(fen)析可知(zhī),勵磁電(dian)流屬于(yu)直流電(diàn)流,所感(gǎn)應出的(de)磁🌂場屬(shǔ)于低頻(pín)磁場
磁(cí)開關内(nei)部裝有(yǒu)鐵質的(de)彈性簧(huáng)片,在低(di)頻磁場(chǎng)中,鐵👈質(zhi)簧片被(bei)磁化,從(cong)而使彈(dan)性簧片(pian)吸合導(dǎo)通,而油(yóu)位計内(nei)部❤️磁翻(fān)闆未🌈達(da)到磁開(kāi)關動作(zuò)值的位(wèi)置,所以(yǐ)監控誤(wu)報油位(wei)異常信(xìn)号。當機(ji)組停🔞機(ji)時,勵磁(ci)電纜中(zhong)電流消(xiāo)失,但此(cǐ)時磁開(kai)關誤動(dong)作信号(hào)并未複(fu)歸,下面(mian)将通💯過(guo)磁滞回(huí)線的概(gài)念來解(jie)⭐釋此現(xian)象。
從圖(tú)2 (強磁物(wu)質磁滞(zhi)回線)分(fen)析得出(chū),當勵磁(cí)電纜中(zhong)通過電(diàn)流時,在(zai)周圍感(gǎn)應出磁(ci)場,磁開(kāi)關中的(de)鐵質簧(huang)片被磁(ci)化,一定(ding)時間後(hou)達到飽(bǎo)和狀态(tài)。機組停(tíng)機後,勵(lì)磁電纜(lan)中電流(liú)消失,周(zhou)圍磁場(chang)開始減(jiǎn)弱,磁開(kāi)關中的(de)鐵質簧(huang)片也開(kāi)始退磁(cí)🛀,如圖2可(kě)看出,當(dāng)周圍磁(ci)場減小(xiao)到0時,磁(cí)滞回線(xian)⛱️中因爲(wei)矯頑力(li)的存在(zai),鐵🌂質簧(huáng)片的磁(cí)性并沒(mei)有完全(quan)消失,所(suǒ)以磁開(kāi)關誤動(dòng)作的信(xin)号不會(hui)複歸。此(cǐ)時需要(yao)在磁開(kai)關附近(jin)用永久(jiǔ)磁鐵産(chan)生一個(gè)與原磁(ci)場方向(xiang)相反的(de)磁場,使(shi)矯頑力(li)相互抵(di)消,鐵質(zhi)簧片中(zhong)的磁性(xing)消失,磁(cí)開關誤(wù)⛹🏻♀️動作信(xìn)号複歸(gui)。
4.屏蔽外(wai)部磁場(chǎng)的處理(lǐ)措施
4.1磁(ci)場屏蔽(bi)原理介(jiè)紹
磁場(chang)由磁體(ti)産生,由(you)磁體的(de)N極指向(xiang)S極,在磁(cí)體的外(wai)部形成(cheng)閉合的(de)形式,距(jù)離轄射(she)源越近(jìn),磁場強(qiáng)度越強(qiang)。磁場的(de)屏蔽的(de)原理是(shi)利用磁(cí)性屏蔽(bì)材料,改(gǎi)變磁場(chǎng)的方向(xiàng),由于磁(cí)場⛹🏻♀️通過(guò)低💞磁阻(zǔ)的通路(lù)被旁路(lù)🈲掉,因此(ci)可保證(zheng)被屏蔽(bì)的物體(tǐ)💯不受磁(ci)場的幹(gan)擾影響(xiǎng)。磁場屏(ping)蔽分爲(wei)靜磁屏(ping)蔽和電(dian)磁屏蔽(bi)。
靜磁場(chǎng)是穩恒(héng)電流或(huo)永久磁(ci)體産生(shēng)的磁場(chang),靜磁♻️屏(píng)蔽是利(li)🌈用高磁(ci)導率M的(de)鐵磁材(cái)料做成(chéng)屏蔽罩(zhao)以屏蔽(bi)外磁👌場(chang),靜磁屏(píng)蔽的原(yuán)理可以(yi)用磁路(lù)的概念(niàn)🔴來說明(ming),如将鐵(tiě)磁材料(liao)做成截(jie)面如圖(tu)2的回路(lu),則在外(wài)磁場中(zhōng),絕大部(bu)分磁場(chang)集中在(zai)鐵磁回(huí)🐕路中。這(zhè)可📧以把(ba)鐵磁材(cái)料與空(kong)腔中的(de)空氣作(zuo)爲并聯(lián)磁路來(lai)分析。因(yin)爲鐵磁(cí)材料的(de)磁導率(lǜ)比空氣(qì)的磁導(dao)率要❄️大(da)幾千倍(bèi),所以空(kōng)腔的磁(cí)阻比鐵(tiě)磁材料(liào)的磁阻(zu)大得🔴多(duo),外磁場(chang)的磁感(gan)應線的(de)絕大部(bù)份将沿(yán)着鐵磁(cí)🈲材料壁(bi)内通過(guò),而進入(rù)空腔的(de)磁通量(liang)極少。這(zhe)樣,被👅鐵(tiě)磁材料(liao)屏蔽的(de)空腔就(jiù)🧡基本上(shàng)沒有外(wai)磁場,從(cóng)而🎯達到(dào)靜磁屏(ping)蔽的目(mu)的。
電磁(cí)場在導(dao)電介質(zhi)中傳播(bō)時,其場(chǎng)量(E和H)的(de)振幅随(sui)距👌離的(de)🌈增👌加而(ér)按指數(shù)規律衰(shuai)減。從能(neng)量的觀(guan)點看🧡,電(diàn)磁波在(zài)導電🏃🏻♂️介(jiè)質中傳(chuán)播時有(you)能量損(sǔn)耗,因此(ci),表💁現爲(wei)場量振(zhèn)幅的減(jiǎn)小。導體(tǐ)表⚽面的(de)場量最(zuì)大,愈深(shen)入導體(ti)内部,場(chang)量愈小(xiao)。這種現(xian)象也稱(chēng)爲趨膚(fu)效應。利(li)用趨膚(fu)效💚應可(kě)以阻止(zhǐ)高頻電(dian)磁波透(tòu)入良導(dǎo)體㊙️而做(zuò)成電磁(cí)屏蔽裝(zhuang)置。電磁(ci)屏蔽是(shi)抑制幹(gan)擾,增強(qiang)設備的(de)可靠性(xìng)及提髙(gāo)産品質(zhi)量的有(yǒu)效手段(duàn)。合理地(di)使用電(dian)磁屏蔽(bi),可🔱以抑(yi)制外來(lai)高頻電(dian)磁波的(de)幹🌈擾,也(yě)可以避(bi)免作爲(wei)幹擾源(yuán)去☀️影響(xiang)其他設(she)備❤️。
4.2磁場(chang)屏蔽材(cái)料選取(qǔ)
磁性屏(píng)蔽材料(liao)的磁導(dao)率與外(wai)界的磁(cí)場強度(du)有關,外(wai)界磁場(chǎng)強度不(bu)同,磁性(xing)材料的(de)磁導率(lü)也不同(tong),飽和通(tong)😘量密度(du)也🈲不同(tóng),因此🐕,在(zài)磁場的(de)屏蔽設(she)計中的(de)🔞作用也(yě)🌈不同。當(dang)屏蔽低(dī)🌐頻磁場(chang)時,選擇(ze)🌈磁鋼、坡(po)莫合金(jīn)、鐵等導(dao)磁率高(gāo)的材料(liao),而屏蔽(bì)高頻磁(ci)場則應(yīng)選擇銅(tóng)鋁等導(dǎo)電率高(gao)的材料(liào)。
4.3處理措(cuò)施
從以(yǐ)上分析(xī)可知,水(shui)輪發電(dian)機組各(gè)軸承油(yóu)盆磁翻(fān)闆油位(wèi)計所受(shòu)的幹擾(rǎo)屬于低(di)頻磁場(chǎng)幹擾,屏(píng)蔽應選(xuǎn)用高磁(cí)導率材(cái)料,由于(yu)條件限(xiàn)制,我們(men)選用了(le)厚度爲(wèi)5mm鐵闆作(zuò)爲屏蔽(bi)材料,且(qie)在設計(jì)時💋,盡可(ke)能的少(shao)留孔洞(dong)及縫隙(xì),避免🙇🏻增(zēng)加磁屏(ping)蔽體的(de)磁阻,從(cong)而降低(di)屏蔽效(xiào)果,開機(jī)起勵後(hou)進行驗(yan)證,上導(dǎo)軸承油(yóu)槽油位(wèi)異常信(xìn)号🏃♀️未再(zài)報出。
5.結(jié)論
低頻(pín)磁場的(de)幹擾是(shi)引起某(mou)水電站(zhàn)水輪發(fā)電機組(zu)上導軸(zhou)💋承💁油槽(cáo)磁翻闆(pǎn)液位計(jì)磁開關(guan)誤動作(zuo)的重要(yao)因素,經(jīng)過多☔次(cì)實🌈驗分(fèn)析,得到(dao)以下結(jié)論:
1)屏蔽(bi)低頻磁(ci)場的材(cai)料應選(xuan)用高磁(cí)導率材(cái)料的磁(ci)🈲翻闆液(yè)位計;
2)磁(cí)場強度(dù)較大時(shí),應增加(jiā)磁屏蔽(bi)材料的(de)厚度;
3)盡(jin)可能的(de)減少屏(ping)蔽體的(de)接縫和(hé)孔洞,避(bi)免增加(jiā)磁屏蔽(bì)體🛀的磁(cí)阻,降低(di)屏蔽效(xiào)果。縫隙(xì)、孔洞盡(jìn)量沿磁(ci)場方向(xiàng)分布。
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