1.引言
　　某水(shui)電站爲地(di)下式廠房(fang),裝有6台單(dan)機容量爲(wei)700MW的水輪發(fa)💁電機組,發(fa)電機爲立(li)軸半傘式(shi),發電機上(shang)導軸承油(you)🐇盆油位安(an)裝一套磁(ci)翻闆液位(wei)計 ,液位計(ji)配置有模(mo)拟量和開(kai)關量信号(hao)送至監控(kong)系💔統,磁開(kai)🈲關是磁翻(fan)闆液位計(ji)判斷油位(wei)是否正常(chang)的重要開(kai)關量信号(hao),外部磁🔅場(chang)引起磁翻(fan)闆液位計(ji)磁💯開關誤(wu)🔴動作,不但(dan)影響運行(hang)人員對油(you)位是否正(zheng)常的判斷(duan),還影響水(shui)輪🙇🏻發電機(ji)組✍️的安全(quan)穩定運行(hang)。因此,如何(he)有效地消(xiao)除外部磁(ci)場對磁開(kai)關的幹擾(rao)值得研宄(gui)。
　　文中主要(yao)針對外部(bu)磁場引起(qi)磁翻闆液(ye)位計磁開(kai)關誤動作(zuo)👨‍❤️‍👨情況,對不(bu)同類型的(de)磁場幹擾(rao)源及不同(tong)種類的磁(ci)場屏蔽材(cai)料進💛行分(fen)析研究,總(zong)結不同的(de)✔️磁場幹擾(rao)源與💋磁場(chang)屏蔽材料(liao)的關系。結(jie)果表明,對(dui)低頻磁場(chang),可用高導(dao)磁材料做(zuo)屏蔽體來(lai)實現磁場(chang)屏蔽;對高(gao)頻磁場,由(you)于同時存(cun)在電場❄️分(fen)量和磁場(chang)分量,因此(ci)要求電場(chang)屏蔽和磁(ci)場屏蔽同(tong)時進🔞行。通(tong)過分析研(yan)究,最終找(zhao)到了㊙️解決(jue)外部磁場(chang)引起磁翻(fan)闆液位計(ji)磁開關的(de)處理措施(shi)。
2.磁翻闆液(ye)位計原理(li)介紹
　　磁翻(fan)闆液位計(ji)根據浮力(li)原理和磁(ci)性耦合作(zuo)用而成。當(dang)被🤟測容器(qi)中的液位(wei)升降時,液(ye)位計本體(ti)管中🈲的磁(ci)性浮子也(ye)📱随之☁️升降(jiang)✏️,浮子内的(de)永久磁鋼(gang)通過磁耦(ou)合傳遞到(dao)磁翻柱👄指(zhi)示器,驅動(dong)紅、白翻柱(zhu)翻轉180°,當液(ye)位上升時(shi)翻柱由白(bai)色轉變爲(wei)紅色⭐,當液(ye)位下降時(shi)翻柱由💘紅(hong)色轉變爲(wei)白色,指示(shi)器的紅白(bai)交界處爲(wei)容器内部(bu)液位的實(shi)際高度,從(cong)而實現液(ye)位清晰的(de)指示。控制(zhi)型液位計(ji)在磁翻闆(pan)液位計的(de)基礎上增(zeng)加了磁開(kai)關,在監測(ce)液位的同(tong)時磁開關(guan)信号🔞可用(yong)于對液位(wei)進行控制(zhi)或報🔞警;遠(yuan)傳型是在(zai)磁翻闆液(ye)位計的基(ji)礎㊙️上增加(jia)✏️4~20mA變送傳感(gan)器,在現場(chang)監測🔴液位(wei)的同時将(jiang)液位的變(bian)化💋通過變(bian)送傳感器(qi)、線纜及儀(yi)表傳到控(kong)制室,實現(xian)遠程監測(ce)和控制。磁(ci)開關☔是一(yi)種有💔觸點(dian)的無源電(dian)子開關元(yuan)件,裝有兩(liang)個鐵質的(de)彈性黃片(pian)電闆,還灌(guan)有惰性氣(qi)體。平時,兩(liang)個簧片是(shi)分開的,當(dang)有磁性物(wu)質靠近時(shi),兩個簧片(pian)被磁化而(er)互相吸引(yin)接觸,簧片(pian)就會吸合(he)在一起,使(shi)接點所接(jie)的電路連(lian)通。外部磁(ci)力消失後(hou),兩個黃片(pian)由于本身(shen)的彈性而(er)分開,電路(lu)就開了。因(yin)🌈此,磁開關(guan)是一種利(li)用磁場信(xin)号來控制(zhi)的開關器(qi)件。

3.磁開(kai)關誤動作(zuo)原因分析(xi)
　　分析某水(shui)電站監控(kong)故障信息(xi)一覽表,發(fa)現磁開關(guan)誤動時間(jian)與勵磁系(xi)統起勵時(shi)間一緻,而(er)磁開關安(an)🈲裝位置正(zheng)好處在勵(li)💃🏻磁電纜下(xia)方,初步斷(duan)定磁開關(guan)誤動作由(you)勵磁電流(liu)産生的磁(ci)場幹擾引(yin)起。發現該(gai)問題後,将(jiang)磁開關靠(kao)🏃‍♀️近運行中(zhong)的發電機(ji)滑環室,由(you)于此處磁(ci)場🏃‍♂️較強,磁(ci)開關受磁(ci)場力的作(zuo)用又再一(yi)次動作。因(yin)此,可以'斷(duan)定磁開關(guan)的誤動作(zuo)由外部磁(ci)場幹擾引(yin)起。進一步(bu)分析可知(zhi),勵磁電流(liu)屬于直流(liu)電流,所感(gan)應出的磁(ci)㊙️場屬于低(di)頻磁場
　　磁(ci)開關内部(bu)裝有鐵質(zhi)的彈性簧(huang)片,在低頻(pin)磁場中,鐵(tie)質📞簧片被(bei)磁化,從而(er)使彈性簧(huang)片吸合導(dao)通,而油位(wei)計👈内部磁(ci)翻闆未達(da)到磁開關(guan)動作值的(de)位置,所以(yi)監控誤報(bao)油位異常(chang)📞信号。當✌️機(ji)組停機時(shi),勵磁電纜(lan)中電流消(xiao)失,但此時(shi)磁開關誤(wu)動作信号(hao)并未複歸(gui),下面将通(tong)過磁滞回(hui)線💋的概念(nian)來解釋此(ci)現象。

　　從(cong)圖2 (強磁物(wu)質磁滞回(hui)線)分析得(de)出,當勵磁(ci)電纜中通(tong)😄過電流時(shi),在周圍感(gan)應出磁場(chang),磁開關中(zhong)的鐵質簧(huang)片被磁化(hua),一定時間(jian)後達到飽(bao)和狀态。機(ji)組停機後(hou),勵磁電纜(lan)中電流消(xiao)失,周圍磁(ci)場開始減(jian)弱,磁開關(guan)中的鐵㊙️質(zhi)簧片也開(kai)始退磁,如(ru)圖2可看出(chu),當周圍磁(ci)場減小到(dao)💛0時,磁滞回(hui)線中因爲(wei)矯頑力的(de)存在,鐵🧑🏾‍🤝‍🧑🏼質(zhi)簧片的磁(ci)性并沒有(you)完全消失(shi),所以磁開(kai)關誤動作(zuo)的信号不(bu)會複歸。此(ci)時需要在(zai)磁開關附(fu)近用永久(jiu)磁鐵産生(sheng)一個與🔞原(yuan)磁場方向(xiang)相反的💃磁(ci)場,使矯頑(wan)力相互抵(di)消,鐵質簧(huang)💋片中的🌐磁(ci)性消失,磁(ci)開關誤🌏動(dong)作信号複(fu)歸。
4.屏蔽外(wai)部磁場的(de)處理措施(shi)
4.1磁場屏蔽(bi)原理介紹(shao)
　　磁場由磁(ci)體産生,由(you)磁體的N極(ji)指向S極,在(zai)磁體的外(wai)🌐部形成閉(bi)🔴合📱的形式(shi),距離轄射(she)源越近,磁(ci)場強度越(yue)✍️強。磁場的(de)屏蔽的原(yuan)理是利用(yong)磁性屏蔽(bi)材料,改變(bian)磁場的方(fang)向,由于磁(ci)場通過低(di)磁阻的通(tong)路被旁路(lu)㊙️掉,因此可(ke)保證被屏(ping)📧蔽的物體(ti)不受磁場(chang)的幹擾影(ying)響。磁場屏(ping)蔽分爲靜(jing)磁屏蔽和(he)電磁屏蔽(bi)。
　　靜磁場是(shi)穩恒電流(liu)或永久磁(ci)體産生的(de)磁場,靜磁(ci)屏蔽是利(li)用高磁導(dao)率M的鐵磁(ci)材料做成(cheng)屏蔽罩以(yi)屏蔽外磁(ci)場,靜磁屏(ping)蔽的💔原理(li)可以用磁(ci)路的概念(nian)❓來說明,如(ru)将鐵🐕磁材(cai)料做成截(jie)面如圖2的(de)回路,則在(zai)💛外磁場中(zhong)⁉️,絕大部分(fen)磁場集中(zhong)在鐵磁回(hui)路中。這可(ke)以把鐵磁(ci)材料與空(kong)腔中的空(kong)氣作爲并(bing)聯磁路來(lai)🎯分析。因爲(wei)鐵磁🌈材料(liao)的磁導率(lü)㊙️比空氣的(de)磁導率要(yao)大幾千倍(bei),所以空🚶腔(qiang)的磁阻比(bi)鐵磁材料(liao)的磁阻大(da)得多,外磁(ci)場的磁感(gan)應線的絕(jue)大部份将(jiang)沿着鐵磁(ci)材料壁内(nei)通過,而進(jin)入空腔的(de)磁通量極(ji)少。這樣,被(bei)💰鐵磁材料(liao)屏蔽的空(kong)腔就基本(ben)上沒有外(wai)磁場,從而(er)㊙️達到靜磁(ci)屏蔽的目(mu)的。

　　電磁(ci)場在導電(dian)介質中傳(chuan)播時,其場(chang)量(E和H)的振(zhen)幅随距離(li)的增加🈲而(er)按指數規(gui)律衰減。從(cong)能量的觀(guan)點看,電磁(ci)波在導電(dian)介質中傳(chuan)播時有能(neng)量損耗,因(yin)此,表現爲(wei)場量振幅(fu)🥰的減小。導(dao)體表面的(de)場量最大(da),愈深入導(dao)體内部,場(chang)量愈小。這(zhe)種現象也(ye)稱爲趨膚(fu)效應✊。利用(yong)趨膚效📱應(ying)可以阻止(zhi)高頻電磁(ci)波🛀透入良(liang)導體而做(zuo)成電磁屏(ping)蔽裝置。電(dian)磁屏蔽是(shi)抑制幹擾(rao),增強設備(bei)的可靠性(xing)及㊙️提髙産(chan)☁️品質量的(de)🔞有效手段(duan)。合理✏️地使(shi)用電磁屏(ping)蔽,可以抑(yi)制外來高(gao)頻👉電🆚磁波(bo)的幹擾,也(ye)可以避免(mian)作爲幹擾(rao)源去影響(xiang)其他設備(bei)。
4.2磁場屏蔽(bi)材料選取(qu)
　　磁性屏蔽(bi)材料的磁(ci)導率與外(wai)界的磁場(chang)強度有關(guan),外🌏界磁場(chang)🌂強度不同(tong),磁性材料(liao)的磁導率(lü)也不同,飽(bao)和通量密(mi)💚度也不同(tong),因此,在磁(ci)場的屏蔽(bi)設計中的(de)✉️作用也不(bu)同。當屏蔽(bi)低頻磁場(chang)🐅時,選擇磁(ci)鋼、坡莫合(he)👣金、鐵等導(dao)磁率高的(de)材料,而屏(ping)蔽高頻磁(ci)場則應選(xuan)擇銅鋁等(deng)導電率高(gao)的材料。
4.3處(chu)理措施
　　從(cong)以上分析(xi)可知,水輪(lun)發電機組(zu)各軸承油(you)盆磁翻🔞闆(pan)油位計所(suo)受的幹擾(rao)屬于低頻(pin)磁場幹擾(rao),屏蔽應選(xuan)用高磁導(dao)率材料,由(you)于條件限(xian)制,我們選(xuan)用了厚度(du)爲5mm鐵闆作(zuo)爲屏蔽材(cai)料,且在✏️設(she)計時,盡可(ke)能的少留(liu)孔洞及縫(feng)隙,避免增(zeng)加磁屏蔽(bi)體的磁阻(zu),從而降低(di)屏蔽效果(guo),開機起勵(li)後💚進行驗(yan)證,上導軸(zhou)承油槽油(you)位異常信(xin)🛀🏻号未再報(bao)出。
5.結論
　　低(di)頻磁場的(de)幹擾是引(yin)起某水電(dian)站水輪發(fa)電機組♻️上(shang)🌈導軸承油(you)槽磁翻闆(pan)液位計磁(ci)開關誤動(dong)作的重要(yao)因素,經過(guo)多次實驗(yan)分析,得到(dao)以下結論(lun):
1)屏蔽低頻(pin)磁場的材(cai)料應選用(yong)高磁導率(lü)材料的磁(ci)🔱翻🌈闆液位(wei)計🔞;
2)磁場強(qiang)度較大時(shi),應增加磁(ci)屏蔽材料(liao)的厚度;
3)盡(jin)可能的減(jian)少屏蔽體(ti)的接縫和(he)孔洞,避免(mian)增加磁屏(ping)蔽體的磁(ci)阻,降低屏(ping)蔽效果。縫(feng)隙、孔洞盡(jin)量沿磁場(chang)方向分🔴布(bu)。

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