1.引言
某水(shuǐ)電站爲地下式(shi)廠房,裝有6台單(dān)機容量爲700MW的水(shuǐ)輪♻️發🌈電機組,發(fa)電機爲立軸半(bàn)傘式,發電機上(shàng)導軸🐪承油盆油(you)位安裝一套磁(ci)翻闆液位計
,液(ye)位計配置有模(mó)拟量和開關量(liang)信号送至監控(kong)系統,磁開關🛀是(shi)磁翻闆液位計(jì)判斷油位是否(fou)正常的重要❌開(kai)關量信号,外部(bu)磁場引起磁翻(fan)闆液位計磁💃開(kāi)關誤動作,不💚但(dàn)影響運行人員(yuan)對油位是否正(zheng)常⛷️的判斷,還影(yǐng)響水輪發電機(ji)組的安全穩定(ding)運行。因💰此,如何(hé)有效地消除外(wai)部磁場對磁開(kai)關的幹擾值💋得(de)研宄。
文中主要(yao)針對外部磁場(chǎng)引起磁翻闆液(yè)位計磁開關誤(wù)動作❗情況,對不(bu)同類型的磁場(chang)幹擾源及不同(tong)種類的磁場屏(ping)蔽材料進行分(fen)析研究,總結不(bu)同的磁場幹擾(rao)源與磁場屏蔽(bi)材料的關系。結(jié)果表明,對低頻(pín)磁場,可用高導(dǎo)磁材料做屏蔽(bi)體來實現磁場(chang)屏蔽;對高頻磁(cí)場,由于同🔆時存(cun)在電場😄分量和(he)磁場💋分量,因此(cǐ)要求電場屏蔽(bi)和磁場屏蔽同(tóng)時進🛀行。通過分(fèn)析研💁究,最終找(zhǎo)到了解決外部(bù)✍️磁場引起磁翻(fān)闆液位計磁開(kai)關的處理措施(shī)。
2.磁翻闆液位計(ji)原理介紹
磁翻(fan)闆液位計根據(jù)浮力原理和磁(ci)性耦合作用而(ér)成。當被🛀🏻測容器(qi)中的液位升降(jiàng)時,液位計本體(ti)管中的磁性浮(fú)子也随之升降(jiàng),浮子内的永久(jiǔ)磁鋼通過👄磁耦(ǒu)合👄傳遞到✍️磁翻(fan)柱指示器,驅動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°,當液位上升時(shi)翻柱由白色轉(zhuǎn)變爲紅色,當液(yè)位下㊙️降時翻柱(zhù)由紅色轉變爲(wèi)白色,指示器的(de)紅白交界處爲(wei)容器内部液位(wèi)的實際高度,從(cong)而實現液位清(qīng)晰的指示。控制(zhi)型液位計在磁(cí)翻闆液位計的(de)基礎上增加了(le)磁開關,在監測(ce)液位的同時磁(cí)開關信号👉可用(yòng)于對液位進行(hang)控🔴制或報警;遠(yuǎn)傳型是在磁翻(fan)🌏闆液位計的基(jī)礎💋上增加4~20mA變送(sòng)傳感器,在現場(chang)監測液位的同(tong)時将液位的變(biàn)㊙️化通過變送傳(chuán)感器、線纜⭕及儀(yí)表傳到控制室(shì),實現遠程監測(cè)和控制。磁開關(guān)是一種有🈚觸點(diǎn)的無源電子開(kāi)關元件,裝有兩(liǎng)個鐵質的彈性(xing)黃片電闆,還灌(guan)有惰性氣體。平(ping)時,兩個簧🥰片是(shì)分開的,當有磁(cí)🔞性物質靠近時(shí),兩個簧片被磁(ci)化而互相吸🌈引(yǐn)接觸,簧片就會(huì)吸合在一✉️起,使(shǐ)接點所接的電(diàn)路連通。外部磁(cí)🐪力消失後,兩個(ge)黃片由于本身(shēn)的彈性而分開(kāi)❌,電路就開了。因(yīn)此💋,磁開關是一(yi)種利用磁場信(xin)号來控制的開(kāi)關器件。
3.磁開關誤動作(zuo)原因分析
分析(xī)某水電站監控(kong)故障信息一覽(lǎn)表,發現磁開關(guan)誤動📧時間與勵(li)磁系統起勵時(shi)間一緻,而磁開(kāi)關安裝位置正(zhèng)好處在勵磁電(diàn)纜下方,初步斷(duàn)定磁開關⚽誤動(dong)作🏃🏻由勵磁電流(liu)産生的磁場幹(gan)擾引起。發現該(gāi)問題後,将磁開(kai)關靠近運行中(zhōng)的發電機滑環(huán)室,由于此處磁(ci)場較強,磁開關(guan)🚶♀️受磁場力的🍓作(zuo)用又再一次動(dòng)作。因此,可以'斷(duàn)定磁開關的誤(wu)動作由外部磁(ci)場幹擾引起。進(jin)一步分析可知(zhī),勵磁♍電流屬于(yu)直流電流,所感(gǎn)應出的磁💰場屬(shu)于低頻磁場
磁(ci)開關内部裝有(you)鐵質的彈性簧(huang)片,在低頻磁場(chǎng)中,鐵質簧🥵片被(bei)磁化,從而使彈(dàn)性簧片吸合導(dao)通,而油位計内(nei)部💯磁翻闆未達(dá)到磁開關動作(zuo)值的位置,所以(yi)監控誤報油位(wèi)異常信号。當機(jī)組停🔱機時,勵磁(ci)電纜中電流消(xiāo)失,但此時磁開(kāi)關誤動作信号(hào)并未複歸,下面(mian)将通㊙️過磁滞回(hui)線的概念來解(jie)釋此現象。
從圖2 (強磁物(wù)質磁滞回線)分(fèn)析得出,當勵磁(ci)電纜中通過電(dian)流時,在周圍感(gǎn)應出磁場,磁開(kai)關中的鐵質簧(huang)片被磁化,一定(dìng)時間後🧑🏾🤝🧑🏼達到飽(bǎo)和狀态。機組停(ting)機後,勵磁電纜(lǎn)中電流消失,周(zhōu)圍磁場開始減(jian)弱,磁開關中的(de)鐵質簧片也開(kai)始退磁,如圖2可(kě)看出,當周圍🏃♀️磁(cí)場減小到0時,磁(cí)滞回線中因爲(wei)矯頑力的存在(zai),鐵質簧片的磁(cí)性并沒有完全(quán)消失,所以磁開(kai)關🥵誤動💁作的信(xìn)号不會複歸。此(ci)時需要在磁開(kāi)關附近用永久(jiu)磁鐵産生一個(gè)與㊙️原磁場方向(xiàng)相反的磁場,使(shǐ)矯頑力相互🥰抵(dǐ)消,鐵質簧片中(zhong)的磁性消失,磁(ci)開👌關誤動作信(xìn)号複歸。
4.屏蔽外(wai)部磁場的處理(li)措施
4.1磁場屏蔽(bì)原理介紹
磁場(chǎng)由磁體産生,由(you)磁體的N極指向(xiàng)S極,在磁體的外(wài)部形成閉合的(de)形式,距離轄射(she)源越近,磁場強(qiang)度越強。磁場的(de)💃屏蔽的原理是(shi)👅利用磁性屏蔽(bi)材料,改變磁場(chang)的方向,由于磁(ci)場通過低磁阻(zǔ)的通路被旁路(lù)掉,因此可保證(zhèng)被屏蔽的物體(tǐ)不受磁場的幹(gàn)擾影響。磁場屏(píng)蔽分爲靜磁屏(ping)蔽和電磁屏蔽(bì)。
靜磁場是穩恒(héng)電流或永久磁(ci)體産生的磁場(chǎng),靜磁🌂屏蔽是利(lì)用🥵高磁導率M的(de)鐵磁材料做成(chéng)屏蔽罩以屏蔽(bì)外磁場,靜磁屏(ping)蔽的原理可以(yǐ)用磁路的概念(nian)💘來說明,如将鐵(tie)磁材料做成截(jie)面如圖2的回路(lu),則在外磁場中(zhong),絕大部分🤟磁場(chǎng)集中在鐵磁回(huí)✍️路中。這可以把(ba)鐵磁材料與空(kong)腔中的空氣作(zuò)爲并聯磁路來(lai)分析。因爲鐵磁(cí)材料的磁導率(lü)比空氣的磁導(dao)率要大幾千倍(bèi)🚶,所以空腔的磁(ci)阻比鐵磁材料(liào)的磁阻大得多(duo),外磁場的磁感(gǎn)☂️應線的絕大部(bu)份将沿着鐵磁(cí)材料壁内通過(guò),而進入空腔的(de)磁通量極少。這(zhè)🔞樣,被鐵磁材料(liào)屏蔽的空腔就(jiù)基本上沒有外(wài)磁場,從而達到(dào)靜磁屏🔞蔽的目(mù)的。
電磁(cí)場在導電介質(zhì)中傳播時,其場(chang)量(E和H)的振幅随(suí)距離㊙️的增加而(ér)按指數規律衰(shuāi)減。從能量的觀(guān)點看,電磁波在(zai)導電介質中傳(chuán)播時有能量損(sǔn)耗,因此,表現爲(wèi)場💋量振幅的減(jiǎn)小。導體表面的(de)場量最大,愈深(shen)🏃♀️入導體内部,場(chǎng)量愈小。這種現(xian)象也稱爲趨膚(fū)效應✏️。利用趨膚(fu)效應可以阻止(zhi)💋高頻電磁波透(tòu)入良導體而做(zuò)成電磁屏蔽裝(zhuāng)置。電磁屏✉️蔽是(shi)抑制幹擾,增強(qiang)設備的可靠性(xing)及🥰提髙産品質(zhì)量的🔞有效手段(duàn)。合理地🤟使用電(diàn)磁屏蔽,可以抑(yi)制外來高頻電(diàn)🧑🏾🤝🧑🏼磁波的幹擾,也(yě)可以避免作爲(wèi)幹擾源去影響(xiang)其他設備。
4.2磁場(chǎng)屏蔽材料選取(qǔ)
磁性屏蔽材料(liao)的磁導率與外(wai)界的磁場強度(dù)有關👉,外界磁場(chǎng)強度不同,磁性(xìng)材料的磁導率(lü)也不同,飽👅和通(tōng)量密度也不同(tóng),因此,在磁場的(de)屏蔽設計中的(de)作用也⭐不同。當(dāng)屏蔽低頻磁場(chang)時,選擇磁鋼、坡(po)莫合金、鐵等導(dao)👌磁率高的材料(liao),而屏蔽高頻磁(ci)場則應選擇銅(tóng)鋁等導電率高(gao)的材料。
4.3處理措(cuo)施
從以上分析(xi)可知,水輪發電(dian)機組各軸承油(you)盆磁翻闆🐆油位(wei)計所受的幹擾(rao)屬于低頻磁場(chǎng)幹擾,屏蔽應選(xuan)用高磁導率😘材(cai)料,由于條件限(xiàn)制,我們選用了(le)厚度爲5mm鐵闆作(zuo)爲屏蔽材料,且(qie)在🈚設計時,盡可(ke)能的少留孔洞(dòng)及縫隙,避免增(zēng)加磁屏蔽體的(de)磁阻,從而降🌈低(di)屏蔽效果,開機(ji)起勵後進行驗(yàn)證,上✔️導軸承油(yóu)槽‼️油位異常信(xìn)号未再報出。
5.結(jié)論
低頻磁場的(de)幹擾是引起某(mou)水電站水輪發(fā)電機組上導軸(zhou)承油🐅槽磁翻闆(pǎn)液位計磁開關(guān)誤動作的重要(yào)因⭕素,經😘過多次(ci)實驗分析,得到(dào)以下結論:
1)屏蔽(bì)低頻磁場的材(cai)料應選用高磁(cí)導率材料的磁(cí)翻闆液位計;
2)磁(ci)場強度較大時(shi),應增加磁屏蔽(bi)材料的厚度;
3)盡(jìn)可能的減少屏(píng)蔽體的接縫和(he)孔洞,避免增加(jia)磁屏蔽體的磁(ci)阻,降低屏蔽效(xiao)果。縫隙、孔洞盡(jìn)量沿磁場方向(xiang)分布。
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