1.引言
某水(shui)電站爲地(dì)下式廠房(fang),裝有6台單(dān)機容量爲(wèi)700MW的水📱輪發(fā)❗電機👉組😘,發(fā)電機爲立(lì)軸半傘式(shì),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(mó)拟量和開(kai)關量信号(hao)送至監控(kòng)系統,磁開(kāi)👨❤️👨關是⛷️磁翻(fan)闆液位計(jì)判斷油位(wei)是否正常(cháng)的重要開(kai)關量信🚶♀️号(hào),外部磁場(chǎng)引起磁翻(fān)闆液位計(jì)磁開關誤(wù)動作,不但(dan)影響運行(háng)人員對油(you)💔位是否正(zheng)常的判斷(duàn),還影響水(shui)輪❓發電機(jī)組的安全(quán)穩定運行(hang)。因此,如何(he)有效地消(xiāo)除外部磁(cí)場對磁開(kāi)關的幹擾(rao)值☔得研宄(guǐ)。
文中主要(yao)針對外部(bù)磁場引起(qǐ)磁翻闆液(ye)位計磁開(kai)🥰關誤動作(zuò)情況,對不(bu)同類型的(de)磁場幹擾(rǎo)源及不同(tong)種類的磁(ci)場屏蔽材(cai)料進行分(fen)析研究,總(zǒng)結不同的(de)磁場幹擾(rǎo)源與磁場(chang)屏蔽材料(liao)💃🏻的關系。結(jie)果表明,對(duì)🌈低頻磁場(chang),可用高導(dao)磁材料做(zuo)屏蔽體來(lái)實現磁場(chang)🔞屏蔽;對高(gāo)頻磁場,由(yóu)于同時存(cun)在電場分(fèn)量和磁場(chang)分量,因此(ci)要求電場(chang)屏蔽和磁(ci)場屏蔽同(tóng)時進行。通(tong)⛷️過分析研(yan)究,最終找(zhao)到了解決(jué)外部磁場(chang)引起磁翻(fān)闆🤩液位計(jì)磁開關的(de)❄️處理措施(shī)。
2.磁翻闆液(ye)位計原理(lǐ)介紹
磁翻(fan)闆液位計(ji)根據浮力(lì)原理和磁(cí)性耦合作(zuo)用而成。當(dang)被測容器(qì)中的液位(wèi)升降時,液(ye)位計本體(tǐ)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(yè)位上升時(shi)翻柱👣由白(bai)色轉🔴變爲(wei)紅色,當液(ye)位下✍️降時(shí)翻柱由紅(hong)色轉變爲(wei)白色,指示(shì)器的紅白(bai)交界㊙️處爲(wei)容器内部(bù)液位的實(shí)際高度,從(cong)而實現液(yè)位清晰的(de)指示。控制(zhì)型液位計(jì)在磁翻闆(pǎn)液位計的(de)基礎上增(zēng)加了磁開(kai)關,在👣監測(cè)液位的同(tong)時磁開關(guān)信号可用(yòng)于對液位(wei)進行控制(zhì)或報警;遠(yuǎn)傳型是在(zài)磁翻㊙️闆液(yè)位計的基(ji)礎上增加(jiā)4~20mA變送傳感(gan)器,在現場(chang)監測液位(wèi)的同時将(jiāng)液位的變(biàn)化☂️通過變(biàn)送傳感器(qi)、線纜✉️及儀(yí)表傳到控(kong)制室,實現(xian)遠程監🈚測(ce)和控制。磁(cí)開關是一(yī)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(piàn)電闆,還灌(guan)有惰性氣(qi)體。平時,兩(liang)個簧🤟片是(shì)分開的,當(dang)有磁性物(wu)質靠🔴近時(shi),兩個簧片(piàn)被磁化而(ér)互相吸引(yin)接觸,簧片(pian)🏃🏻就會吸合(he)在一起,使(shǐ)接點所接(jiē)的電路♉連(lian)通。外部磁(cí)力消失後(hòu),兩個黃片(pian)由于🙇♀️本身(shen)的彈性而(er)分開,電路(lu)就開了。因(yīn)🐆此,磁開關(guan)是一種利(lì)用磁場信(xìn)号來控制(zhi)的🧑🏽🤝🧑🏻開關器(qi)件。
3.磁開(kāi)關誤動作(zuo)原因分析(xī)
分析某水(shui)電站監控(kòng)故障信息(xi)一覽表,發(fā)現磁開關(guan)誤動時間(jiān)與勵磁系(xi)統起勵時(shi)間一緻,而(ér)磁開關安(an)裝位✍️置正(zhèng)好處在勵(li)磁電纜下(xià)方,初步斷(duan)定磁開關(guan)誤動作由(yóu)勵磁電流(liú)産生的磁(ci)場幹擾♈引(yǐn)起。發現該(gai)問題後,将(jiāng)💋磁開關靠(kao)近運行中(zhōng)的發電機(ji)滑環室,由(you)于此處磁(cí)場較強,磁(ci)開關受磁(ci)場力的🈲作(zuo)用又再一(yī)次動作。因(yīn)此,可🥰以'斷(duàn)定磁開關(guan)的誤動作(zuò)由外部磁(ci)場幹擾引(yǐn)起。進一🐕步(bu)分析🔞可知(zhī),勵磁🈲電流(liú)屬于直流(liu)電流,所感(gǎn)應出的磁(ci)場屬于低(di)頻磁場
磁(ci)開關内部(bù)裝有鐵質(zhì)的彈性簧(huáng)片,在低頻(pín)磁場中📐,鐵(tiě)質簧片被(bei)😘磁化,從而(ér)使彈性簧(huang)片吸合導(dao)通,而油位(wèi)計内部☀️磁(cí)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(jī)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(guī),下面将通(tong)過磁滞回(huí)線的概念(niàn)來解釋此(ci)現象。
從(cóng)圖2 (強磁物(wu)質磁滞回(huí)線)分析得(de)出,當勵磁(ci)電纜中通(tong)過📞電流時(shí)🐪,在周圍感(gǎn)應出磁場(chang),磁開關中(zhong)的鐵質簧(huáng)片被磁✨化(huà),一定時間(jian)後達到飽(bǎo)和狀态。機(jī)組停機👅後(hòu),勵磁電纜(lǎn)中🧑🏽🤝🧑🏻電流消(xiāo)失,周圍磁(cí)場開始減(jian)弱,磁開關(guan)中的鐵質(zhì)簧片也開(kai)始退磁,如(rú)圖2可看出(chū),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(zhì)簧片的磁(ci)性💚并沒有(yǒu)完全消㊙️失(shi),所以磁開(kāi)關誤動作(zuò)的信号♈不(bú)會複歸。此(ci)時👅需要在(zài)磁開關附(fu)近用永久(jiu)磁鐵産生(sheng)一個與原(yuán)磁場方向(xiang)相反的💛磁(cí)場,使矯😘頑(wán)力相互☁️抵(dǐ)消,鐵質簧(huáng)片中的磁(ci)性消失,磁(ci)開💔關誤動(dòng)作信号複(fú)歸。
4.屏蔽外(wài)部磁場的(de)處理措施(shī)
4.1磁場屏蔽(bì)原理介紹(shao)
磁場由磁(cí)體産生,由(you)磁體的N極(jí)指向S極,在(zai)磁體的外(wai)部形成☁️閉(bì)合的形式(shi),距離轄射(shè)源越近,磁(cí)場強度越(yuè)強。磁✔️場的(de)屏蔽🌏的原(yuan)㊙️理是利用(yòng)磁性屏蔽(bì)材料,改變(biàn)磁場的方(fāng)向,由于磁(ci)場通過低(dī)磁阻的通(tong)路被旁路(lu)掉,因此可(kě)❄️保證被屏(ping)蔽的物體(tǐ)不受磁場(chǎng)的幹擾影(ying)📱響。磁場屏(ping)蔽㊙️分爲靜(jing)磁屏蔽和(hé)電磁屏⛹🏻♀️蔽(bì)。
靜磁場是(shì)穩恒電流(liu)或永久磁(ci)體産生的(de)磁場,靜磁(cí)屏蔽是利(li)用📱高磁導(dǎo)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(lǐ)可以用磁(ci)路的概念(niàn)來說明,如(rú)将鐵磁材(cái)料做成截(jié)面如圖❌2的(de)回路,則在(zài)外磁場中(zhōng),絕大部分(fèn)磁場集中(zhong)在鐵磁回(hui)路中。這可(kě)以把鐵磁(ci)材料與空(kōng)腔中的空(kōng)氣作爲并(bing)聯磁路來(lái)🌏分析。因爲(wei)鐵磁材料(liào)的磁導率(lü)比空氣的(de)磁導💋率要(yào)大幾千倍(bei),所以空腔(qiāng)的磁阻比(bi)鐵磁材料(liào)的磁阻大(dà)得多,外磁(ci)場的磁感(gan)🏒應線的絕(jue)大部份将(jiang)沿着鐵磁(cí)材料壁内(nèi)通過,而進(jin)入空腔的(de)磁通量極(jí)少。這樣,被(bei)鐵磁材料(liao)屏蔽的空(kōng)腔就基本(běn)上沒有外(wài)磁場,從而(ér)🔱達到靜磁(ci)屏蔽的目(mù)的。
電磁(cí)場在導電(diàn)介質中傳(chuán)播時,其場(chang)量(E和H)的振(zhen)幅随距離(lí)的🐪增加而(ér)按指數規(gui)律衰減。從(cóng)能量的觀(guān)點看,電磁(ci)波在導電(dian)介質中傳(chuán)✨播時有能(néng)量損耗,因(yīn)此,表現爲(wei)場量振幅(fú)的減小。導(dao)體表面的(de)場量最大(da),愈深入導(dǎo)體内🍉部,場(chang)量愈小。這(zhe)種現象也(yě)稱爲趨膚(fu)效應。利用(yòng)趨膚效應(ying)可以阻止(zhǐ)高頻電磁(ci)波透入良(liáng)導體而做(zuo)成電磁屏(ping)蔽裝置。電(dian)磁屏蔽是(shi)抑制幹擾(rǎo),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(píng)蔽,可以抑(yi)制外來高(gao)頻電磁波(bo)的幹擾,也(yě)可以避免(miǎn)作爲幹擾(rao)源去影響(xiang)其他設備(bèi)。
4.2磁場屏蔽(bì)材料選取(qu)
磁性屏蔽(bi)材料的磁(cí)導率與外(wai)界的磁場(chang)強度有關(guan)🈲,外界❤️磁場(chang)強度不同(tóng),磁性材料(liào)的磁導率(lǜ)也不同,飽(bao)和通量密(mi)度也不同(tóng),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(chǎng)時,選擇磁(ci)鋼、坡莫合(hé)金、鐵等導(dao)磁率高的(de)材料,而屏(ping)蔽高頻磁(ci)🐪場則應選(xuǎn)擇銅鋁等(deng)導電率高(gāo)的材料。
4.3處(chu)理措施
從(cong)以上分析(xī)可知,水輪(lun)發電機組(zu)各軸承油(yóu)盆磁翻闆(pǎn)油位✏️計所(suǒ)受的幹擾(rǎo)屬于低頻(pin)磁場幹擾(rao),屏蔽應選(xuan)用高磁導(dǎo)率材料,由(you)于條件限(xiàn)制,我們選(xuǎn)用了厚度(dù)爲5mm鐵闆作(zuò)爲屏蔽材(cai)料,且在設(shè)計時,盡可(kě)能的少留(liú)孔洞及❤️縫(feng)隙,避免🌏增(zēng)加磁屏蔽(bi)體的磁阻(zu),從而降低(di)屏蔽效果(guǒ),開機起勵(lì)後進行驗(yan)證,上導軸(zhou)承油槽油(you)位異常信(xìn)号未再報(bào)出。
5.結論
低(di)頻磁場的(de)幹擾是引(yǐn)起某水電(dian)站水輪發(fa)電機組上(shang)導軸承油(yóu)🌈槽磁翻闆(pan)液位計磁(ci)開關誤動(dòng)作的重🚶♀️要(yào)因素,經過(guo)多次實🔴驗(yàn)分析,得到(dao)以下結論(lun):
1)屏蔽低頻(pin)磁場的材(cái)料應選用(yong)高磁導率(lü)材料的磁(cí)翻闆液🛀位(wei)計😘;
2)磁場強(qiang)度較大時(shi),應增加磁(cí)屏蔽材料(liao)的厚度;
3)盡(jìn)可能的減(jiǎn)少屏蔽體(tǐ)的接縫和(hé)孔洞,避免(mian)增加磁屏(ping)蔽體的磁(ci)阻,降低屏(ping)蔽效果。縫(féng)隙、孔洞盡(jìn)量沿磁場(chǎng)方向分布(bu)。
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