1.引言
某水(shui)電站爲地(di)下式廠房(fáng),裝有6台單(dān)機容量爲(wèi)700MW的水🛀輪發(fa)💯電機組,發(fa)電機爲立(li)軸半傘式(shì),發電機上(shang)導軸承油(you)盆油⛹🏻♀️位安(an)裝一套磁(cí)翻闆液位(wèi)計
,液位計(jì)配置有模(mó)拟量和開(kāi)關量信号(hao)送至監控(kong)系統,磁開(kāi)🍓關是磁翻(fan)闆液位計(jì)判斷油位(wèi)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(wu)動作,不❗但(dan)影響🏃♀️運行(háng)人✊員對油(yóu)☔位是否正(zhèng)常的判斷(duàn),還影響水(shuǐ)輪發電機(jī)組的安全(quan)穩定運行(hang)。因此,如何(hé)有效地消(xiāo)除外部磁(ci)場對磁開(kāi)關的幹擾(rǎo)值得研宄(guǐ)。
文中主要(yào)針對外部(bu)磁場引起(qi)磁翻闆液(yè)位計磁開(kai)關誤動作(zuo)情況,對不(bú)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(fèn)析研究,總(zong)結不同的(de)磁場幹擾(rao)源與磁場(chǎng)屏蔽材料(liao)🌈的關系。結(jié)果表明,對(dui)💃🏻低頻磁場(chǎng),可用高導(dao)磁材料做(zuò)屏蔽體來(lái)實現磁場(chǎng)屏蔽;對高(gāo)頻🤟磁場,由(yóu)于同時存(cún)在電場☎️分(fèn)量和磁場(chǎng)🏒分量,因此(cǐ)要求電場(chǎng)屏蔽和磁(cí)場屏蔽同(tóng)時進🔴行。通(tōng)🐇過分析研(yán)究,最終找(zhǎo)到了解決(jué)外部磁場(chǎng)引起磁翻(fān)闆🙇♀️液位計(ji)磁開關的(de)🧑🏾🤝🧑🏼處理措施(shi)。
2.磁翻闆液(yè)位計原理(lǐ)介紹
磁翻(fan)闆液位計(jì)根據浮力(lì)原理和磁(ci)性耦合作(zuò)用而成。當(dang)被測容器(qi)中的液位(wèi)升降時,液(ye)位計本體(ti)管中的磁(ci)性浮子也(yě)随之升降(jiang),浮子内的(de)永久磁鋼(gāng)通過磁耦(ǒu)合傳遞到(dào)磁翻柱指(zhǐ)示器,驅動(dòng)紅、白翻柱(zhu)翻轉❓180°,當液(yè)位上♻️升時(shí)翻柱由白(bái)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(shì)器💞的紅白(bái)交界處爲(wèi)容器内部(bù)液位的實(shí)際高🈲度,從(cóng)而實現液(yè)位清💚晰的(de)指示。控制(zhi)型液位計(ji)在磁翻闆(pǎn)🈲液位計的(de)基礎上☁️增(zēng)加了磁開(kai)關,在🌈監測(ce)液位的同(tóng)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(yè)位計的基(ji)礎上增加(jia)4~20mA變送傳感(gǎn)器,在現場(chang)監測💋液位(wèi)的同時将(jiang)液位的變(bian)化通過變(biàn)送傳感器(qì)、線纜及儀(yi)表傳到控(kòng)制室,實現(xian)🈲遠程監測(cè)和控制。磁(ci)開關是一(yi)種有觸點(diǎn)的無源電(diàn)子開關元(yuán)件,裝🧑🏽🤝🧑🏻有兩(liǎng)個鐵質的(de)彈性黃片(piàn)電闆⛹🏻♀️,還灌(guan)有惰性氣(qì)體。平時,兩(liǎng)個簧片是(shì)分開的,當(dang)有磁性物(wu)質靠近時(shí),兩🚶♀️個簧片(pian)被磁化而(er)㊙️互相吸引(yin)接觸,簧片(piàn)就會吸合(hé)在一♌起,使(shi)接點所接(jiē)的電路連(lian)通。外部磁(ci)力消失後(hou),兩個黃片(piàn)由于👅本身(shen)的彈性而(er)分開,電路(lù)就開了。因(yin)🔞此,磁開關(guan)🧑🏾🤝🧑🏼是一種利(li)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(xi)
分析某水(shuǐ)電站監控(kong)故障信息(xi)一覽表,發(fā)現磁開關(guān)誤動時間(jian)與勵磁系(xi)統起勵時(shí)間一緻,而(er)磁開關安(ān)裝位置正(zheng)🔅好處在勵(li)磁電纜下(xià)方,初步斷(duàn)定磁開關(guān)誤動作🌏由(yóu)勵磁👨❤️👨電流(liú)産生的磁(cí)🔅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(jī)滑環室,由(yóu)于此處磁(cí)場⛱️較強,磁(cí)開關受磁(ci)場力的作(zuò)用又再一(yi)💔次動作。因(yin)此,可🌂以'斷(duan)定磁開關(guan)的誤動作(zuò)由外👨❤️👨部磁(ci)⭐場幹擾引(yin)起。進一步(bu)分析可知(zhī),勵磁電流(liú)屬于直流(liu)電流,所感(gan)應出的磁(ci)⁉️場屬于低(di)頻磁場
磁(cí)開關内部(bu)裝有鐵質(zhi)的彈性簧(huang)片,在低頻(pin)磁場中,鐵(tiě)✂️質簧片被(bèi)磁化,從而(er)使彈性簧(huang)片吸合導(dao)通,而油位(wèi)計内部磁(cí)翻闆未達(dá)到磁開關(guān)動作值的(de)位置,所以(yi)監控誤報(bao)油位異常(cháng)⁉️信号。當💰機(ji)組停機時(shi),勵磁電纜(lǎn)中電流消(xiao)失,但此時(shi)磁開關誤(wù)動作信🛀🏻号(hao)并未複歸(gui),下面将通(tōng)過磁滞回(huí)線🐆的概念(niàn)來解釋此(ci)現象。
從(cóng)圖2 (強磁物(wù)質磁滞回(hui)線)分析得(de)出,當勵磁(ci)電纜中通(tong)過電流時(shí),在周圍感(gan)應出磁場(chang),磁開關中(zhōng)的鐵質簧(huáng)片♌被磁🔴化(huà),一定時間(jiān)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(cí)場開始減(jian)弱,磁開🔴關(guan)中的鐵㊙️質(zhì)簧片也開(kāi)始退磁,如(ru)圖2可看出(chū),當周圍磁(cí)場減小到(dào)0時,磁滞回(hui)線中因爲(wèi)矯頑‼️力的(de)存在,鐵質(zhì)簧片的磁(cí)性并沒有(yǒu)完全消👄失(shi),所以磁開(kāi)關誤動作(zuo)的信号不(bú)會複🏃🏻♂️歸。此(cǐ)時需要在(zài)磁開關附(fu)近用永久(jiǔ)磁鐵産生(shēng)一個與原(yuan)磁場方向(xiang)相反的磁(cí)場,使矯頑(wan)力相互抵(di)消,鐵質簧(huang)片中的磁(cí)性消失,磁(cí)開關誤❤️動(dòng)作信号複(fu)歸。
4.屏蔽外(wai)部磁場的(de)處理措施(shī)
4.1磁場屏蔽(bi)原理介紹(shao)
磁場由磁(ci)體産生,由(yóu)磁體的N極(ji)指向S極,在(zài)磁體的外(wai)✂️部❗形成閉(bi)合的形式(shì),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(yong)磁性屏蔽(bi)材料,改變(biàn)🔞磁場的方(fang)向,由于磁(ci)場通過低(di)✔️磁阻的通(tong)路被旁路(lù)掉,因此可(ke)保證被屏(píng)蔽的物體(ti)⛱️不受磁場(chǎng)的幹擾影(ying)響。磁場屏(ping)蔽🌈分爲靜(jìng)磁屏蔽和(hé)電磁屏蔽(bì)。
靜磁場是(shi)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(yǐ)❗屏蔽外磁(ci)場,靜磁屏(píng)蔽的原理(li)可以用磁(ci)路的概念(nian)來說明,如(ru)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(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(cí)材料與空(kong)腔中🏃🏻♂️的空(kong)氣作爲并(bing)聯磁路來(lai)分析。因爲(wèi)鐵磁材料(liào)的磁導率(lǜ)比空氣的(de)磁導率要(yao)大幾千倍(bèi),所以空腔(qiāng)的磁阻比(bi)鐵磁🏃🏻♂️材料(liào)的磁阻大(da)得多,外磁(cí)場的磁感(gǎn)🔞應線的絕(jué)大部份将(jiang)沿着鐵磁(cí)材料壁内(nèi)通過,而進(jìn)入空腔的(de)磁通量極(jí)少。這樣,被(bei)鐵磁材料(liao)屏蔽的空(kong)腔就✏️基本(běn)上沒有外(wài)磁場,從而(ér)💯達到靜磁(ci)屏蔽的目(mu)的。
電磁(cí)場在導電(dian)介質中傳(chuán)播時,其場(chǎng)量(E和H)的振(zhèn)幅随距離(li)✏️的增加💜而(ér)按指數規(guī)律衰減。從(cóng)能量的觀(guan)點看,電磁(cí)波在導電(diàn)介質中傳(chuan)播時有能(neng)量損耗,因(yīn)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(chǎng)量愈小。這(zhe)種現象也(ye)稱爲趨膚(fū)效應。利用(yong)趨膚效應(yīng)可以阻止(zhǐ)高頻電磁(cí)波透入良(liáng)導體而做(zuo)成電磁屏(ping)🛀🏻蔽裝置。電(dian)磁屏蔽是(shì)抑制幹擾(rao),增強設備(bei)的可靠性(xing)及提髙産(chǎn)品質量的(de)有效手段(duan)。合理地使(shi)用電磁屏(píng)蔽,可以抑(yì)制外來高(gao)頻☎️電磁波(bo)的幹擾,也(ye)可以避免(mian)作爲幹擾(rǎo)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(bì)材料的磁(cí)導率與外(wài)界的磁場(chang)強度有關(guān),外界磁場(chang)強度不同(tóng),磁性材料(liào)的磁導率(lü)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(bì)低頻磁場(chang)時,選擇磁(cí)鋼、坡莫合(hé)🧑🏾🤝🧑🏼金、鐵等導(dǎo)磁率高的(de)材料,而屏(píng)❄️蔽高頻磁(cí)場則應選(xuǎn)擇銅鋁等(děng)導電率高(gāo)的材料。
4.3處(chu)理措施
從(cóng)以上分析(xī)可知,水輪(lun)發電機組(zu)各軸承油(you)盆磁翻闆(pǎn)🌈油位計所(suǒ)😘受的幹擾(rao)屬于低頻(pin)磁場幹擾(rǎo),屏蔽應📐選(xuan)用高磁導(dao)率🈲材料,由(yóu)于條件限(xian)制,我們選(xuan)用了厚度(dù)爲5mm鐵闆作(zuo)爲屏蔽材(cái)料,且在設(shè)計時,盡可(ke)能的少📧留(liu)孔洞及縫(feng)隙,避免增(zeng)加磁屏🛀蔽(bì)體的磁阻(zǔ),從而降低(di)屏蔽效果(guo),開機起勵(li)後進行驗(yàn)證,上🤟導軸(zhóu)承油槽☔油(yóu)位異常信(xìn)号未再報(bao)出。
5.結論
低(dī)頻磁場的(de)幹擾是引(yin)起某水電(diàn)站水輪發(fa)電機組🤞上(shàng)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(yàn)分🐆析,得到(dào)以下結論(lun):
1)屏蔽低頻(pin)磁場的材(cai)料應選用(yòng)高磁導率(lǜ)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(liào)的厚度;
3)盡(jìn)可能的減(jiǎn)少屏蔽體(ti)的接縫和(hé)孔洞,避免(mian)增加磁屏(píng)蔽♋體的磁(cí)阻,降低屏(ping)蔽效果。縫(feng)隙、孔洞盡(jìn)量沿磁場(chǎng)方向分布(bù)。
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