防腐磁翻板液位計摘要：低頻磁場(chǎng)的干擾是引起某水電站水輪發(fā)電機組上導軸承油槽油位防腐磁翻板液位計磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作的重要因素。本文介紹了防腐磁翻板液位計的工作原理，分析磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作的原因，提出屏蔽外部磁場(chǎng)的具體處理措施，總結處理經(jīng)驗，在今后處理和防范磁場(chǎng)干擾問(wèn)題時(shí)，具有重要的指導意義。

1.引言

某水電站為地下式廠(chǎng)房，裝有6臺單機容量為700MW的水輪發(fā)電機組，發(fā)電機為立軸半傘式，發(fā)電機上導軸承油盆油位安裝一套防腐磁翻板液位計，液位計配置有模擬量和開(kāi)關(guān)量信號送至監控系統，磁開(kāi)關(guān)是防腐磁翻板液位計判斷油位是否正常的重要開(kāi)關(guān)量信號，外部磁場(chǎng)引起防腐磁翻板液位計磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，不但影響運行人員對油位是否正常的判斷，還影響水輪發(fā)電機組的安全穩定運行。因此，如何有效地消除外部磁場(chǎng)對磁開(kāi)關(guān)的干擾值得研宄。

文中主要針對外部磁場(chǎng)引起防腐磁翻板液位計磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作情況，對不同類(lèi)型的磁場(chǎng)干擾源及不同種類(lèi)的磁場(chǎng)屏蔽材料進(jìn)行分析研究，總結不同的磁場(chǎng)干擾源與磁場(chǎng)屏蔽材料的關(guān)系。結果表明，對低頻磁場(chǎng)，可用高導磁材料做屏蔽體來(lái)實(shí)現磁場(chǎng)屏蔽；對高頻磁場(chǎng)，由于同時(shí)存在電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量，因此要求電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽同時(shí)進(jìn)行。通過(guò)分析研究，*終找到了解決外部磁場(chǎng)引起防腐磁翻板液位計磁開(kāi)關(guān)的處理措施。

2.防腐磁翻板液位計原理介紹

防腐磁翻板液位計根據浮力原理和磁性耦合作用研制而成。當被測容器中的液位升降時(shí)，液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內的永久磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅動(dòng)紅、白翻柱翻轉180°，當液位上升時(shí)翻柱由白色轉變?yōu)榧t色，當液位下降時(shí)翻柱由紅色轉變?yōu)榘咨?，指示器的紅白交界處為容器內部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現液位清晰的指示?？刂菩鸵何挥嬙诜栏欧逡何挥嫷幕A上增加了磁開(kāi)關(guān)，在監測液位的同時(shí)磁開(kāi)關(guān)信號可用于對液位進(jìn)行控制或報警；遠傳型是在防腐磁翻板液位計的基礎上增加了4-20mA變送傳感器，在現場(chǎng)監測液位的同時(shí)將液位的變化通過(guò)變送傳感器、線(xiàn)纜及儀表傳到控制室，實(shí)現遠程監測和控制。磁開(kāi)關(guān)是一種有觸點(diǎn)的無(wú)源電子開(kāi)關(guān)元件，裝有兩個(gè)鐵質(zhì)的彈性黃片電板，還灌有惰性氣體。平時(shí)，兩個(gè)簧片是分開(kāi)的，當有磁性物質(zhì)靠近時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而互相吸引接觸，簧片就會(huì )吸合在一起，使接點(diǎn)所接的電路連通。外部磁力消失后，兩個(gè)黃片由于本身的彈性而分開(kāi)，電路就斷開(kāi)了。因此，磁開(kāi)關(guān)是一種利用磁場(chǎng)信號來(lái)控制的開(kāi)關(guān)器件。

3.磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作原因分析

分析某水電站監控故障信息一覽表，發(fā)現磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)時(shí)間與勵磁系統起勵時(shí)間一致，而磁開(kāi)關(guān)安裝位置正好處在勵磁電纜下方，初步斷定磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作由勵磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾引起。發(fā)現該問(wèn)題后，將磁開(kāi)關(guān)靠近運行中的發(fā)電機滑環(huán)室，由于此處磁場(chǎng)較強，磁開(kāi)關(guān)受磁場(chǎng)力的作用又再一次動(dòng)作。因此，可以斷定磁開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作由外部磁場(chǎng)干擾引起。進(jìn)一步分析可知，勵磁電流屬于直流電流，所感應出的磁場(chǎng)屬于低頻磁場(chǎng)。

磁開(kāi)關(guān)內部裝有鐵質(zhì)的彈性簧片，在低頻磁場(chǎng)中，鐵質(zhì)簧片被磁化，從而使彈性簧片吸合導通，而油位計內部磁翻板未達到磁開(kāi)關(guān)動(dòng)作值的位置，所以監控誤報油位異常信號。當機組停機時(shí)，勵磁電纜中電流消失，但此時(shí)磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作信號并未復歸，下面將通過(guò)磁滯回線(xiàn)的概念來(lái)解釋此現象。

從圖2（強磁物質(zhì)磁滯回線(xiàn)）分析得出，當勵磁電纜中通過(guò)電流時(shí)，在周?chē)袘龃艌?chǎng)，磁開(kāi)關(guān)中的鐵質(zhì)簧片被磁化，一定時(shí)間后達到飽和狀態(tài)。機組停機后，勵磁電纜中電流消失，周?chē)艌?chǎng)開(kāi)始減弱，磁開(kāi)關(guān)中的鐵質(zhì)簧片也開(kāi)始退磁，如圖2可看出，當周?chē)艌?chǎng)減小到0時(shí)，磁滯回線(xiàn)中因為矯頑力的存在，鐵質(zhì)簧片的磁性并沒(méi)有完全消失，所以磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作的信號不會(huì )復歸。此時(shí)需要在磁開(kāi)關(guān)附近用永久磁鐵產(chǎn)生一個(gè)與原磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，使矯頑力相互抵消，鐵質(zhì)簧片中的磁性消失，磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作信號復歸。

4.屏蔽外部磁場(chǎng)的處理措施

4.1磁場(chǎng)屏蔽原理介紹

磁場(chǎng)由磁體產(chǎn)生，由磁體的N*指向S*，在磁體的外部形成閉合的形式，距離轄射源越近，磁場(chǎng)強度越強。磁場(chǎng)的屏蔽的原理是利用磁性屏蔽材料，改變磁場(chǎng)的方向，由于磁場(chǎng)通過(guò)低磁阻的通路被旁路掉，因此可保證被屏蔽的物體不受磁場(chǎng)的干擾影響。磁場(chǎng)屏蔽分為靜磁屏蔽和電磁屏蔽。靜磁場(chǎng)是穩恒電流或永久磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，靜磁屏蔽是利用高磁導率M的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場(chǎng)，靜磁屏蔽的原理可以用磁路的概念來(lái)說(shuō)明，如將鐵磁材料做成截面如圖2的回路，則在外磁場(chǎng)中，絕大部分磁場(chǎng)集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯(lián)磁路來(lái)分析。因為鐵磁材料的磁導率比空氣的磁導率要大幾千倍，所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多，外磁場(chǎng)的磁感應線(xiàn)的絕大部份將沿著(zhù)鐵磁材料壁內通過(guò)，而進(jìn)入空腔的磁通量*少。這樣，被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒(méi)有外磁場(chǎng)，從而達到靜磁屏蔽的目的。

電磁場(chǎng)在導電介質(zhì)中傳播時(shí)，其場(chǎng)量（E和H）的振幅隨距離的增加而按指數規律衰減。從能量的觀(guān)點(diǎn)看，電磁波在導電介質(zhì)中傳播時(shí)有能量損耗，因此，表現為場(chǎng)量振幅的減小。導體表面的場(chǎng)量*大，愈深入導體內部，場(chǎng)量愈小。這種現象也稱(chēng)為趨膚效應。利用趨膚效應可以阻止高頻電磁波透入良導體而做成電磁屏蔽裝置。電磁屏蔽是抑制干擾，增強設備的可靠性及提髙產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。合理地使用電磁屏蔽，可以抑制外來(lái)高頻電磁波的干擾， 也可以避免作為干擾源去影響其他設備。

4.2磁場(chǎng)屏蔽材料選取

磁性屏蔽材料的磁導率與外界的磁場(chǎng)強度有關(guān)，外界磁場(chǎng)強度不同，磁性材料的磁導率也不同，飽和通量密度也不同，因此，在磁場(chǎng)的屏蔽設計中的作用也不同。當屏蔽低頻磁場(chǎng)時(shí)，選擇磁鋼、坡莫合金、鐵等導磁率高的材料，而屏蔽高頻磁場(chǎng)則應選擇銅鋁等導電率高的材料。

4.3處理措施

從以上分析可知，水輪發(fā)電機組各軸承油盆磁翻板油位計所受的干擾屬于低頻磁場(chǎng)干擾，屏蔽應選用高磁導率材料，由于條件限制，我們選用了厚度為5mm鐵板作為屏蔽材料，且在設計時(shí)，盡可能的少留孔洞及縫隙，避免增加磁屏蔽體的磁阻，從而降低屏蔽效果，開(kāi)機起勵后進(jìn)行驗證，上導軸承油槽油位異常信號未再報出。

5.結論

低頻磁場(chǎng)的干擾是引起某水電站水輪發(fā)電機組上導軸承油槽防腐磁翻板液位計磁開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作的重要因素，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗分析，得到以下結論：

1）屏蔽低頻磁場(chǎng)的材料應選用高磁導率材料；

2）磁場(chǎng)強度較大時(shí)，應增加磁屏蔽材料的厚度；

3）盡可能的減少屏蔽體的接縫和孔洞，避免增加磁屏蔽體的磁阻，降低屏蔽效果?？p隙、孔洞盡量沿磁場(chǎng)方向分布。