1.引言
　　某水(shui)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(ban)傘式,發電機上(shàng)導軸承油盆油(you)位安裝一套磁(cí)翻闆液位計 ,液(ye)位計配置有模(mo)拟量和開關量(liang)信号送至監控(kòng)系統🔞,磁開關⭐是(shi)磁翻闆液位計(jì)判斷油位是否(fǒu)正常的重要開(kai)關🙇‍♀️量信号,外部(bù)磁場引起磁翻(fān)闆液位計磁👉開(kāi)關誤動作,不但(dàn)影響🏃🏻‍♂️運行人員(yuán)對油位是否正(zhèng)常的判斷,還影(yǐng)響水輪發電機(jī)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(dé)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(bú)同類型的磁場(chǎng)幹擾源及不同(tong)種類🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的磁場屏(píng)蔽材🤞料進🙇🏻行分(fen)析研究,總結不(bú)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(pin)磁場,可用高導(dǎo)磁材料做屏蔽(bi)體來實現磁場(chǎng)☔屏蔽;對高頻磁(cí)場,由于同時存(cún)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(fen)析研究,最終找(zhao)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(shi)。
2.磁翻闆液位計(ji)原理介紹
　　磁翻(fān)闆液位計根據(ju)浮力原理和磁(cí)性耦合作用而(er)成💛。當被🏃測容器(qì)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(ou)合傳遞到💃🏻磁翻(fān)柱♋指示器,驅動(dong)紅、白翻柱翻轉(zhuan)180°,當液位上🈲升時(shi)翻柱由白色轉(zhuan)🐪變爲紅色,當液(yè)位下降時翻柱(zhu)由紅色轉變爲(wei)白色,指示器的(de)紅白交界處爲(wèi)容器内部液位(wei)的實際高度,從(cóng)而實現液位清(qīng)晰的指示。控制(zhì)型液位計在磁(ci)翻闆液位計的(de)基礎上增加了(le)磁開關,在㊙️監測(cè)液位的同時磁(ci)開關信号可用(yong)于對液位進行(hang)控制或報🔞警;遠(yuan)傳型是在磁翻(fān)闆液位計的基(ji)礎上增加4~20mA變送(song)傳感器,在現場(chǎng)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(shi),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(liang)個鐵質的彈性(xing)黃片電闆,還灌(guan)有惰性氣體。平(píng)時,兩個❓簧🐇片是(shi)分開的,當有磁(cí)性物質靠近時(shí),兩🈲個簧片被磁(cí)化而❤️互相吸引(yǐn)接觸,簧片👄就會(hui)吸合在一🌈起,使(shi)接點所接的電(diàn)路🌈連通。外部磁(ci)力消🔱失後,兩個(ge)黃片由于本身(shen)的彈性而分開(kāi),電路就開了。因(yin)此🧡,磁開關是一(yī)種利用磁💋場信(xin)号來控制的❤️開(kai)關器件。

3.磁開關誤動作(zuo)原因分析
　　分析(xi)某水電站監控(kong)故障信息一覽(lan)表,發現磁開關(guān)誤動🌍時間與勵(li)磁系統起勵時(shi)間一緻,而磁開(kai)關安裝位置正(zheng)🌐好處在勵☂️磁電(diàn)纜下方,初步斷(duan)定磁開關誤動(dòng)作由勵磁電流(liu)産☀️生的磁場幹(gàn)擾⚽引起。發現該(gai)🏃🏻‍♂️問題後,将磁開(kāi)關靠🍓近運行中(zhong)的發電機🔞滑環(huan)室,由于此處磁(ci)場較強,磁開關(guān)受磁場力的作(zuò)用又再一🔴次動(dòng)作。因此,可以'斷(duàn)定磁開關的誤(wù)動作由外🔞部磁(cí)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(gan)應出的磁場屬(shu)于低頻磁場
　　磁(ci)開關内部裝有(yǒu)鐵質的彈性簧(huang)片,在低頻磁場(chang)中,鐵質簧片被(bèi)磁化,從而使彈(dàn)性簧片吸合導(dǎo)通,而油位計内(nei)部磁翻闆未達(da)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(ji)組停⛱️機時,勵磁(ci)電纜中電流消(xiao)失,但此時磁開(kāi)關誤動作信号(hào)并未複歸,下面(miàn)将通😘過磁滞回(huí)線的概念來解(jie)釋此現象。

　　從圖2 (強磁物(wu)質磁滞回線)分(fen)析得出,當勵磁(cí)電纜中通過電(diàn)流時,在周圍感(gǎn)應出磁場,磁開(kāi)關中的鐵質簧(huáng)片被磁化,一定(ding)時間後達到飽(bǎo)和狀态。機組停(ting)機後,勵磁‼️電纜(lan)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(kāi)始退磁,如圖2可(kě)看🐪出,當周圍磁(ci)場減小到0時,磁(cí)滞回線中因爲(wei)矯頑力的存在(zài),鐵質簧片的磁(cí)性👄并沒有完全(quan)消失,所以磁開(kāi)關誤動作的信(xin)号不會複歸。此(cǐ)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(di)消,鐵質簧片中(zhōng)的磁性消失,磁(ci)開關誤👉動作信(xin)号複歸。
4.屏蔽外(wài)部磁場的處理(lǐ)措施
4.1磁場屏蔽(bì)原理介紹
　　磁場(chang)由磁體産生,由(you)磁體的N極指向(xiang)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(qiáng)度越強。磁場的(de)💯屏蔽的原理是(shi)利用磁性屏蔽(bì)材料,改變磁場(chǎng)的方向,由于磁(ci)場通過低🙇🏻磁阻(zǔ)的通路被旁路(lu)掉,因此可保證(zhèng)被屏蔽的物體(ti)不受磁場的幹(gan)擾影響。磁場屏(ping)蔽分爲靜磁屏(ping)蔽和電磁屏蔽(bì)。
　　靜磁場是穩恒(heng)電流或永久磁(ci)體産生的磁場(chang),靜磁屏蔽是利(li)用高磁導率M的(de)鐵磁材料做成(chéng)屏蔽罩以屏蔽(bi)外磁場,靜磁屏(píng)蔽的原理可以(yǐ)用磁路的概念(nian)來說明🎯,如将鐵(tiě)磁材料做成截(jie)面如圖2的回路(lù),則在🌈外磁場中(zhōng),絕大部分磁場(chang)集中在鐵磁回(huí)路中。這可以把(bǎ)鐵磁材料與空(kōng)腔中的空氣作(zuò)爲并聯磁路來(lái)分析。因爲鐵‼️磁(ci)材料的磁導率(lǜ)比空氣的磁導(dǎo)率要大幾千倍(bèi),所以空腔的磁(cí)阻比鐵磁材料(liào)的磁阻大得多(duō),外磁場的磁感(gan)應線的絕大部(bù)份❤️将🈲沿着鐵磁(ci)🌈材料壁内通過(guò),而進入❤️空腔的(de)磁通量極少。這(zhe)樣,被鐵磁材料(liao)屏蔽的✌️空腔就(jiu)基本上沒有外(wài)⚽磁場,從而🐕達到(dao)靜磁屏蔽的目(mu)的。

　　電磁(cí)場在導電介質(zhì)中傳播時,其場(chǎng)量(E和H)的振幅随(sui)距離的增加㊙️而(er)按指數規律衰(shuāi)減。從能量的觀(guan)點看,電磁🐉波在(zài)導電介質中傳(chuan)播時有能量損(sun)耗,因此,表現爲(wei)場🏃量振幅的減(jiǎn)小♉。導體表面的(de)場量最大,愈深(shēn)入導體内部,場(chang)量愈⭕小。這種現(xiàn)象也稱爲趨膚(fu)效應🔱。利用趨膚(fu)效應可以阻止(zhǐ)高頻電磁波透(tou)入良導體🎯而做(zuò)成電磁屏蔽裝(zhuang)置。電磁屏蔽是(shi)抑制幹擾,增強(qiáng)設備的可靠性(xing)及提髙産品質(zhì)量的有效手段(duan)。合理地使用電(dian)磁屏蔽,可以抑(yi)制外來高頻✉️電(dian)👉磁波的幹擾,也(yě)可以避免作爲(wei)幹擾源去影響(xiǎng)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(chang)🐆強度不同,磁性(xìng)材料的磁導率(lǜ)也不同,飽和通(tong)量密度也不同(tong),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(pō)莫合金、鐵等導(dǎo)🛀磁率高的🏃材料(liào),而屏蔽高頻磁(ci)場則應選擇銅(tóng)鋁等導電率高(gāo)的材🧡料。
4.3處理措(cuò)施
　　從以上分析(xī)可知,水輪發電(diàn)機組各軸承油(you)盆磁翻闆油位(wèi)計所受的幹擾(rǎo)屬于低頻磁場(chǎng)幹擾,屏蔽應選(xuǎn)用高磁導率材(cái)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(kě)能的少留孔洞(dòng)及縫隙,避免增(zeng)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(yan)證,上🔴導軸承油(you)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(mǒu)水電站水輪發(fā)電機組上導軸(zhóu)👅承油槽磁翻闆(pǎn)液位計磁開關(guan)誤動作的重要(yao)因♉素,經過多♻️次(ci)實驗分💛析,得到(dào)以下結論:
1)屏蔽(bi)低頻磁場的材(cai)料應選用高磁(ci)導率材料的磁(ci)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(cí)阻,降低屏蔽效(xiao)果。縫隙、孔洞盡(jin)量沿磁場方向(xiang)分布。

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