1.引言
某水電站爲地下式(shì)廠房,裝(zhuāng)有(yǒu)6台單(dān)機容量(liàng)爲700mw的水(shuǐ)輪發電機組,發(fā)電機爲立(lì)軸半(bàn)傘式,發(fā)電機上(shàng)導(dǎo)軸承油(yóu)盆油(yóu)位安裝一套磁(cí)翻闆液(yè)位(wèi)計
,液位計配(pèi)置有模(mó)拟量(liàng)和開關量(liàng)信号送至監控(kòng)系統,磁(cí)開關(guān)是(shì)磁翻闆液位計判斷油(yóu)位是否(fǒu)正常(cháng)的重(zhòng)要開關量信号(hào),外部(bù)磁場引起(qǐ)磁翻(fān)闆液位計磁開(kāi)關誤動作,不但(dàn)影響(xiǎng)運行人員(yuán)對油位(wèi)是否正(zhèng)常的判斷,還影響水(shuǐ)輪發電機(jī)組的安全穩定(dìng)運行。因此(cǐ),如何有(yǒu)效(xiào)地消(xiāo)除外(wài)部磁場(chǎng)對(duì)磁(cí)開關的幹擾值得研宄(guǐ)。
文中(zhōng)主要(yào)針對(duì)外部磁場(chǎng)引起磁翻闆液(yè)位計磁(cí)開關誤(wù)動作情況,對不同類型的(de)磁場(chǎng)幹擾源及不同(tóng)種類(lèi)的磁場屏(píng)蔽材料進行分(fèn)析研(yán)究,總結不(bú)同的磁場(chǎng)幹擾(rǎo)源與磁場屏蔽(bì)材料的關系。結果表(biǎo)明,對(duì)低頻(pín)磁場,可用高導(dǎo)磁材(cái)料做(zuò)屏蔽(bì)體來(lái)實現(xiàn)磁場(chǎng)屏蔽(bì);對高頻磁(cí)場,由(yóu)于同(tóng)時存(cún)在電場分量和磁場分量,因此要求電場屏蔽(bì)和磁場屏蔽同(tóng)時進行(háng)。通過(guò)分析研(yán)究,最終找(zhǎo)到了解決外部(bù)磁場(chǎng)引起磁翻(fān)闆液(yè)位計磁開(kāi)關的處(chù)理措施(shī)。
2.磁翻(fān)闆液(yè)位計(jì)原理介紹
磁翻闆液位計根據(jù)浮力原理和磁(cí)性耦(ǒu)合作用而(ér)成。當被測(cè)容器中的(de)液位升降時,液位計(jì)本體(tǐ)管中的磁(cí)性浮(fú)子也(yě)随(suí)之(zhī)升(shēng)降(jiàng),浮子(zǐ)内的永久(jiǔ)磁鋼通(tōng)過(guò)磁耦(ǒu)合傳(chuán)遞到磁翻(fān)柱指示器(qì),驅動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°,當液位上升時(shí)翻柱(zhù)由(yóu)白色轉(zhuǎn)變爲紅色(sè),當液位(wèi)下(xià)降(jiàng)時翻柱(zhù)由紅色轉變爲(wèi)白色,指示(shì)器的(de)紅白交界處爲(wèi)容器内(nèi)部(bù)液位(wèi)的(de)實(shí)際高(gāo)度,從(cóng)而實(shí)現液(yè)位清(qīng)晰的指(zhǐ)示(shì)。控制(zhì)型液位(wèi)計在磁(cí)翻闆(pǎn)液位(wèi)計的基礎上增加了(le)磁開關,在(zài)監測液位(wèi)的同(tóng)時磁(cí)開關信号可用(yòng)于對(duì)液位進行(háng)控制或報(bào)警;遠(yuǎn)傳型是(shì)在(zài)磁翻(fān)闆液位計(jì)的基礎上增加4~20ma變送傳感(gǎn)器(qì),在(zài)現場(chǎng)監測(cè)液位的同(tóng)時将(jiāng)液位的變化通過變(biàn)送傳(chuán)感器、線(xiàn)纜及儀(yí)表傳到(dào)控制室(shì),實現遠程監測和控(kòng)制。磁(cí)開關(guān)是一種有(yǒu)觸點(diǎn)的無(wú)源電子開(kāi)關元(yuán)件,裝(zhuāng)有兩(liǎng)個鐵(tiě)質的彈性(xìng)黃片電(diàn)闆,還灌有惰性氣體。平(píng)時,兩個(gè)簧片是(shì)分開的,當有磁(cí)性物質靠(kào)近時(shí),兩個簧片被磁(cí)化而互相(xiàng)吸引(yǐn)接觸,簧(huáng)片(piàn)就會(huì)吸合在一起,使(shǐ)接點(diǎn)所接的電(diàn)路連通。外(wài)部磁力消(xiāo)失(shī)後(hòu),兩個(gè)黃片由于(yú)本身(shēn)的彈(dàn)性(xìng)而分開(kāi),電路就開了。因(yīn)此,磁開關是一(yī)種利(lì)用磁場信(xìn)号來控(kòng)制的開(kāi)關器件。
3.磁開關誤(wù)動作原因(yīn)分析(xī)
分析(xī)某水(shuǐ)電(diàn)站監控故障(zhàng)信(xìn)息一覽表(biǎo),發現磁開關誤動時間與勵(lì)磁系統起(qǐ)勵時間一緻,而磁開(kāi)關安(ān)裝位置正(zhèng)好處(chù)在(zài)勵(lì)磁電(diàn)纜下方,初步斷定磁開關誤動作由勵磁電流(liú)産生的(de)磁場幹擾(rǎo)引起。發現該(gāi)問題後,将磁開(kāi)關靠近(jìn)運(yùn)行中(zhōng)的發電機滑環(huán)室,由于此處磁場較強(qiáng),磁開關(guān)受磁場(chǎng)力(lì)的作(zuò)用又(yòu)再一次動(dòng)作。因此,可(kě)以'斷(duàn)定磁開(kāi)關的誤(wù)動(dòng)作由外部磁(cí)場幹擾(rǎo)引起。進(jìn)一步分析可知(zhī),勵磁電流屬于(yú)直流電流,所感(gǎn)應(yīng)出的(de)磁場屬(shǔ)于低頻磁(cí)場
磁(cí)開關(guān)内部裝有(yǒu)鐵質的彈性簧片,在(zài)低頻磁場(chǎng)中(zhōng),鐵(tiě)質簧(huáng)片被(bèi)磁化(huà),從而(ér)使彈性簧片(piàn)吸合導(dǎo)通,而(ér)油(yóu)位計内(nèi)部磁翻闆未達(dá)到磁開關動作(zuò)值的位置,所(suǒ)以(yǐ)監控誤(wù)報油位(wèi)異常信号。當機(jī)組停機時,勵磁電纜(lǎn)中(zhōng)電流消(xiāo)失,但此時磁開(kāi)關誤(wù)動作信号(hào)并未(wèi)複歸,下面将通過磁滞回(huí)線(xiàn)的(de)概念來解(jiě)釋此現象。
從圖(tú)2 (強磁物(wù)質磁(cí)滞回線)分析得(dé)出(chū),當勵磁電纜(lǎn)中通過電流時,在(zài)周圍感應出(chū)磁場(chǎng),磁開(kāi)關中的鐵質簧片被磁化,一定(dìng)時間後達(dá)到飽和狀(zhuàng)态。機(jī)組停(tíng)機後,勵磁(cí)電纜(lǎn)中電(diàn)流(liú)消失,周圍磁場開始減(jiǎn)弱,磁開(kāi)關中的(de)鐵質簧片(piàn)也開始退(tuì)磁,如圖2可(kě)看出(chū),當周(zhōu)圍磁(cí)場減小到0時,磁(cí)滞回線中(zhōng)因爲(wèi)矯頑(wán)力的(de)存在(zài),鐵質(zhì)簧片(piàn)的磁性并沒有完全(quán)消(xiāo)失,所以磁開(kāi)關誤(wù)動作(zuò)的信(xìn)号不會複(fú)歸。此時需要在(zài)磁開(kāi)關附近(jìn)用(yòng)永久(jiǔ)磁(cí)鐵産生一個(gè)與原磁場(chǎng)方向相反的磁場,使(shǐ)矯頑力(lì)相(xiàng)互抵(dǐ)消,鐵(tiě)質簧片中(zhōng)的(de)磁性消失,磁開關誤動作(zuò)信(xìn)号複歸(guī)。
4.屏(píng)蔽外部磁(cí)場(chǎng)的處理(lǐ)措施
4.1磁場屏蔽原理(lǐ)介紹
磁場(chǎng)由磁體(tǐ)産(chǎn)生,由(yóu)磁體的n極指向(xiàng)s極,在磁(cí)體的外(wài)部形(xíng)成(chéng)閉合的(de)形(xíng)式,距離轄射(shè)源越近(jìn),磁場強(qiáng)度越強。磁(cí)場的(de)屏蔽(bì)的原理是利用磁(cí)性(xìng)屏蔽(bì)材料,改變(biàn)磁場(chǎng)的方向,由于磁(cí)場通過低磁阻(zǔ)的通路(lù)被(bèi)旁路掉,因(yīn)此可保證(zhèng)被屏蔽的物體(tǐ)不受磁場的幹(gàn)擾影響(xiǎng)。磁(cí)場屏(píng)蔽分(fèn)爲(wèi)靜(jìng)磁屏(píng)蔽和電磁(cí)屏蔽(bì)。
靜(jìng)磁場是(shì)穩恒(héng)電流(liú)或永(yǒng)久磁體産(chǎn)生的(de)磁場,靜磁(cí)屏(píng)蔽是利(lì)用高磁導率m的(de)鐵磁材料(liào)做成(chéng)屏蔽罩(zhào)以屏蔽(bì)外磁場,靜(jìng)磁屏(píng)蔽的原理可以(yǐ)用磁路(lù)的概念(niàn)來說明,如将鐵(tiě)磁材料做成截(jié)面如圖(tú)2的回路(lù),則在外磁場中,絕大部分磁場集(jí)中在鐵磁回路中。這(zhè)可以把(bǎ)鐵磁材料(liào)與空腔中(zhōng)的空氣作(zuò)爲并(bìng)聯磁(cí)路來分(fèn)析。因(yīn)爲鐵磁(cí)材料的磁導率比空氣的磁導(dǎo)率要大幾(jǐ)千倍(bèi),所以(yǐ)空腔的磁(cí)阻比鐵磁(cí)材料(liào)的磁(cí)阻(zǔ)大得多(duō),外磁場的磁感(gǎn)應線(xiàn)的(de)絕大部(bù)份将沿着鐵磁(cí)材料(liào)壁内通過(guò),而進入(rù)空腔(qiāng)的磁通(tōng)量極少。這(zhè)樣,被鐵磁(cí)材料(liào)屏蔽的空腔就基(jī)本上(shàng)沒有外(wài)磁場(chǎng),從而達到(dào)靜磁(cí)屏蔽(bì)的目(mù)的。
電磁(cí)場(chǎng)在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時,其場(chǎng)量(e和h)的(de)振幅随(suí)距離的增(zēng)加而(ér)按指數規律衰減。從能量(liàng)的觀點看(kàn),電(diàn)磁波在(zài)導電介質中傳(chuán)播時有能量損(sǔn)耗,因此,表現爲(wèi)場量振(zhèn)幅的減(jiǎn)小。導體表面的場量(liàng)最大,愈深(shēn)入導體(tǐ)内部,場(chǎng)量愈(yù)小(xiǎo)。這(zhè)種現(xiàn)象也稱爲(wèi)趨膚(fū)效應(yīng)。利用(yòng)趨膚效應(yīng)可以阻止(zhǐ)高頻電磁波透(tòu)入良(liáng)導體而做成電(diàn)磁(cí)屏蔽裝(zhuāng)置。電磁屏蔽是(shì)抑制(zhì)幹擾,增強(qiáng)設備的可靠性(xìng)及提髙産品質(zhì)量(liàng)的有效手段(duàn)。合理地使(shǐ)用電(diàn)磁屏蔽(bì),可以抑(yì)制外(wài)來(lái)高頻電(diàn)磁波的(de)幹擾,也(yě)可以(yǐ)避免(miǎn)作爲(wèi)幹擾源去(qù)影響其他設備。
4.2磁場(chǎng)屏蔽材料選取(qǔ)
磁性(xìng)屏(píng)蔽材料(liào)的磁導率與外(wài)界的(de)磁場強度有關,外界磁場(chǎng)強度不同,磁性材料的(de)磁導率(lǜ)也不(bú)同,飽和通(tōng)量密度(dù)也(yě)不同(tóng),因此(cǐ),在磁(cí)場的(de)屏蔽設(shè)計(jì)中的(de)作用也不(bú)同。當(dāng)屏蔽低頻磁場(chǎng)時,選(xuǎn)擇磁鋼、坡(pō)莫合(hé)金、鐵等導磁率高的(de)材料(liào),而屏(píng)蔽高頻磁(cí)場則應選擇銅(tóng)鋁等導電(diàn)率(lǜ)高的材料。
4.3處(chù)理措(cuò)施
從以(yǐ)上分析可知,水輪(lún)發電(diàn)機組各軸(zhóu)承油(yóu)盆磁翻闆油位(wèi)計所受的幹擾屬于低頻磁場幹擾,屏蔽(bì)應選用高(gāo)磁導率材(cái)料,由于條件限(xiàn)制,我們(men)選(xuǎn)用了(le)厚度爲5mm鐵闆作(zuò)爲屏蔽材料,且(qiě)在設計時(shí),盡可能的少留孔洞(dòng)及縫隙,避免增(zēng)加磁(cí)屏(píng)蔽(bì)體的(de)磁阻,從而降低屏蔽效果,開機(jī)起勵後進行驗證,上(shàng)導軸(zhóu)承油(yóu)槽油(yóu)位異常信(xìn)号未(wèi)再(zài)報出。
5.結(jié)論
低頻磁場的(de)幹擾(rǎo)是引起某(mǒu)水電站水(shuǐ)輪發(fā)電機組上導軸(zhóu)承油槽磁翻闆(pǎn)液(yè)位計磁開關(guān)誤動作(zuò)的重要因素,經過多次(cì)實驗分析(xī),得到(dào)以下(xià)結論:
1)屏蔽(bì)低頻磁(cí)場的材(cái)料應(yīng)選用高磁(cí)導率(lǜ)材料的磁(cí)翻闆液(yè)位計;
2)磁(cí)場強度較大時,應增加(jiā)磁屏蔽(bì)材料的厚度;
3)盡可能(néng)的減少屏蔽體的接(jiē)縫和(hé)孔洞(dòng),避免增加(jiā)磁屏蔽體的磁(cí)阻,降低屏蔽效(xiào)果。縫(féng)隙、孔洞盡(jìn)量沿磁場方向(xiàng)分布。
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