磁翻板液位計磁開關磁化干擾與誤動作原因分析

摘要： 低頻磁場的干擾是引起某水電站水輪發電機組上導軸承油槽油位磁翻板液位計磁開關誤動作的重要因素。本文介紹了磁翻板液位計的工作原理， 分析磁開關誤動作的原因， 提出屏蔽外部磁場的具體處理措施， 總結處理經驗， 在今后處理和防范磁場干擾問題時， 具有重要的指導意義

 

       某水電站為地下式廠房， 裝有6 臺單機容量為7 0 0 ＭＷ 的水輪發電機組， 發電機為立軸半傘式， 發電機上導軸承油盆油位安裝一套磁翻板液位計， 液位計配置有模擬量和開關量信號送至監控系統， 磁開關是磁翻板液位計判斷油位是否正常的重要開關量信號， 外部磁場引起磁翻板液位計磁開關誤動作， 不但影響運行人員對油位是否正常的判斷， 還影響水輪發電機組的安全穩定運行。因此， 如何有效地消除外部磁場對磁開關的干擾值得研宄。

      文中主要針對外部磁場引起磁翻板液位計磁開關誤動作情況， 對不同類型的磁場干擾源及不同種類的磁場屏蔽材料進行分析研究， 總結不同的磁場干擾源與磁場屏蔽材料的關系。結果表明， 對低頻磁場， 可用高導磁材料做屏蔽體來實現磁場屏蔽； 對高頻磁場， 由于同時存在電場分量和磁場分量， 因此要求電場屏蔽和磁場屏蔽同時進行。通過分析研究， zui終找到了解決外部磁場引起磁翻板液位計磁開關的處理措施。

 

2 ． 磁翻板液位計原理介紹

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， 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磁耦合傳遞到磁翻柱指示器， 驅動紅、白翻柱翻轉1 8 0°，當液位上升時翻柱由白色轉變為紅色， 當液位下降時翻柱由紅色轉變為白色， 指示器的紅白交界處為容器內部液位的實際高度， 從而實現液位清晰的指示。控制型液位計在磁翻板液位計的基礎上增加了磁開關，在監測液位的同時磁開關信號可用于對液位進行控制或報警； 遠傳型是在磁翻板液位計的基礎上增加了4￣2 0 ｍ Ａ 變送傳感器， 在現場監測液位的同時將液位的變化通過變送傳感器、線纜及儀表傳到控制室， 實現遠程監測和控制。磁開關是一種有觸點的無源電子開關元件， 裝有兩個鐵質的彈性黃片電板， 還灌有惰性氣體。平時， 兩個簧片是分開的， 當有磁性物質靠近時， 兩個簧片被磁化而互相吸引接觸， 簧片就會吸合在一起， 使接點所接的電路連通。外部磁力消失后，兩個黃片由于本身的彈性而分開， 電路就斷開了。因此， 磁開關是一種利用磁場信號來控制的開關器件。

 

3 ． 磁開關誤動作原因分析

分析某水電站監控故障信息一覽表， 發現磁開關誤動時間與勵磁系統起勵時間一致， 而磁開關安裝位置正好處在勵磁電纜下方， 初步斷定磁開關誤動作由勵磁電流產生的磁場干擾引起。發現該問題后， 將磁開關靠近運行中的發電機滑環室， 由于此處磁場較強， 磁開關受磁場力的作用又再一次動作。因此， 可以＇斷定磁開關的誤動作由外部磁場干擾引起。進一步分析可知， 勵磁電流屬于直流電流， 所感應出的磁場屬于低頻磁場。

      磁開關內部裝有鐵質的彈性簧片， 在低頻磁場中， 鐵質簧片被磁化， 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關動作值的位置， 所以監控誤報油位異常信號。當機組停機時， 勵磁電纜中電流消失， 但此時磁開關誤動作信號并未復歸， 下面將通過磁滯回線的概念來解釋此現象。

 

從圖2 （ 強磁物質磁滯回線） 分析得出， 當勵磁電纜中通過電流時， 在周圍感應出磁場， 磁開關中的鐵質簧片被磁化，一定時間后達到飽和狀態。機組停機后， 勵磁電纜中電流消失， 周圍磁場開始減弱， 磁開關中的鐵質簧片也開始退磁， 如圖2 可看出， 當周圍磁場減小到0 時， 磁滯回線中因為矯頑力的存在，鐵質簧片的磁性并沒有完全消失， 所以磁開關誤動作的信號不會復歸。此時需要在磁開關附近用永久磁鐵產生一個與原磁場方向相反的磁場， 使矯頑力相互抵消， 鐵質簧片中的磁性消失， 磁開關誤動作信號復歸。