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对污水池高位报警液位计磁开关磁化干扰与误动作的案例分析

发布时间:2021-01-18 13:25:52  点击次数:231次

污水池高位报警液位计是通过磁耦合作用进行工作的液位测量仪表,虽然其抗干扰能力很强,但是其在工作过程中仍然会受到外部的磁场的影响,本篇通过某水电站水轮发电机组上导轴承油槽油位污水池高位报警液位计磁开关误动作的案例,分析磁开关误动作的原因,提出屏蔽外部磁场的具体处理措施, 总结处理经验,帮助读者在今后生产工作中遇过此类情况,对于处理和防范磁场干扰有一个正确分析思路和相应的解决办法。
某水电站为地下式工作厂房, 装有6 台单机容量为7 0 0 MW 的水轮发电机组, 发电机为立轴半伞式, 发电机上导轴承油盆油位置安装有一套污水池高位报警液位计, 此液位计配置有模拟量和开关量信号远传送达到监控系统, 磁性开关是污水池高位报警液位计判断油位是否正常的重要开关量信号,如果由于外部磁场引起污水池高位报警液位计磁开关产生误动作,不但影响运行人员对油位是否正常的判断, 还影响水轮发电机组的安全稳定运行。因此,如何有效地消除外部磁场对磁开关的干扰是其中一个值得重视并予以解决的重要课题。
针对外部磁场引起污水池高位报警液位计磁开关误动作情况, 对不同类型的磁场干扰源及不同种类的磁场屏蔽材料进行分析研究, 总结不同的磁场干扰源与磁场屏蔽材料的关系。结果表明, 对低频磁场, 可用高导磁材料做屏蔽体来实现磁场屏蔽; 对高频磁场, 由于同时存在电场分量和磁场分量, 因此要求电场屏蔽和磁场屏蔽同时进行。通过分析研究, 最终找到了解决外部磁场引起污水池高位报警液位计磁开关的处理措施。

2 . 污水池高位报警液位计原理介绍
污水池高位报警液位计根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。当被测容器中的液位升降时, 液位计本体管中的磁性浮子也随之升降, 浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器, 驱动红、白翻柱翻转1 8 0°,当液位上升时翻柱由白色转变为红色, 当液位下降时翻柱由红色转变为白色, 指示器的红白交界处为容器内部液位的实际高度, 从而实现液位清晰的指示。控制型液位计在污水池高位报警液位计的基础上增加了磁开关,在监测液位的同时磁开关信号可用于对液位进行控制或报警; 远传型是在污水池高位报警液位计的基础上增加了4 ̄2 0 m A 变送传感器, 在现场监测液位的同时将液位的变化通过变送传感器、线缆及仪表传到控制室, 实现远程监测和控制。磁开关是一种有触点的无源电子开关元件, 装有两个铁质的弹性黃片电板, 还灌有惰性气体。平时, 两个簧片是分开的, 当有磁性物质靠近时, 两个簧片被磁化而互相吸引接触, 簧片就会吸合在一起, 使接点所接的电路连通。外部磁力消失后,两个黃片由于本身的弹性而分开, 电路就断开了。因此, 磁开关是一种利用磁场信号来控制的开关器件。
3 . 磁开关误动作原因分析
分析某水电站监控故障信息一览表, 发现磁开关误动时间与励磁系统起励时间一致, 而磁开关安装位置正好处在励磁电缆下方, 初步断定磁开关误动作由励磁电流产生的磁场干扰引起。发现该问题后, 将磁开关靠近运行中的发电机滑环室, 由于此处磁场较强, 磁开关受磁场力的作用又再一次动作。因此, 可以'断定磁开关的误动作由外部磁场干扰引起。进一步分析可知, 励磁电流属于直流电流, 所感应出的磁场属于低频磁场。
磁开关内部装有铁质的弹性簧片, 在低频磁场中, 铁质簧片被磁化, 从而使弹性簧片吸合导通, 而油位计内部磁翻板未达到磁开关动作值的位置, 所以监控误报油位异常信号。当机组停机时, 励磁电缆中电流消失, 但此时磁开关误动作信号并未复归, 下面将通过磁滞回线的概念来解释此现象。

从图2( 强磁物质磁滞回线)分析得出, 当励磁电缆中通过电流时, 在周围感应出磁场, 磁开关中的铁质簧片被磁化,一定时间后达到饱和状态。机组停机后, 励磁电缆中电流消失, 周围磁场开始减弱, 磁开关中的铁质簧片也开始退磁, 如图2 可看出, 当周围磁场减小到0 时, 磁滞回线中因为矫顽力的存在,铁质簧片的磁性并没有完全消失, 所以磁开关误动作的信号不会复归。此时需要在磁开关附近用永久磁铁产生一个与原磁场方向相反的磁场, 使矫顽力相互抵消, 铁质簧片中的磁性消失, 磁开关误动作信号复归。

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