1、引言：
　　某水電站為地下式廠房,裝有6臺(tái)單機(jī)容量為700MW的水輪發(fā)電機(jī)組,發(fā)電機(jī)為立軸半傘式,發(fā)電機(jī)上導(dǎo)軸承油盆油位安裝一套磁翻板液位計(jì),液位計(jì)配置有模擬量和開關(guān)量信號(hào)送至監(jiān)控系統(tǒng),磁開關(guān)是磁翻板液位計(jì)判斷油位是否正常的重要開關(guān)量信號(hào),外部磁場引起磁翻板液位計(jì)磁開關(guān)誤動(dòng)作,不但影響運(yùn)行人員對(duì)油位是否正常的判斷,還影響水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此,如何有效地消除外部磁場對(duì)磁開關(guān)的干擾值得研宄。
　　文中主要針對(duì)外部磁場引起磁翻板液位計(jì)磁開關(guān)誤動(dòng)作情況,對(duì)不同類型的磁場干擾源及不同種類的磁場屏蔽材料進(jìn)行分析研究,總結(jié)不同的磁場干擾源與磁場屏蔽材料的關(guān)系。結(jié)果表明,對(duì)低頻磁場,可用高導(dǎo)磁材料做屏蔽體來實(shí)現(xiàn)磁場屏蔽;對(duì)高頻磁場,由于同時(shí)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(shí)進(jìn)行。通過分析研究,***終找到了解決外部磁場引起磁翻板液位計(jì)磁開關(guān)的處理措施。

2、磁翻板液位計(jì)原理介紹：
　　磁翻板液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用研制而成。當(dāng)被測容器中的液位升降時(shí),液位計(jì)本體管中的磁性浮子也隨之升降,浮子內(nèi)的磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器,驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°,當(dāng)液位上升時(shí)翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色,當(dāng)液位下降時(shí)翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實(shí)際高度,從而實(shí)現(xiàn)液位清晰的指示?？刂菩鸵何挥?jì)在磁翻板液位計(jì)的基礎(chǔ)上增加了磁開關(guān),在監(jiān)測液位的同時(shí)磁開關(guān)信號(hào)可用于對(duì)液位進(jìn)行控制或報(bào)警;遠(yuǎn)傳型是在磁翻板液位計(jì)的基礎(chǔ)上增加4~20mA變送傳感器,在現(xiàn)場監(jiān)測液位的同時(shí)將液位的變化通過變送傳感器、線纜及儀表傳到控制室,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。磁開關(guān)是一種有觸點(diǎn)的無源電子開關(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)簧片是分開的,當(dāng)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,電路就開了。因此,磁開關(guān)是一種利用磁場信號(hào)來控制的開關(guān)器件。 

3、磁開關(guān)誤動(dòng)作原因分析：
　　分析某水電站監(jiān)控故障信息一覽表,發(fā)現(xiàn)磁開關(guān)誤動(dòng)時(shí)間與勵(lì)磁系統(tǒng)起勵(lì)時(shí)間一致,而磁開關(guān)安裝位置正好處在勵(lì)磁電纜下方,初步斷定磁開關(guān)誤動(dòng)作由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場干擾引起。發(fā)現(xiàn)該問題后,將磁開關(guān)靠近運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)滑環(huán)室,由于此處磁場較強(qiáng),磁開關(guān)受磁場力的作用又再一次動(dòng)作。因此,可以'斷定磁開關(guān)的誤動(dòng)作由外部磁場干擾引起。進(jìn)一步分析可知,勵(lì)磁電流屬于直流電流,所感應(yīng)出的磁場屬于低頻磁場 
　　磁開關(guān)內(nèi)部裝有鐵質(zhì)的彈性簧片,在低頻磁場中,鐵質(zhì)簧片被磁化,從而使彈性簧片吸合導(dǎo)通,而油位計(jì)內(nèi)部磁翻板未達(dá)到磁開關(guān)動(dòng)作值的位置,所以監(jiān)控誤報(bào)油位異常信號(hào)。當(dāng)機(jī)組停機(jī)時(shí),勵(lì)磁電纜中電流消失,但此時(shí)磁開關(guān)誤動(dòng)作信號(hào)并未復(fù)歸,下面將通過磁滯回線的概念來解釋此現(xiàn)象。 

　　從圖2 (強(qiáng)磁物質(zhì)磁滯回線)分析得出,當(dāng)勵(lì)磁電纜中通過電流時(shí),在周圍感應(yīng)出磁場,磁開關(guān)中的鐵質(zhì)簧片被磁化,一定時(shí)間后達(dá)到飽和狀態(tài)。機(jī)組停機(jī)后,勵(lì)磁電纜中電流消失,周圍磁場開始減弱,磁開關(guān)中的鐵質(zhì)簧片也開始退磁,如圖2可看出,當(dāng)周圍磁場減小到0時(shí),磁滯回線中因?yàn)槌C頑力的存在,鐵質(zhì)簧片的磁性并沒有完全消失,所以磁開關(guān)誤動(dòng)作的信號(hào)不會(huì)復(fù)歸。此時(shí)需要在磁開關(guān)附近用磁鐵產(chǎn)生一個(gè)與原磁場方向相反的磁場,使矯頑力相互抵消,鐵質(zhì)簧片中的磁性消失,磁開關(guān)誤動(dòng)作信號(hào)復(fù)歸。

4、屏蔽外部磁場的處理措施：
4.1、磁場屏蔽原理介紹：
　　磁場由磁體產(chǎn)生,由磁體的N極指向S極,在磁體的外部形成閉合的形式,距離轄射源越近,磁場強(qiáng)度越強(qiáng)。磁場的屏蔽的原理是利用磁性屏蔽材料,改變磁場的方向,由于磁場通過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的干擾影響。磁場屏蔽分為靜磁屏蔽和電磁屏蔽。
　　靜磁場是穩(wěn)恒電流或磁體產(chǎn)生的磁場,靜磁屏蔽是利用高磁導(dǎo)率M的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場,靜磁屏蔽的原理可以用磁路的概念來說明,如將鐵磁材料做成截面如圖2的回路,則在外磁場中,絕大部分磁場集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯(lián)磁路來分析。因?yàn)殍F磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率要大幾千倍,所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多,外磁場的磁感應(yīng)線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過,而進(jìn)入空腔的磁通量極少。這樣,被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒有外磁場,從而達(dá)到靜磁屏蔽的目的。

　　電磁場在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時(shí),其場量(E和H)的振幅隨距離的增加而按指數(shù)規(guī)律衰減。從能量的觀點(diǎn)看,電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時(shí)有能量損耗,因此,表現(xiàn)為場量振幅的減小。導(dǎo)體表面的場量***大,愈深入導(dǎo)體內(nèi)部,場量愈小。這種現(xiàn)象也稱為趨膚效應(yīng)。利用趨膚效應(yīng)可以阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體而做成電磁屏蔽裝置。電磁屏蔽是抑制干擾,增強(qiáng)設(shè)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,可以抑制外來高頻電磁波的干擾,也可以避免作為干擾源去影響其他設(shè)備。

4.2、磁場屏蔽材料選?。?/strong>
　　磁性屏蔽材料的磁導(dǎo)率與外界的磁場強(qiáng)度有關(guān),外界磁場強(qiáng)度不同,磁性材料的磁導(dǎo)率也不同,飽和通量密度也不同,因此,在磁場的屏蔽設(shè)計(jì)中的作用也不同。當(dāng)屏蔽低頻磁場時(shí),選擇磁鋼、坡莫合金、鐵等導(dǎo)磁率高的材料,而屏蔽高頻磁場則應(yīng)選擇銅鋁等導(dǎo)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(jī)組各軸承油盆磁翻板油位計(jì)所受的干擾屬于低頻磁場干擾,屏蔽應(yīng)選用高磁導(dǎo)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(shè)計(jì)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,開機(jī)起勵(lì)后進(jìn)行驗(yàn)證,上導(dǎo)軸承油槽油位異常信號(hào)未再報(bào)出。
上下限開關(guān)輸出磁翻板液位計(jì)是基本型與報(bào)警開關(guān)兩部分的組合的可實(shí)現(xiàn)液位報(bào)警及控制功能。帶報(bào)警磁翻板液位計(jì)開關(guān)的直觀、醒目、價(jià)比高、耐溫、耐壓、防腐、防爆的特點(diǎn),帶報(bào)警開關(guān)型磁翻板液位計(jì)開關(guān)使其廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金、環(huán)保等行業(yè)生產(chǎn)過程中的液位測量及自動(dòng)化控制。
     上下限開關(guān)輸出磁翻板液位計(jì)的一種遠(yuǎn)傳方式就是配報(bào)警開關(guān)，江蘇翔騰儀表有限公司生產(chǎn)的液位控制開關(guān)由干簧管及電路模塊組成，結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用。按用途它可分為BJ-5型普通液位控制開關(guān)，BJB-25型帶保持（記憶）型液位控制開關(guān)和GBJB-25型高溫帶保持（記憶）型控制開關(guān)。該液位控制開關(guān)以捆綁的形式固定在UHZ型磁翻板液位計(jì)的外側(cè)，使其處于液位計(jì)同一磁場系統(tǒng)中，當(dāng)磁性浮子隨液位上下移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)液位位置的干簧管受浮子內(nèi)磁場的作用吸合，通過轉(zhuǎn)換模塊將變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換成無源開關(guān)信號(hào)輸出，若是BJB-25型或GBJB-25型還能將引信號(hào)保持，直到返回感應(yīng)信號(hào)到達(dá)時(shí)才釋放，因此可方便地與各類儀表配套使用，從而達(dá)到控制及報(bào)警的目的。每個(gè)磁翻板液位計(jì)配多個(gè)報(bào)警開關(guān)。
上下限開關(guān)輸出磁翻板液位計(jì)開關(guān)的參數(shù)
     液位控制開關(guān)由干簧管及電路模塊組成，結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用。按用途它可分為普通液位控制開關(guān)，帶保持（記憶）型液位控制開關(guān)和高溫帶保持（記憶）型控制開關(guān)。該液位控制開關(guān)以捆綁的形式固定在XT-UHZ型磁翻板液位計(jì)開關(guān)的外側(cè)，使其處于液位計(jì)同一磁場系統(tǒng)中，當(dāng)磁性浮子隨液位上下移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)液位位置的干簧管受浮子內(nèi)磁場的作用吸合，通過轉(zhuǎn)換模塊將變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換成無源開關(guān)信號(hào)輸出，因此可方便地與各類儀表配套使用，從而達(dá)到控制及報(bào)警的目的。每個(gè)磁翻板液位計(jì)配多個(gè)報(bào)警開關(guān)。
上下限開關(guān)輸出磁翻板液位計(jì)選型表

BJ-5	磁翻板液位計(jì)專用報(bào)警開關(guān)		普通型
BJB-25			記憶保持型
GBJB-25			高溫記憶保持型
	A		不防爆
	B		防爆型

上下限開關(guān)輸出磁翻板液位計(jì)技術(shù)參數(shù)

項(xiàng)     目	內(nèi) 容
開關(guān)容量	220VDC 0.5A 24VDC
觸點(diǎn)類型	常開（優(yōu)選）、轉(zhuǎn)換型（常閉)
防護(hù)等級(jí)	IP65
防爆等級(jí)	ExdⅡBT4

控制報(bào)警開關(guān)
輸出型式：常開常閉開關(guān)信號(hào)
報(bào)警精度：+10mm
環(huán)境溫度：-40~80℃
工作壽命：≥105次
出線接口：M20*1.5或內(nèi)螺紋3/4″
報(bào)警開關(guān)技術(shù)參數(shù)
型號(hào)：普通型：常開觸點(diǎn)：KO               常閉觸點(diǎn)：KC
      隔爆型：常開觸點(diǎn)：FBKO-Ex          常閉觸點(diǎn)：FBKC-Ex 觸點(diǎn)容量：220VAC，1A 防護(hù)等級(jí)：IP65 防爆等級(jí)：kIIBT4
電纜接口:普通防水型:Pg11
         防爆型:M20x1.5內(nèi)螺紋 開關(guān)特性:記憶開關(guān)
1、報(bào)警開關(guān)外尺寸圖：

2、報(bào)警開關(guān)接線圖：

上下限開關(guān)輸出磁翻板液位計(jì)適用范圍
    UHZ-50/D型磁性浮球液位計(jì)是以浮球組件為測量元件，通過液體浮力作用，使浮球上下移動(dòng)，帶動(dòng)頂桿上端的磁鋼上下變化，經(jīng)磁性耦合作用，使顯示器組件的磁性翻柱翻轉(zhuǎn)達(dá)到跟蹤液體液位變化，故顯示醒目，讀數(shù)直觀，因顯示器組件與被測介質(zhì)完全隔離，故使用安全可靠。該液位計(jì)適于各種地下槽池等容器，以及不宜側(cè)面開孔的容器的液位顯示，如配上配套儀表可用于遠(yuǎn)傳檢測，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。
液位計(jì)UHZ-50/D工作原理
    根據(jù)浮力原理和磁性耦合原理而制成。當(dāng)被容器內(nèi)的液位上下變化時(shí)帶動(dòng)浮球，并通過與之相連的連桿上端的磁鋼上下移動(dòng)，經(jīng)磁性耦合而使顯示器中的翻柱翻轉(zhuǎn)。當(dāng)液位上升翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色。當(dāng)液位下降時(shí)翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色，紅白界位處就為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)跟蹤顯示。
安裝使用和維護(hù)
    1、液位計(jì)護(hù)導(dǎo)管和主體管安裝必須垂直，以保證浮球組件在主體管內(nèi)能上下運(yùn)動(dòng)自如
    2、連桿不能彎曲必須垂直插入
    3、安裝完畢后，需對(duì)顯示器的翻柱用磁鋼引導(dǎo)一次使零位以上顯示為白色，零位以下顯示紅色
    4、液位計(jì)安裝完畢后，需要用磁鋼進(jìn)行校正，對(duì)翻柱導(dǎo)引一次使零位以下顯示紅色，零位以上顯示白色。
    5、安裝結(jié)構(gòu)形式如圖所示

配套儀表及附件內(nèi)容
O	盲板法蘭，不配排污閥
L	液位計(jì)底部配排污閥
	O	無液位報(bào)警開關(guān)
	H	高位報(bào)警開關(guān)AK-3型，有記憶功能，故障不排除，信號(hào)不消除
	L	低位報(bào)警開關(guān)AK-4型，有記憶功能，故障不排除，信號(hào)不消除
	B	高位、低位報(bào)警開關(guān)全配，有記憶功能AK-3型和AK-4型
	G	高位報(bào)警開關(guān)，區(qū)域型報(bào)警AK-1型									附DF-1型轉(zhuǎn)換言放大器壹臺(tái) PF113A插座壹只 XTX-012-22F大功率繼電器（單點(diǎn)：壹只，雙點(diǎn)貳只）PF083A插座
	D	低位報(bào)警開關(guān)，區(qū)域型報(bào)警AK-1型
	Q	高位、低位報(bào)警開關(guān)全配，區(qū)域型報(bào)警AK-1型貳臺(tái)
	S	高位和低位一體化型報(bào)警開關(guān)，區(qū)域型報(bào)警AK-2型
		O	無液位控制開關(guān)
		H	上限控制開關(guān)，單點(diǎn)干簧CK-1型
		L	下限控制開關(guān)，單點(diǎn)干簧CK-1型
		B	上限、下限控制開關(guān)全配，單點(diǎn)干簧CK-1型貳付
		W	上限、下限控制開關(guān)一體化，雙點(diǎn)干簧CK-2型
		T	上限控制開關(guān)，霍爾型傳感器CK-3型
		L	下限控制開關(guān)，霍爾型傳感器CK-4型
		E	上限、下限控制開關(guān)全配，霍爾型傳感器CK-3型貳付
		C	上限、下限控制開關(guān)一體化，霍爾型傳感器CK-4型
			O	無遠(yuǎn)傳變送器裝置
			R	配LB型捆綁式變送器，輸出二線制4-20mADC
			S	靜壓式遠(yuǎn)傳變送器，（URS-100）輸出二線制4-20mADC
				O	普通防水型
				B	本質(zhì)安全型ibⅡCT4，可配齊納安全柵或IS4041-Ex隔離柵
				Bd	隔爆型dⅡCT4
					O	不配遠(yuǎn)傳顯示儀表
					A	數(shù)字、光柱顯示調(diào)節(jié)報(bào)警儀 XGTH-510（豎式）
					B	數(shù)字、光柱顯示調(diào)節(jié)報(bào)警儀 XGTA-810（橫式）
					C	數(shù)字顯示調(diào)節(jié)報(bào)警儀 XMTA-810（橫式）
					E	雙光柱液位顯示儀 XGH-202（豎式）
					D	智能型液位/容量（重量）顯示調(diào)節(jié)儀XMT-620（橫式）
						-□□□□	測量范圍(mm)
							-□□	介質(zhì)密度(g/cm3)
								–	D	開口常壓容器
									□	工作壓力(MPa)

上下限開關(guān)輸出磁翻板液位計(jì)選型圖譜

XT-UHZ系列磁翻板液位計(jì)
	1 側(cè)裝式 2 頂裝式							安裝方式
		1 PP 2 PVC 3 不銹鋼304 4 不銹鋼316L 5 不銹鋼襯四氟 6 其他						主體材質(zhì)
			1 0.6MPa 2 1.6MPa 3 2.5MPa 4 4.0Mpa					公稱壓力
				1 基本型 2 帶上下限開關(guān)輸出 3 帶電遠(yuǎn)傳（0～10mA輸出，220V，AC） 4 帶電遠(yuǎn)傳（4～20mA輸出，24V，DC） 5 帶本安防爆型（4～20mA，24V，DC） 6 帶本安防爆型上下限開關(guān)輸出				類型
					L 安裝間距（測量范圍）
						L1 安裝深度（頂裝式（0～4000mm任選）
							介質(zhì)密度ρ（g/c）
XT-UHZ-	2	2	1	1	L=2500mm	L1=3000mm	ρ=0.8g/c	舉例

上下限開關(guān)輸出
在液位計(jì)立管上由用戶設(shè)定上、下限位置安裝控制器，控制器內(nèi)帶有自保持作用的舌簧開關(guān)，利用磁性浮子隨液位移動(dòng)使簧片開關(guān)動(dòng)作時(shí)，實(shí)現(xiàn)磁翻板液位計(jì)報(bào)警或限位控制。

5、結(jié)論：
　　低頻磁場的干擾是引起某水電站水輪發(fā)電機(jī)組上導(dǎo)軸承油槽磁翻板液位計(jì)磁開關(guān)誤動(dòng)作的重要因素,經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)分析,得到以下結(jié)論:
1)屏蔽低頻磁場的材料應(yīng)選用高磁導(dǎo)率材料的磁翻板液位計(jì);
2)磁場強(qiáng)度較大時(shí),應(yīng)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、孔洞盡量沿磁場方向分布。