1、引言：
　　某水電站為地下式廠房,裝有6臺單機容量為700MW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,***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,浮子內的磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器,驅動紅、白翻柱翻轉180°,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4~20mA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。

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,磁場強度越強。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。
　　靜磁場是穩恒電流或磁體產生的磁場,靜磁屏蔽是利用高磁導率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磁路來分析。因為鐵磁材料的磁導率比空氣的磁導率要大幾千倍,所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多,外磁場的磁感應線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內通過,而進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,從而達到靜磁屏蔽的目的。

　　電磁場在導電介質中傳播時,其場量(E和H)的振幅隨距離的增加而按指數規律衰減。從能量的觀點看,電磁波在導電介質中傳播時有能量損耗,因此,表現為場量振幅的減小。導體表面的場量***大,愈深入導體內部,場量愈小。這種現象也稱為趨膚效應。利用趨膚效應可以阻止高頻電磁波透入良導體而做成電磁屏蔽裝置。電磁屏蔽是抑制干擾,增強設備的可靠性及提髙產品質量的有效手段。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備。

4.2、磁場屏蔽材料選取：
　　磁性屏蔽材料的磁導率與外界的磁場強度有關,外界磁場強度不同,磁性材料的磁導率也不同,飽和通量密度也不同,因此,在磁場的屏蔽設計中的作用也不同。當屏蔽低頻磁場時,選擇磁鋼、坡莫合金、鐵等導磁率高的材料,而屏蔽高頻磁場則應選擇銅鋁等導電率高的材料。

4.3、處理措施：
　　從以上分析可知,水輪發電機組各軸承油盆磁翻板油位計所受的干擾屬于低頻磁場干擾,屏蔽應選用高磁導率材料,由于條件限制,我們選用了厚度為5mm鐵板作為屏蔽材料,且在設計時,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,開機起勵后進行驗證,上導軸承油槽油位異常信號未再報出。
上下限開關輸出磁翻板液位計是基本型與報警開關兩部分的組合的可實現液位報警及控制功能。帶報警磁翻板液位計開關的直觀、醒目、價比高、耐溫、耐壓、防腐、防爆的特點,帶報警開關型磁翻板液位計開關使其廣泛應用于電力、石油、化工、冶金、環保等行業生產過程中的液位測量及自動化控制。
     上下限開關輸出磁翻板液位計的一種遠傳方式就是配報警開關，江蘇翔騰儀表有限公司生產的液位控制開關由干簧管及電路模塊組成，結構緊湊、堅固耐用。按用途它可分為BJ-5型普通液位控制開關，BJB-25型帶保持（記憶）型液位控制開關和GBJB-25型高溫帶保持（記憶）型控制開關。該液位控制開關以捆綁的形式固定在UHZ型磁翻板液位計的外側，使其處于液位計同一磁場系統中，當磁性浮子隨液位上下移動時，對應液位位置的干簧管受浮子內磁場的作用吸合，通過轉換模塊將變化的信號轉換成無源開關信號輸出，若是BJB-25型或GBJB-25型還能將引信號保持，直到返回感應信號到達時才釋放，因此可方便地與各類儀表配套使用，從而達到控制及報警的目的。每個磁翻板液位計配多個報警開關。
上下限開關輸出磁翻板液位計開關的參數
     液位控制開關由干簧管及電路模塊組成，結構緊湊、堅固耐用。按用途它可分為普通液位控制開關，帶保持（記憶）型液位控制開關和高溫帶保持（記憶）型控制開關。該液位控制開關以捆綁的形式固定在XT-UHZ型磁翻板液位計開關的外側，使其處于液位計同一磁場系統中，當磁性浮子隨液位上下移動時，對應液位位置的干簧管受浮子內磁場的作用吸合，通過轉換模塊將變化的信號轉換成無源開關信號輸出，因此可方便地與各類儀表配套使用，從而達到控制及報警的目的。每個磁翻板液位計配多個報警開關。
上下限開關輸出磁翻板液位計選型表

控制報警開關
輸出型式：常開常閉開關信號
報警精度：+10mm
環境溫度：-40~80℃
工作壽命：≥105次
出線接口：M20*1.5或內螺紋3/4″
報警開關技術參數
型號：普通型：常開觸點：KO               常閉觸點：KC
      隔爆型：常開觸點：FBKO-Ex          常閉觸點：FBKC-Ex 觸點容量：220VAC，1A 防護等級：IP65 防爆等級：kIIBT4
電纜接口:普通防水型:Pg11
         防爆型:M20x1.5內螺紋 開關特性:記憶開關
1、報警開關外尺寸圖：

2、報警開關接線圖：

上下限開關輸出磁翻板液位計適用范圍
    UHZ-50/D型磁性浮球液位計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，帶動頂桿上端的磁鋼上下變化，經磁性耦合作用，使顯示器組件的磁性翻柱翻轉達到跟蹤液體液位變化，故顯示醒目，讀數直觀，因顯示器組件與被測介質完全隔離，故使用安全可靠。該液位計適于各種地下槽池等容器，以及不宜側面開孔的容器的液位顯示，如配上配套儀表可用于遠傳檢測，以實現自動控制功能。
液位計UHZ-50/D工作原理
    根據浮力原理和磁性耦合原理而制成。當被容器內的液位上下變化時帶動浮球，并通過與之相連的連桿上端的磁鋼上下移動，經磁性耦合而使顯示器中的翻柱翻轉。當液位上升翻柱由白色轉為紅色。當液位下降時翻柱由紅色轉為白色，紅白界位處就為容器內介質液位的實際高度，從而實現液位自動跟蹤顯示。
安裝使用和維護
    1、液位計護導管和主體管安裝必須垂直，以保證浮球組件在主體管內能上下運動自如
    2、連桿不能彎曲必須垂直插入
    3、安裝完畢后，需對顯示器的翻柱用磁鋼引導一次使零位以上顯示為白色，零位以下顯示紅色
    4、液位計安裝完畢后，需要用磁鋼進行校正，對翻柱導引一次使零位以下顯示紅色，零位以上顯示白色。
    5、安裝結構形式如圖所示

配套儀表及附件內容
O	盲板法蘭，不配排污閥
L	液位計底部配排污閥
	O	無液位報警開關
	H	高位報警開關AK-3型，有記憶功能，故障不排除，信號不消除
	L	低位報警開關AK-4型，有記憶功能，故障不排除，信號不消除
	B	高位、低位報警開關全配，有記憶功能AK-3型和AK-4型
	G	高位報警開關，區域型報警AK-1型									附DF-1型轉換言放大器壹臺 PF113A插座壹只 XTX-012-22F大功率繼電器（單點：壹只，雙點貳只）PF083A插座
	D	低位報警開關，區域型報警AK-1型
	Q	高位、低位報警開關全配，區域型報警AK-1型貳臺
	S	高位和低位一體化型報警開關，區域型報警AK-2型
		O	無液位控制開關
		H	上限控制開關，單點干簧CK-1型
		L	下限控制開關，單點干簧CK-1型
		B	上限、下限控制開關全配，單點干簧CK-1型貳付
		W	上限、下限控制開關一體化，雙點干簧CK-2型
		T	上限控制開關，霍爾型傳感器CK-3型
		L	下限控制開關，霍爾型傳感器CK-4型
		E	上限、下限控制開關全配，霍爾型傳感器CK-3型貳付
		C	上限、下限控制開關一體化，霍爾型傳感器CK-4型
			O	無遠傳變送器裝置
			R	配LB型捆綁式變送器，輸出二線制4-20mADC
			S	靜壓式遠傳變送器，（URS-100）輸出二線制4-20mADC
				O	普通防水型
				B	本質安全型ibⅡCT4，可配齊納安全柵或IS4041-Ex隔離柵
				Bd	隔爆型dⅡCT4
					O	不配遠傳顯示儀表
					A	數字、光柱顯示調節報警儀 XGTH-510（豎式）
					B	數字、光柱顯示調節報警儀 XGTA-810（橫式）
					C	數字顯示調節報警儀 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）顯示調節儀XMT-620（橫式）
						-□□□□	測量范圍(mm)
							-□□	介質密度(g/cm3)
								–	D	開口常壓容器
									□	工作壓力(MPa)

上下限開關輸出磁翻板液位計選型圖譜

XT-UHZ系列磁翻板液位計
	1 側裝式 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
			1 0.6MPa 2 1.6MPa 3 2.5MPa 4 4.0Mpa					公稱壓力
				1 基本型 2 帶上下限開關輸出 3 帶電遠傳（0～10mA輸出，220V，AC） 4 帶電遠傳（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

上下限開關輸出
在液位計立管上由用戶設定上、下限位置安裝控制器，控制器內帶有自保持作用的舌簧開關，利用磁性浮子隨液位移動使簧片開關動作時，實現磁翻板液位計報警或限位控制。

5、結論：
　　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磁翻板液位計磁開關誤動作的重要因素,經過多次實驗分析,得到以下結論:
1)屏蔽低頻磁場的材料應選用高磁導率材料的磁翻板液位計;
2)磁場強度較大時,應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。縫隙、孔洞盡量沿磁場方向分布。