［1-2］對磁翻板液位計(jì)磁開關(guān)磁化干擾源進(jìn)行了研究，分析了磁開關(guān)誤動作的原因，并提出了有效防范措施；柳麗榮、徐奇達(dá)、李德濤、許濤等
［3-6］介紹了磁翻板液位計(jì)選購過程中的注意事項(xiàng)以及在使用過程中存在的問題，并相應(yīng)地提出了處理方法；袁明等［7］進(jìn)行了磁翻板液位計(jì)現(xiàn)場校準(zhǔn)方法探究；羅萬里［8］將常見的液位測量儀表進(jìn)行性價(jià)比較，探索出一種新型、優(yōu)良、價(jià)廉的液位測量儀表的工作原理、技術(shù)參數(shù)和調(diào)校方法， 以上相關(guān)成果的研究也助推了磁翻板液位計(jì)改新應(yīng)用和技術(shù)提升。本文分析了水電廠水輪發(fā)電機(jī)組軸承油槽油位磁翻板液位計(jì)造成磁開關(guān)誤動作的原因，從選型、安裝、冗余設(shè)計(jì)和防干擾措施等方面進(jìn)行針對性改進(jìn)和研究。
1 磁翻板液位計(jì)工作原理
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。側(cè)裝式液位計(jì)與油槽通過測法蘭相連接，這樣液位計(jì)中液位的變化與油槽內(nèi)實(shí)際液位的變化相一致，隨著液位的上升下降帶動管內(nèi)磁性鋼組件的浮子上升或下降，外部一側(cè)是磁翻板顯示部件，一半為紅色，一半為白色。當(dāng)磁性浮子上升下降推動安裝在頂部的磁翻柱轉(zhuǎn)動，從而將液位信號反映出來。磁性浮子的運(yùn)動同時(shí)也影響到液位計(jì)管壁上安裝的傳感器，傳感器通過采樣液位的變化并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)。傳感器由干簧管和電阻組成，當(dāng)磁性浮子位置變換后，磁場通過器壁帶動傳感器內(nèi)干簧管觸電吸合，干簧管吸合位置決定回路阻抗的大小，一般為 10mm 1 組，回路電阻大小正好與液位高低成正比，這樣置于傳感器外殼內(nèi)的變送器將電阻信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號，送至監(jiān)控系統(tǒng)。為保證上送信號的及時(shí)性，根據(jù)需要在磁翻板液位計(jì)管壁上設(shè)置數(shù)個(gè)磁性開關(guān)。當(dāng)磁性浮子上升或下降通過這些磁性開關(guān)所處位置時(shí)，將觸發(fā)磁性開關(guān)內(nèi)部觸點(diǎn)動作，以開關(guān)量形式將報(bào)警信號傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)。磁翻板油位計(jì)構(gòu)造見圖 1。
2 存在問題
2.1 安裝不當(dāng)
磁翻板液位計(jì)安裝位置必須與地面垂直，磁性浮球位置主要受到自身重力和浮力影響。因此若磁翻板整體安裝位置傾斜，會造成浮球與管壁摩擦力增大，影響浮球正常上浮。另外，磁翻板液位計(jì)在安裝過程中由于自身整體重量較大的原因，側(cè)面與罐體連接的引流管受力較大，因此在量程較大（一般為 3m 以上）時(shí)必須在中間安裝輔助支撐裝置，用以減少引流管受力。若磁翻板液位計(jì)安裝不當(dāng)，將導(dǎo)致磁性浮球卡澀不能準(zhǔn)確反映出油槽實(shí)際液位，導(dǎo)致運(yùn)行人員誤判油位情況，從而進(jìn)行錯(cuò)誤的加油或排油工作。油位過高將導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生甩油，污染其他設(shè)備，油位過低則無法使軸瓦得到有效冷卻，瓦溫升高，嚴(yán)重導(dǎo)致機(jī)組燒瓦停機(jī)。
在振動大的環(huán)境內(nèi)，引流管受力較大，在其與油槽焊接部位可能發(fā)生斷裂，油槽中的油將大量傾瀉而出。這將威脅到軸瓦的正常運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)。
2.2 量程選擇不當(dāng)
當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)油槽中的油也將隨機(jī)組大軸旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，靠近油槽壁的油位將會有顯著升高的情況。此時(shí)量程較小且不滿足油槽油位，實(shí)際的磁翻板液位計(jì)顯示的液位將顯著高于停機(jī)時(shí)的液位值。同時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的油液會沿機(jī)組大軸方向上下波動，迫使設(shè)置于此的磁性開關(guān)被反復(fù)觸發(fā)，上位機(jī)將出現(xiàn)信號刷屏，嚴(yán)重影響運(yùn)行人員工作。提高磁翻板液位計(jì)位置雖然可以避免液位過高信號被觸發(fā)，可又將使液位低和過低信號被觸發(fā)。
量程過小的磁翻板液位計(jì)其有效距離較短，設(shè)置磁性開關(guān)在磁翻板液位計(jì)管壁將會緊湊，后期磁性開關(guān)位置的調(diào)整十分困難，磁性開關(guān)可移動位置有限，后期調(diào)整報(bào)警值不便。機(jī)組靜止油位與運(yùn)行時(shí)油位示意圖見圖 2。
2.3 未進(jìn)行冗余設(shè)置
目前，水電廠均已實(shí)現(xiàn)自動化和信息化，均要求信號上送及時(shí)準(zhǔn)確，單套磁翻板液位計(jì)不能滿足無人值班要求。當(dāng)僅有的 1 套磁翻板液位計(jì)發(fā)生故障，油槽液位情況將失去監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)有誤開出風(fēng)險(xiǎn)。消缺人員在處理故障時(shí)缺少參考對照，從而加大了故障處理的難度。同時(shí)機(jī)組運(yùn)行中油槽油位可能存在局部的差異，單套磁翻板液位計(jì)不能全面及時(shí)反映油槽中油位的實(shí)際情況。
2.4 磁場干擾
將磁翻板液位計(jì)安裝在水電機(jī)組附近時(shí)，一旦設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)，電纜中會產(chǎn)生磁場，使磁開關(guān)受到影響，發(fā)生誤動作現(xiàn)象。另外，由于目前水電站無人值班要求，均會在磁翻板上設(shè)置多個(gè)磁性開關(guān)，這些磁性開關(guān)設(shè)置位置較近時(shí)會發(fā)生相互干擾，即磁浮子磁性較強(qiáng)，當(dāng)觸發(fā) 1 個(gè)磁開關(guān)動作后，會連帶觸發(fā)相鄰的磁開關(guān)動作，報(bào)送錯(cuò)誤的信號給監(jiān)控系統(tǒng)。
3 解決方法
3.1 磁翻板液位計(jì)選擇合適
以單機(jī) 25×104kW 的發(fā)電機(jī)為例，以其推力油槽尺寸選擇量程為 450mm（即磁翻板液位計(jì)法蘭口 1 與法蘭口 2 之間的中心距為 450mm）的磁翻板液位計(jì) 2 套。每個(gè)磁翻板液位計(jì)均應(yīng)配備 1 個(gè)液位變送器將液位信號轉(zhuǎn)換為 4-20mA模擬量輸出至監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)置 4 個(gè)磁性開關(guān)，分別定義為液位過高、液位高、液位低、液位過低。各磁性開關(guān)之間距離合適。磁翻板液位計(jì)原理圖見圖 3
3.2 安裝位置合理，工藝符合要求安裝時(shí)液位計(jì)必須垂直，以保證磁性浮子能夠在主導(dǎo)管內(nèi)上下運(yùn)動自如，沒有卡澀。磁性浮子運(yùn)動能帶動翻板正確翻轉(zhuǎn)，翻板不存在卡死或不動現(xiàn)象。引流管焊接的工藝要求及焊縫內(nèi)部質(zhì)量應(yīng)符合 GB50236《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定。安裝位置遠(yuǎn)離強(qiáng)磁電纜。
往油槽中注油，當(dāng)油位略高于磁翻板液位計(jì)實(shí)際零位時(shí)停止注油，并測量磁翻板液位變送器模擬量輸入略大于 4mA，用鋼卷尺測量油槽底部油位值，即為該液位計(jì)測點(diǎn)零點(diǎn)。繼續(xù)往油槽中注油，至磁翻板指示需校準(zhǔn)的主刻度處，待油面穩(wěn)定后測量磁翻板液位變送器模擬量輸出電流及油位值，故磁翻板液位計(jì)測量液位 = 油位值 - 液位計(jì)測點(diǎn)零點(diǎn)。根據(jù)報(bào)警定值將磁性開關(guān)安裝到位，安裝液位高和液位過高磁性開關(guān)前需從液位所處位置以下向上滑動至液位以上，確保磁性開關(guān)動作復(fù)歸。必須保證液位低和過低磁性開關(guān)均設(shè)置在上下法蘭之間，超出下法蘭設(shè)置將無法被觸發(fā)。另一套磁翻板液位計(jì)周向?qū)ΨQ安裝在該套磁翻板液位計(jì)對側(cè)，2 套磁翻板液位計(jì)呈180°。單套磁翻板液位計(jì)安裝位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離油槽內(nèi)筋板。
3.3 設(shè)置冗余2 套磁翻板做與邏輯，當(dāng) 2 套同時(shí)報(bào)液位過高/ 過低時(shí)判斷為液位異常，觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信號。
3.4 防干擾措施通常情況下，*磁體在工作時(shí)會產(chǎn)生靜磁場，而磁翻板液位計(jì)中的浮子含有*磁鋼，當(dāng)其處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，會產(chǎn)生一定量的靜磁場，會使磁開關(guān)受到影響。因此，在制作靜磁屏蔽器時(shí)，可將高磁導(dǎo)率的材料制成屏蔽罩，以起到磁場屏蔽效果。主要是因?yàn)榇艌鰰a(chǎn)生閉合的環(huán)線，在其范圍內(nèi)會對物體造成影響。由于屏蔽罩的磁導(dǎo)率比空氣大，靜磁場會沿著遮蔽罩通過，從而改變磁場方向，使屏蔽罩內(nèi)部的磁開關(guān)不會受到靜磁場的影響而發(fā)生磁化現(xiàn)象，保證其正常運(yùn)行。
4 結(jié)語通過數(shù)據(jù)分析和檢修過程中發(fā)現(xiàn)的問題，有針對性地對水電站水輪發(fā)電機(jī)組軸承油槽油位磁翻板液位計(jì)進(jìn)行方法改進(jìn)和技術(shù)提升，實(shí)現(xiàn)了磁翻板液位計(jì)的液位**測量，保證了推力軸承的正常運(yùn)行，大大減少了一般故障的發(fā)生，提高了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行效率。
