淺談磁環(huán)的作用及實(shí)際應(yīng)用

張紅麗

（玉門(mén)油田分公司物資采購(gòu)管理中心，甘肅 酒泉 735200）

磁環(huán)是電子電路中常見(jiàn)的抗干擾元器件，對(duì)高頻噪聲的抑制作用比較明顯，通常用鐵氧體材料制作而成。磁環(huán)在不同的頻率下表現(xiàn)出的阻抗特性不同，一般在低頻時(shí)的阻抗非常小，而當(dāng)信號(hào)頻率升高時(shí)，阻抗會(huì)快速升高。因磁環(huán)會(huì)使正常有用的信號(hào)通過(guò)順暢，同時(shí)又能起到很好的抑制高頻干擾信號(hào)通過(guò)的作用，且價(jià)格低廉，因此磁環(huán)被廣泛應(yīng)用于電子電路中。

1 磁環(huán)的使用及選擇

抗干擾磁環(huán)電磁兼容性（EMC）就是指某電子設(shè)備既不干擾其它設(shè)備，但是又不受其它設(shè)備的影響。磁環(huán)可以很好地通過(guò)有用的信號(hào)，同時(shí)抑制高頻的干擾信號(hào)，在高頻段(大于10MHz)，感抗仍然保持很小，而阻抗很大，使得高頻信號(hào)的能量穿過(guò)磁性材料時(shí)，轉(zhuǎn)換成熱量散發(fā)出去，從而阻礙高頻信號(hào)的通過(guò)，抑制高頻信號(hào)的干擾。通常磁導(dǎo)率越高，抑制頻率越低，鐵氧體體積越大，抑制效果也越好；體積一定時(shí)，長(zhǎng)而細(xì)的比短而粗的抑制效果好；內(nèi)徑越小的抑制效果也越好。選擇磁環(huán)時(shí),從外觀上來(lái)看,可以優(yōu)先選擇“盡量長(zhǎng)、盡量厚、內(nèi)徑盡量小、電感盡量小”的磁環(huán)。即磁環(huán)越長(zhǎng)越好,孔徑和所穿過(guò)的電纜結(jié)合越緊密越好。

2 磁環(huán)的實(shí)際應(yīng)用

中國(guó)石油在非洲乍得的一個(gè)SOLAR 發(fā)電機(jī)組電站項(xiàng)目很好的應(yīng)用了磁環(huán)抗干擾性能，解決了生產(chǎn)頻繁出現(xiàn)的發(fā)電機(jī)組燃?xì)鈮毫ψ兯推鲌?bào)警停機(jī)故障。下面簡(jiǎn)單介紹實(shí)際的應(yīng)用情況。

2020 年12 月，運(yùn)行中的Taurus70 燃?xì)廨啓C(jī)多臺(tái)機(jī)組多次出現(xiàn)燃?xì)鈮毫ψ兯推鱌T2121 和PT2126 燃?xì)鈮毫Ω吒邎?bào)警停機(jī)。報(bào)警停機(jī)后，專業(yè)技術(shù)人員對(duì)機(jī)箱內(nèi)設(shè)備、燃?xì)夤芫€、儀表進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)存在異?，F(xiàn)象。通過(guò)調(diào)取以上PT2121 與PT2126 的事件記錄與運(yùn)行曲線，發(fā)現(xiàn)在機(jī)組因燃?xì)鈮毫Ω邎?bào)警停機(jī)，轉(zhuǎn)速NGP下降，但是，PT2121 與PT2126 燃?xì)鈮毫\(yùn)行曲線平穩(wěn)，并沒(méi)有實(shí)際增高。隨后，技術(shù)人員先對(duì)出現(xiàn)報(bào)警的機(jī)組燃料變送器PT2121 和PT2126 進(jìn)行了更換來(lái)測(cè)試運(yùn)行，但測(cè)試運(yùn)行中仍然會(huì)出現(xiàn)機(jī)組因燃?xì)鈮毫ψ兯推鱌T2121 和PT2126高高報(bào)警停機(jī)。此故障已嚴(yán)重影響企業(yè)正常生產(chǎn)，給發(fā)電機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)重大安全隱患。

未解決生產(chǎn)安全隱患，工程師繼續(xù)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行仔細(xì)檢查。

（1）檢查故障機(jī)組的PLC 控制邏輯程序和PLC 輸入輸出模塊，程序和各模塊正常。

（2）對(duì)UCP 柜內(nèi)傳感器PT2121、PT2126 和其他傳感器輸入模塊和接線端子進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查，PT2121、PT2126等傳感器接線端子緊固，無(wú)松動(dòng)、虛接和其他異常。

（3）對(duì)PT2121、PT2126 等傳感器信號(hào)電纜外包裝進(jìn)行檢查，拆除控制室故障機(jī)組UCP 柜前地板，檢查UCP 柜信號(hào)線進(jìn)線電纜，未發(fā)現(xiàn)電纜破損，嚴(yán)重折彎等情況。

（4）檢查控制室底層電纜間電纜，也未見(jiàn)破損等異常情況。

（5）對(duì)PT2121 和PT2126 傳感器信號(hào)線電纜進(jìn)行絕緣檢查，經(jīng)檢查傳感器信號(hào)線電纜絕緣測(cè)試正常。

（6）對(duì)UCP 控制柜及現(xiàn)場(chǎng)接線箱JB70 接地進(jìn)行檢查，JB70 接地柜電阻與UCP 控制柜接地正常，均小于1Ω 正常（Solar 要求小于5Ω）。

（7）對(duì)PT2121 和PT2126 傳感器信號(hào)電纜屏蔽進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該信號(hào)電纜是多股線，信號(hào)線的分屏蔽金屬網(wǎng)連在一起，每股信號(hào)線分屏蔽層在模塊處單獨(dú)接地。從圖1 可以看出，電纜總屏蔽和每股信號(hào)線的分屏蔽有一層薄的塑料紙隔開(kāi)但非完全隔離，經(jīng)測(cè)量電纜總屏蔽和每股信號(hào)線的分屏蔽是聯(lián)通的，并且現(xiàn)場(chǎng)將若干其,它電纜的屏蔽線串接在一起。

圖1 電纜屏蔽檢查

（8）對(duì)燃?xì)夤に嚬芫€、一次閥、二次閥、燃調(diào)閥、天然氣過(guò)濾芯進(jìn)行檢查。打開(kāi)燃調(diào)閥出口管線，檢查燃調(diào)閥內(nèi)部無(wú)異常臟污存在，燃調(diào)閥動(dòng)作正常，無(wú)卡滯等異常；拆開(kāi)儀表引壓管，引壓管內(nèi)部無(wú)臟污；拆開(kāi)機(jī)組燃?xì)膺M(jìn)氣濾芯，濾芯無(wú)明顯臟污和破損，也未見(jiàn)積液存在，將天然氣濾芯換新；將天然氣一次閥、二次閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)測(cè)試，閥體動(dòng)作正常，無(wú)卡滯現(xiàn)象。

（9）將PT2121 的IO 模塊AF0065、傳感器PT2126進(jìn)行更換。

（10）為避免對(duì)講機(jī)信號(hào)對(duì)機(jī)組控制柜存在的干擾影響，將控制室內(nèi)對(duì)講機(jī)的充電位置和使用進(jìn)行調(diào)整。將對(duì)講機(jī)充電位置放置從原離機(jī)組UCP 柜較近位置的控制臺(tái)挪至遠(yuǎn)離UCP 柜位置。

經(jīng)過(guò)以上檢查和分析，造成故障停機(jī)的原因應(yīng)該是PT2121 和PT2126 信號(hào)傳輸電纜使用的是多芯電纜，電纜總屏蔽與信號(hào)線分屏蔽網(wǎng)連在一起，總屏蔽又與其他電纜的屏蔽連接，存在電磁感應(yīng)信號(hào)之間的相互干擾；并且這種屏蔽層的連接方式，也不利于提高系統(tǒng)的抗干擾能力，異常電磁感應(yīng)干擾存在時(shí)，容易引起儀表信號(hào)的傳輸異常。

為防止信號(hào)線之間的相互干擾，將PT2121 和PT2126 的信號(hào)電纜與其他電纜屏蔽層分開(kāi)，單獨(dú)進(jìn)行接地處理。因更換電纜工程量太大，因此，采取在PT2121和PT2126 主信號(hào)電纜增加抗電磁信號(hào)干擾的磁環(huán)，同時(shí)在滑油箱液位計(jì)等重要變送器單獨(dú)信號(hào)線纜末端也增加磁環(huán)來(lái)抗干擾（圖2）。

圖2 線路增加磁環(huán)

通過(guò)給所有發(fā)電機(jī)組重要變送器線纜增加磁環(huán)后，發(fā)電機(jī)組已運(yùn)行一年多時(shí)間，沒(méi)有再次出現(xiàn)類似因信號(hào)干擾造成的緊急停機(jī)故障。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)例可以看出，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，磁環(huán)能夠很好的解決抗干擾問(wèn)題。對(duì)于一些干擾信號(hào)多或者電纜老化引起屏蔽效果差的線路，利用磁環(huán)能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)、快捷地將故障消除，充分體現(xiàn)了小部件解決大問(wèn)題。