浅谈磁环的作用及实际应用

2023-08-29张红丽

中国设备工程 2023年15期

张红丽

（玉门油田分公司物资采购管理中心，甘肃酒泉 735200）

磁环是电子电路中常见的抗干扰元器件，对高频噪声的抑制作用比较明显，通常用铁氧体材料制作而成。磁环在不同的频率下表现出的阻抗特性不同，一般在低频时的阻抗非常小，而当信号频率升高时，阻抗会快速升高。因磁环会使正常有用的信号通过顺畅，同时又能起到很好的抑制高频干扰信号通过的作用，且价格低廉，因此磁环被广泛应用于电子电路中。

1 磁环的使用及选择

抗干扰磁环电磁兼容性（EMC）就是指某电子设备既不干扰其它设备，但是又不受其它设备的影响。磁环可以很好地通过有用的信号，同时抑制高频的干扰信号，在高频段(大于10MHz)，感抗仍然保持很小，而阻抗很大，使得高频信号的能量穿过磁性材料时，转换成热量散发出去，从而阻碍高频信号的通过，抑制高频信号的干扰。通常磁导率越高，抑制频率越低，铁氧体体积越大，抑制效果也越好；体积一定时，长而细的比短而粗的抑制效果好；内径越小的抑制效果也越好。选择磁环时,从外观上来看,可以优先选择“尽量长、尽量厚、内径尽量小、电感尽量小”的磁环。即磁环越长越好,孔径和所穿过的电缆结合越紧密越好。

2 磁环的实际应用

中国石油在非洲乍得的一个SOLAR 发电机组电站项目很好的应用了磁环抗干扰性能，解决了生产频繁出现的发电机组燃气压力变送器报警停机故障。下面简单介绍实际的应用情况。

2020 年12 月，运行中的Taurus70 燃气轮机多台机组多次出现燃气压力变送器PT2121 和PT2126 燃气压力高高报警停机。报警停机后，专业技术人员对机箱内设备、燃气管线、仪表进行检查，未发现存在异常现象。通过调取以上PT2121 与PT2126 的事件记录与运行曲线，发现在机组因燃气压力高报警停机，转速NGP下降，但是，PT2121 与PT2126 燃气压力运行曲线平稳，并没有实际增高。随后，技术人员先对出现报警的机组燃料变送器PT2121 和PT2126 进行了更换来测试运行，但测试运行中仍然会出现机组因燃气压力变送器PT2121 和PT2126高高报警停机。此故障已严重影响企业正常生产，给发电机组运行带来重大安全隐患。

未解决生产安全隐患，工程师继续对问题进行仔细检查。

（1）检查故障机组的PLC 控制逻辑程序和PLC 输入输出模块，程序和各模块正常。

（2）对UCP 柜内传感器PT2121、PT2126 和其他传感器输入模块和接线端子进行检查，经检查，PT2121、PT2126等传感器接线端子紧固，无松动、虚接和其他异常。

（3）对PT2121、PT2126 等传感器信号电缆外包装进行检查，拆除控制室故障机组UCP 柜前地板，检查UCP 柜信号线进线电缆，未发现电缆破损，严重折弯等情况。

（4）检查控制室底层电缆间电缆，也未见破损等异常情况。

（5）对PT2121 和PT2126 传感器信号线电缆进行绝缘检查，经检查传感器信号线电缆绝缘测试正常。

（6）对UCP 控制柜及现场接线箱JB70 接地进行检查，JB70 接地柜电阻与UCP 控制柜接地正常，均小于1Ω 正常（Solar 要求小于5Ω）。

（7）对PT2121 和PT2126 传感器信号电缆屏蔽进行检查，发现该信号电缆是多股线，信号线的分屏蔽金属网连在一起，每股信号线分屏蔽层在模块处单独接地。从图1 可以看出，电缆总屏蔽和每股信号线的分屏蔽有一层薄的塑料纸隔开但非完全隔离，经测量电缆总屏蔽和每股信号线的分屏蔽是联通的，并且现场将若干其,它电缆的屏蔽线串接在一起。

图1 电缆屏蔽检查

（8）对燃气工艺管线、一次阀、二次阀、燃调阀、天然气过滤芯进行检查。打开燃调阀出口管线，检查燃调阀内部无异常脏污存在，燃调阀动作正常，无卡滞等异常；拆开仪表引压管，引压管内部无脏污；拆开机组燃气进气滤芯，滤芯无明显脏污和破损，也未见积液存在，将天然气滤芯换新；将天然气一次阀、二次阀进行开关测试，阀体动作正常，无卡滞现象。

（9）将PT2121 的IO 模块AF0065、传感器PT2126进行更换。

（10）为避免对讲机信号对机组控制柜存在的干扰影响，将控制室内对讲机的充电位置和使用进行调整。将对讲机充电位置放置从原离机组UCP 柜较近位置的控制台挪至远离UCP 柜位置。

经过以上检查和分析，造成故障停机的原因应该是PT2121 和PT2126 信号传输电缆使用的是多芯电缆，电缆总屏蔽与信号线分屏蔽网连在一起，总屏蔽又与其他电缆的屏蔽连接，存在电磁感应信号之间的相互干扰；并且这种屏蔽层的连接方式，也不利于提高系统的抗干扰能力，异常电磁感应干扰存在时，容易引起仪表信号的传输异常。

为防止信号线之间的相互干扰，将PT2121 和PT2126 的信号电缆与其他电缆屏蔽层分开，单独进行接地处理。因更换电缆工程量太大，因此，采取在PT2121和PT2126 主信号电缆增加抗电磁信号干扰的磁环，同时在滑油箱液位计等重要变送器单独信号线缆末端也增加磁环来抗干扰（图2）。