摘要:歸納了灌(guàn)漿工程對流量(liàng)儀表的要求和(hé)電磁流量計 的(de)适應性;闡述了(le)灌漿過程的主(zhu)要工藝,如壓水(shuǐ)試🌍驗,灌漿等對(duì)流量儀表的要(yào)求;提示應用中(zhōng)需注意的事🏃🏻項(xiàng),如操作工藝的(de)影響,流量計測(ce)量管内附漿量(liang)的影響，介質中(zhong)氣泡的影響以(yǐ)及潮✍️濕和高灰(hui)塵的環境引起(qǐ)的故障等。
0引言(yan)
　　目前我國在建(jiàn)的大中型水電(diàn)站有幾十個,正(zheng)處在-一個水利(li)水💁電建設的新(xin)高潮,灌漿技術(shu)是水電建築物(wù)地基處理常用(yòng)🐕的和重要的工(gong)程措施,水泥的(de)🌏灌漿量非常大(da),例如貴州省構(gou)🏃🏻皮灘水電站帷(wéi)幕灌漿323km,固結灌(guàn)🌏漿418.9km,回填灌漿135.4km,綜(zong)合考慮行業的(de)特殊性以🌐及不(bu)同對象🌈儀表在(zai)使用、維護和施(shi)工工藝的具體(ti)🤟要求及正确♌選(xuǎn)♌用,這是保證施(shī)工質量和儀表(biǎo)本體🔞正确安全(quan)👨‍❤️‍👨運行極其重要(yào)的工作内👌容,對(duì)日後的實際工(gōng)作将帶來很大(dà)的好處。
　　灌漿行(hang)業施工工藝中(zhong)的漿液和水的(de)流量測量非常(cháng)重要💃🏻,特别是所(suǒ)使用的液體流(liu)量檢測儀表,與(yǔ)一⭕般企業有所(suo)不同,有其特殊(shu)要求,例如要便(biàn)于頻繁清洗和(hé)承受高速漿液(ye)中顆粒的摩擦(ca)和惡劣環境等(deng),具體如下:
(1)傳感(gan)器測量回路簡(jian)單，沒有阻流件(jian)和容易滞流介(jiè)質的部位🌈;
(2)與介(jie)質接觸部件材(cái)料能承受水泥(ní)漿液中固相顆(kē)粒🏃‍♀️高流速時的(de)摩擦力與化學(xué)漿液的腐蝕作(zuo)用;
(3)具有快速的(de)響應性能和較(jiào)高的測量精度(dù);
(3)能适應現場高(gāo)溫、潮濕、高灰塵(chén)的惡劣施工環(huan)境。
　　在衆多液體(tǐ)流量儀器産品(pǐn)中,電磁EMF具有測(ce)量不受流體溫(wen)度、壓力、密度、黏(nián)度的影響、電磁(ci)流量計内部📞直(zhi)通光滑、.直接進(jin)行🔴電測量,響應(yīng)速度快、檢測部(bù)無運動部件,不(bú)會發生滴漏現(xian)象、計量精度高(gao)、内襯可采用聚(jù)四氟乙烯塑料(liào)和氧化鋁陶瓷(cí),具有很強的抗(kang)腐蝕性等優點(dian)(3]，近年來🈲已成爲(wei)灌漿工程流量(liàng)測量的首選儀(yí)器。
1工作原理
　　電(dian)磁流量計(以下(xià)簡稱EMF)的工作原(yuan)理(見圖1)是基于(yu)法拉第電磁感(gan)應定律。被測介(jiè)質垂直于磁力(li)線方向流動,因(yīn)而與介質流動(dòng)和磁力線都垂(chuí)直的方向上産(chǎn)生一感應電動(dong)勢E
 
　　由此可見，感應(ying)電動勢E與被測(ce)介質流量Q成正(zhèng)比。與磁感應🔞強(qiáng)💁度B和測量内徑(jing)D有關，而與其他(tā)物理參數的變(biàn)化無關。測🌏量系(xi)統的變送器輸(shu)出E是一個微弱(ruò)的交變🈲信号，其(qi)中包含♊各種幹(gàn)擾成分，且信号(hào)内阻🛀🏻變化高達(dá)幾萬Ω,因此要求(qiú)轉換器是一個(ge)高輸入阻抗，且(qie)能抑制各種幹(gan)擾成分的交流(liú)mV轉換器。将感應(ying)電動勢轉換成(cheng)4~20mA的統--信号。轉換(huan)器有高輸入阻(zǔ)抗差動放大器(qi)、主放大器、正交(jiao)幹擾抑制器、相(xiàng)敏檢波器、直流(liu)放大器、霍爾乘(cheng)💰法器等組成，最(zui)後輸出信号電(diàn)流爲
 
式中:I0爲輸(shū)出信号電流;K爲(wei)儀表常數。
2灌漿(jiāng)工程中EMF的使用(yong)
　　圖2所示是灌漿(jiang)過程的主要工(gōng)藝流程，爲在施(shī)工中進🛀行🆚有效(xiào)的🛀🏻控制，需對施(shī)工過程中的水(shui)和水泥漿液進(jin)💃行計量和控制(zhì)。
 
　　鑽孔、洗孔:灌漿(jiāng)施工首先要在(zai)岩層中自上而(er)下分段進.行鑽(zuàn)孔，待單孔終孔(kong)，用大量清水洗(xi)孔，至回水💜變清(qing)，無流量測量點(diǎn)，故不展開讨論(lun)。
　　簡易壓水試驗(yàn):洗孔結束，下孔(kǒng)口管，密封孔口(kǒu)，以設計㊙️要🥰求的(de)壓力向孔内送(song)水，測定其相應(ying)的流量值，并據(jù)此計算岩體的(de)透水率。計算結(jié)果關系到岩體(tǐ)滲透特🔆性的評(píng)價以及灌漿成(cheng)果資料💔整理。這(zhe)一-測量點是十(shi)分重要和敏感(gǎn)的，正确是首要(yào)⭕指标，水有⭐一-定(dìng)的電導📱率，滿足(zu)EMF的測量要求，需(xu)要重點考慮的(de)⛹🏻‍♀️是EMF的口徑，因爲(wèi)❗壓水試驗和灌(guàn)漿用的是相同(tóng)♌的EMF. 灌漿:壓水試(shi)驗後,灌漿泵将(jiang)一定水灰🚩比(比(bi)如3:1,2:1,1:1,0.81,0.5:1)的水泥☎️漿液(ye)壓送到孔中，--部(bu)分進入裂隙而(er)擴散,餘下的漿(jiāng)🔞液經回漿管返(fan)出孔外,流回到(dao)漿液攪拌機中(zhong),在規定的壓力(li)下,當注㊙️入率不(bú)大于0.4L/min時,繼續灌(guan)🚶注30min;或不大于1L/min,繼(ji)續灌注60min,灌漿可(ke)以結束👌。每台鑽(zuàn)孔設備都需要(yào)兩台🆚EMF分别記錄(lù)進、返漿流量,灌(guàn)漿量就等于進(jin)漿量減去返漿(jiāng)📞量,現場管線與(yǔ)EMF安裝布💯置見圖(tu)3。
 
　　由于現場灌漿(jiang)泵泵量多爲6m³/h(100L/min),故(gu)EMF的量程選爲100L/min,由(yóu)EMF的測量🌈原理可(ke)🌐知[4],其流速的下(xià)限由.同噪聲或(huo)偏移的信🌈噪比(bi)♉S/N(信号與噪聲)來(lái)決定，上限則由(you)測量管内襯裏(li)的磨損和配管(guǎn)的經濟速度等(děng)來決定印。由于(yu)水泥㊙️漿液中帶(dài)🏃🏻‍♂️有水泥固體顆(kē)粒,考慮到對EMF襯(chèn)裏和電極的磨(mó)損，選用流速≤5m/s,另(ling)一方面水泥漿(jiāng)液又具有易粘(zhan)⭐附、沉澱、結垢的(de)特性,故EMF測量管(guǎn)内的流速應不(bu)低于0.5m/s,以起到對(dui)電極和🥰内襯的(de)自清掃作用。一(yī)般當測量管内(nèi)實際流速<0.1m/s時,感(gǎn)🆚應電動勢已變(bian)得十分微弱(零(ling)點幾μV~幾μV),此時噪(zào)聲.的影響逐步(bù)變爲主導,甚至(zhi)淹沒信号電動(dòng)勢4],由流速與相(xiang)💃🏻對誤差的關系(xi)圖(圖4)可知，爲了(le)保證儀表的檢(jiǎn)測精度,流速應(ying)大于0.5m/s.故推薦使(shǐ)用流速範圍爲(wei)0.5~5m/s.
 
　　灌漿施工時吸(xī)漿量大小一般(bān)在0~100L/min,進、返漿,上EMF相(xiàng)應的流量範圍(wéi)爲30~100L/min,從流量、流速(sù)與口徑三者關(guan)系表(表1)可知:EMF口(kǒu)徑選擇DN25比較合(he)适。DN25的測量範圍(wéi)是14.72~147.18L/min,同時DN25和現場(chang)♻️灌漿管道口徑(jing)一緻,配套安裝(zhuāng)時,不需要變徑(jìng)。同時EMF的時間常(chang)數也應該設置(zhi)小一些,一般在(zài)🤟1~3s,以提高測量的(de)靈敏度。
 
　　封孔:待(dài)灌漿結束後,按(àn)照施工技術要(yào)求壓漿封孔,無(wu)流量測量點,故(gu)不展開讨論。
3應(ying)用注意事項
3.1施(shī)工工藝的影響(xiang)與處理
　　按照循(xun)環灌漿的原理(lǐ),返回漿液要流(liu)回攪拌桶,采🔞用(yong)2台EMF分别🤞計量進(jìn)返漿管道中漿(jiāng)液的流量(如圖(tú)3所示)。然而.有些(xie)用戶去掉返漿(jiang)管上的EMF,返漿管(guan)通過一♉個三通(tōng)直接接在EMF下遊(you)的進漿管上,返(fǎn)回漿液不返回(huí)攪拌桶,采用一(yi)台EMF測量灌漿量(liang)'5],其結果在岩層(ceng)吸💰漿量很小和(he)灌漿結束階段(duan),漿液流過EMF的流(liu)速很小,遠低于(yú)BMF的流速下限,信(xin)噪比S/N很小,測量(liàng)誤差高達50%,無法(fǎ)正确計量。
3.2測量(liàng)管道内附漿量(liàng)的影響與處理(lǐ)
　　每次灌漿結束(shu)後,要及時清除(chú)EMF測量管内的殘(can)餘漿液，否則水(shui)泥漿液易在測(cè)量管道内産生(shēng)不同程度的膠(jiāo)結,甚至堵塞EMF測(cè)量管🍉和相接的(de)灌漿管道。EMF測量(liàng)🏃管内的附着層(ceng)會引起附加相(xiang)對誤差△Ɛ,實踐證(zheng)明其引起的誤(wu)🏒差是很大的,假(jiǎ)定其🙇🏻厚度相同(tong)△ε由式(5)計算'6]:
 
　　水泥(ní)顆粒的σɷ和水泥(ní)漿液σf相差很大(dà),因爲附着水泥(ni)層電♍導率💔極低(di),當附着物有一(yī)-定厚度時△Ɛ會比(bǐ)較大。
3.3介質中氣(qi)泡的影響與處(chù)理
　　因工藝或介(jiè)質本身的原因(yin),所測液體常含(hán)--些氣泡。EMF屬于流(liu)🙇🏻速型的流量方(fang)式,氣泡在管道(dao)圓截面中所占(zhan)據⭕的面🥵積百分(fen)率,幾乎就等同(tong)于氣泡對流量(liang)測✍️量的影響量(liàng)[5]。此外由于氣泡(pào)經🚶過電極表面(miàn)存在一個摩擦(ca)過程,由此會産(chan)生尖峰脈沖幹(gàn)擾電勢,其值遠(yuan)大于正常🚩的流(liu)量信号。通常電(diàn)磁流量轉換器(qì)無♻️法有效地處(chu)理如此的幹擾(rǎo),輕者導緻測量(liang)值不穩定,嚴重(zhong)時儀表根本無(wu)法工作,--些缺乏(fa)經驗的用戶僅(jin)從工藝的要求(qiu)出發,對EMF的安裝(zhuāng)位置沒有考慮(lǜ)防止氣泡的産(chǎn)生,例如有👨‍❤️‍👨些用(yòng)戶把EMF安裝在灌(guan)漿☂️泵的🎯吸入端(duan),吸入端的漿液(ye)中常會混入成(cheng)泡狀流的小氣(qì)泡,故EMF一般要安(ān)裝在泵的排出(chu)端。EMF最好垂直安(an)裝,漿液自下而(er)上流動。水平安(an)裝時要使電極(jí)軸線平行于地(dì)平線,不要垂直(zhí)于地平線,因爲(wei)處于底部的電(diàn)極易被沉積物(wù)覆👌蓋,頂部電極(jí)易被液體中偶(ǒu)存🌈氣泡擦過遮(zhe)住電極表面。
3.4惡(è)劣施工現場環(huán)境的影響與處(chu)理
　　灌漿施工現(xian)場的環境大部(bu)分時間比較惡(è)劣,例如高溫💚、潮(chao)濕高灰塵等,如(ru)果EMF外殼的密封(feng)不良,諸如接線(xiàn)盒,以及一些非(fei)焊接氣密封結(jie)構的外殼,時間(jiān)長了冷凝水和(hé)灰塵容易積聚(jù)在EMF的接線盒中(zhong)，或透過密封不(bu)良💁的結合面滲(shen)入EMF殼體中,由于(yú)EMF的流量信号極(jí)其微弱(通✨常是(shi)幾mA),冷凝水和灰(hui)塵的存在,直接(jie)的後果是導緻(zhì)EMF轉換器輸入回(hui)路阻抗下降，衰(shuāi)減了欲輸往放(fang)大器的流量信(xin)号🈚;或者是破壞(huai)勵磁回路和信(xin)号回路的絕緣(yuan),将📐高達幾十V的(de)勵磁電🔴壓引入(ru)到低電勢的信(xin)号回路中,造成(chéng)EMF的嚴重故障。爲(wèi)了避免🌈此類故(gù)障的發生,可在(zài)接線盒中灌注(zhù)絕緣材料,在維(wéi)修和調試EMF的時(shí)候一-定💘要避免(miǎn)進水,保持接線(xiàn)盒🌂内的幹燥與(yu)幹淨,使用中一(yi)定要⚽避免浸泡(pào)在水或漿液中(zhōng)。
4結束語
　　目前我(wo)國處于一個水(shuǐ)電開發的水泥(ní)灌漿量非常大(da)✍️，動态👉正确的計(ji)量水泥灌漿量(liàng)至關重要,電磁(ci)EMF以其優點成爲(wei)灌漿工程流量(liang)測量的儀器。在(zai)全國的許多大(da)、中型水電工程(chéng)中取得了很好(hao)的使用效果。

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