摘要:歸納了灌漿(jiang)工程對流量儀表(biao)的要求和電磁流(liu)量計 的适應性;闡(chǎn)述了灌漿過程的(de)主要工藝,如壓水(shuǐ)試驗,灌漿等對流(liu)量儀表的要求;提(tí)示應用中需注意(yì)的事項,如操作工(gong)藝的影響,流量計(ji)測量管内附漿量(liang)的影🌏響，介質中氣(qi)泡的影響以及潮(chao)🐕濕和高灰塵的環(huán)境引起的故障等(děng)。
0引言
　　目前我國在(zài)建的大中型水電(dian)站有幾十個,正處(chù)在-一個水利水電(diàn)建設的新高潮,灌(guàn)漿技術是水電建(jian)築物🥵地基處理常(chang)用的和重要的工(gong)程措施,水泥的灌(guan)漿量非常大⛱️,例如(rú)貴州省構皮灘水(shuǐ)電站帷幕灌漿323km,固(gu)結灌漿418.9km,回填灌漿(jiang)135.4km,綜合考慮行業的(de)特殊性以及不同(tong)對象儀表在使用(yong)、維護和施工工藝(yi)的具體要求及正(zheng)确選用,這是保證(zheng)施工質量和儀表(biao)本體正确安全運(yun)行極其重要的工(gong)作内☎️容,對日後的(de)實際工作将帶來(lai)很大的好處。
　　灌漿(jiang)行業施工工藝中(zhong)的漿液和水的流(liu)量測量非常💘重要(yao),特别👣是所使用的(de)液體流量檢測儀(yi)表,與一般企業有(yǒu)所不同,有其特殊(shū)要求,例如要便于(yu)頻繁清洗和🏃‍♂️承受(shou)高速漿液中顆粒(li)的摩擦和惡劣環(huan)境🔴等,具體如下:
(1)傳(chuan)感器測量回路簡(jian)單，沒有阻流件和(he)容易滞流介🔞質的(de)部🚶‍♀️位;
(2)與介質接觸(chù)部件材料能承受(shòu)水泥漿液中固相(xiang)顆粒高流速時的(de)摩擦力與化學漿(jiāng)液的腐蝕作用;
(3)具(ju)有快速的響應性(xing)能和較高的測量(liang)精度;
(3)能适應現場(chǎng)高溫、潮濕、高灰塵(chén)的惡劣施工環境(jìng)。
　　在衆多液體流量(liang)儀器産品中,電磁(ci)EMF具有測量不受流(liú)體溫度、壓📱力、密度(dù)、黏度的影響、電磁(ci)流量計内部直通(tong)光滑、.直接進行電(diàn)測量,響應速度快(kuài)、檢測部無運動部(bu)件,不會發生滴漏(lòu)現象♌、計量精度高(gāo)、内襯可采用聚四(sì)氟乙烯塑料和氧(yǎng)化鋁陶瓷,具有很(hen)強的抗腐蝕性等(děng)優點(3]，近年來已成(chéng)爲灌漿工程流量(liang)測📐量的首選儀器(qi)。
1工作原理
　　電磁流(liu)量計(以下簡稱EMF)的(de)工作原理(見圖1)是(shi)基于法拉第電磁(cí)感應定律。被測介(jiè)質垂直于磁力線(xian)方向流動🚶‍♀️,因而與(yǔ)介質流動和磁力(li)線都垂直的方向(xiang)上産生一感應電(diàn)🔴動勢E
 
　　由(you)此可見，感應電動(dòng)勢E與被測介質流(liú)量Q成正比。與磁🔱感(gan)應強度♋B和測量内(nèi)徑D有關，而與其他(tā)物理參數㊙️的變📧化(huà)無關。測量系統的(de)變送器輸出E是一(yi)個微弱的交變信(xìn)号，其中包含各種(zhǒng)幹擾成分，且信号(hao)内阻變化高達幾(ji)萬Ω,因此👨‍❤️‍👨要求轉換(huan)器是一個高輸入(ru)阻抗，且能抑制各(gè)種幹擾成⭕分的交(jiao)流mV轉換器。将感應(yīng)👉電動勢轉換成4~20mA的(de)統--信号。轉換器有(yǒu)高輸入阻🚩抗差動(dòng)放大器、主放大器(qi)、正交♊幹擾抑制✍️器(qì)、相敏檢波器、直流(liú)放大器、霍爾乘法(fǎ)器等組成，最後♍輸(shu)出信号電流爲
 
式(shì)中:I0爲輸出信号電(dian)流;K爲儀表常數。
2灌(guàn)漿工程中EMF的使用(yòng)
　　圖2所示是灌漿過(guo)程的主要工藝流(liu)程，爲在施工中進(jìn)行有效的控制，需(xu)對施工過程中的(de)水和水泥漿💜液進(jìn)行計量和控制。
 
　　鑽(zuan)孔、洗孔:灌漿施工(gōng)首先要在岩層中(zhōng)自上而下分段進(jìn).行鑽🐅孔，待單孔終(zhōng)孔，用大量清水洗(xi)孔，至回水👄變清，無(wú)流量測量點，故不(bu)展開讨論。
　　簡易壓(yā)水試驗:洗孔結束(shu)，下孔口管，密封孔(kong)口，以設計要求的(de)壓力向孔内送水(shuǐ)，測定其相應的流(liú)量值，并據此計算(suàn)岩體的🐅透水率。計(jì)算結果關系到岩(yán)體📧滲透特性的評(ping)🚩價以及灌漿成果(guo)資料整理。這一-測(ce)量點是十分重要(yào)和敏感的，正确是(shi)首要指标，水有🔴一(yī)-定的電導🔞率，滿足(zú)EMF的測量要求，需要(yào)重點考慮的🐪是EMF的(de)口徑，因爲壓水試(shì)驗和灌漿用的是(shi)相同的EMF. 灌漿:壓水(shuǐ)試驗後,灌漿泵将(jiāng)一定水灰比(比如(rú)3:1,2:1,1:1,0.81,0.5:1)的水泥漿液壓送(song)到孔中，--部⛷️分進入(rù)裂隙而擴🔞散,餘下(xia)的漿液經回漿管(guan)返出孔外,流回到(dào)漿液攪拌機中🚩,在(zài)規定的壓力下,當(dang)注入率不大于0.4L/min時(shi),繼續灌🌈注30min;或不大(da)于1L/min,繼續灌注60min,灌漿(jiang)可以結束。每台鑽(zuan)孔設備都需要兩(liǎng)台EMF分别記錄進、返(fǎn)漿流量,灌漿量就(jiu)等于進漿量減去(qu)返漿量,現場管線(xiàn)與EMF安裝布置見圖(tú)3。
 
　　由于現場灌漿泵(beng)泵量多爲6m³/h(100L/min),故EMF的量(liàng)程選爲100L/min,由EMF的測量(liàng)原理可知[4],其流速(su)的下限由.同噪聲(shēng)或偏移的信噪比(bǐ)S/N(信号與噪💚聲)來決(jué)定，上限則由測量(liang)管内襯裏的磨損(sun)和配管的經濟速(su)度等來決定印。由(yóu)于水泥漿液中帶(dài)有水泥固體顆粒(li),考慮到對EMF襯🏃‍♀️裏和(hé)電極的磨損，選用(yòng)流速≤5m/s,另一方🧑🏽‍🤝‍🧑🏻面水(shui)泥漿液🤟又具有易(yì)粘附、沉澱、結垢的(de)特性,故EMF測量管内(nèi)的流速應不🤩低于(yú)0.5m/s,以起到對電極和(hé)内襯的自清掃作(zuo)用。一般當測量管(guan)内實際流速<0.1m/s時,感(gǎn)應電動勢已變得(dé)🌈十分微弱(零點幾(ji)μV~幾μV),此時噪聲.的影(ying)響逐步✨變爲主導(dao),甚至淹沒信号電(diàn)動勢4],由流速與相(xiàng)對誤差的關系圖(tú)(圖4)可知，爲了保證(zhèng)儀表的檢測精🈲度(du),流速應大于0.5m/s.故推(tuī)薦使♻️用流速範圍(wei)爲0.5~5m/s.
 
　　灌漿施工時吸(xī)漿量大小一般在(zài)0~100L/min,進、返漿,上EMF相應的(de)流量範圍爲㊙️30~100L/min,從流(liu)量、流速與口徑三(sān)者關系表(表1)可知(zhi):EMF口📧徑選擇DN25比較合(he)‼️适。DN25的🈲測量範圍是(shi)14.72~147.18L/min,同時DN25和現場🔞灌漿(jiang)管道口徑一緻,配(pèi)套安裝時,不需要(yào)變徑。同時EMF的時間(jian)常數也應該⛱️設置(zhì)小一些,一般在1~3s,以(yi)提高測🌍量的靈敏(mǐn)度🐕。
 
　　封孔:待灌漿結(jie)束後,按照施工技(jì)術要求壓漿封孔(kong),無🔞流量測量點,故(gu)不展開讨論。
3應用(yong)注意事項
3.1施工工(gōng)藝的影響與處理(lǐ)
　　按照循環灌漿的(de)原理,返回漿液要(yao)流回攪拌桶,采用(yong)2台EMF分别計📐量進返(fan)漿管道中漿液的(de)流量(如圖3所示)。然(rán)而.有‼️些用戶去🌂掉(diào)返漿管上的EMF,返漿(jiang)管通過一個三通(tōng)直接接在EMF下遊的(de)進漿管上,返回漿(jiang)液不返回攪拌桶(tǒng),采用一台EMF測量灌(guàn)漿量'5],其結果在岩(yán)層吸🈲漿量很小和(he)🙇‍♀️灌漿結束階段,漿(jiang)液流過✏️EMF的流速很(hěn)小💁,遠低于BMF的流速(sù)下限,信噪比S/N很小(xiǎo),測量誤差高達50%,無(wú)法正确計量。
3.2測量(liàng)管道内附漿量的(de)影響與處理
　　每次(cì)灌漿結束後,要及(jí)時清除EMF測量管内(nèi)的殘餘漿㊙️液🐅，否則(ze)水泥漿液易在測(ce)量管道内産生不(bu)同程度的膠結,甚(shen)至堵塞EMF測量管㊙️和(hé)相接的灌漿管道(dào)。EMF測量管内的附着(zhe)層會引起附加相(xiàng)對誤差🐪△Ɛ,實踐證明(ming)其引起的誤差是(shi)很大的,假定其厚(hou)度相同△ε由式(5)計算(suan)🐕'6]:
 
　　水泥顆粒的σɷ和水(shui)泥漿液σf相差很大(da),因爲附着水泥層(ceng)電導率㊙️極低,當附(fu)着物有一-定厚度(du)時△Ɛ會比較大。
3.3介質(zhì)中氣泡的影響與(yu)處理
　　因工藝或介(jie)質本身的原因,所(suǒ)測液體常含--些氣(qi)泡。EMF屬于流速型的(de)流量方式,氣泡在(zai)管道圓截面中所(suo)💃🏻占據的面積百分(fèn)率,幾乎就等同于(yu)氣泡對流量測量(liang)的影響量[5]。此外由(yóu)于氣泡經✊過電極(ji)表面存在一個摩(mó)擦過程,由此會産(chan)生尖峰😄脈沖幹擾(rǎo)電勢,其值遠大于(yú)正常的流量信号(hào)。通常電磁流量轉(zhuan)換器無法有效地(dì)處理如此的幹擾(rǎo),輕者導緻測量值(zhi)🔆不穩定,嚴重時儀(yi)表根本無法工作(zuò),--些缺乏經驗的用(yòng)戶僅從工藝的要(yào)求出發,對EMF的安裝(zhuāng)位置沒有考慮防(fang)止氣泡的産生,例(li)如有些用戶把EMF安(an)裝在灌漿泵的吸(xi)入端,吸入端的漿(jiāng)液中常會混入成(chéng)泡狀流的小⁉️氣泡(pao),故EMF一般要安裝在(zài)泵的排出端。EMF最好(hǎo)垂直安裝🔴,漿液自(zì)下而上流動。水平(píng)安裝時要使電極(jí)軸線平行于地平(ping)線,不要垂直于地(di)平線,因爲處于底(di)部的☎️電極易被沉(chén)積物覆🥵蓋,頂部電(diàn)極易⁉️被液體中偶(ou)存氣泡擦過遮住(zhu)電極表面。
3.4惡劣施(shī)工現場環境的影(yǐng)響與處理
　　灌漿施(shi)工現場的環境大(da)部分時間比較惡(è)劣,例如⭐高溫、潮濕(shi)高灰塵等,如果EMF外(wai)殼的密封不良,諸(zhu)如接線盒,以及一(yi)些非焊❗接氣密封(fēng)結構的外殼,時間(jiān)長了冷凝水和灰(huī)塵容易積聚在EMF的(de)接線盒中，或透過(guo)密封不良的結合(hé)面滲入EMF殼體中,由(yóu)于EMF的流量信号極(ji)其微弱(通常是幾(jǐ)mA),冷凝水和灰塵的(de)‼️存在,直接的🔅後果(guo)是導緻EMF轉換器輸(shu)入回路阻抗下降(jiang)，衰減了欲輸往放(fàng)大器的流⚽量信号(hao);或者是破💯壞勵磁(ci)回路和信号回路(lu)的絕緣,将高達幾(ji)十V的勵磁電壓引(yǐn)入到低電勢的信(xìn)号回路中,造成EMF的(de)嚴重故障。爲了避(bi)免此類故障的發(fa)生,可在接線盒中(zhong)灌注絕緣材料,在(zai)🏃‍♂️維修和調試EMF的時(shí)候一-定要📱避免進(jin)水,保持接線盒内(nèi)的💃🏻幹燥與幹淨,使(shǐ)用中一定要✌️避免(miǎn)浸泡在水或漿液(ye)中。
4結束語
　　目前我(wǒ)國處于一個水電(dian)開發的水泥灌漿(jiang)量非常♌大，動🌐态正(zheng)确🚶的計量水泥灌(guàn)漿量至關重要,電(dian)磁EMF以其優點成爲(wei)灌漿工程流✂️量測(cè)量的儀器。在全國(guo)的許多大、中型水(shuǐ)電工程中取得了(le)很好的使用效果(guo)。

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