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电磁流量计在灌浆工程中的研究与应用

发布时间:2011-9-26 | 点击:4502

         引言

  面前我国在建的大中型水电站有几十个,正处在一个水利水电哺养的新高潮,灌浆技能是水电建造物地基处置常用的和重要的工程门路?1,水泥的灌浆量卓殊大,例如贵州省构皮滩水电站帷幕灌浆323km,凝固灌浆418.9km,回填灌浆135.4km2,归纳推敲行业的特殊性以及纷歧对象仪表熟行使、保障和完工工艺的详细恳求及正确选用,这是保证完工质量和仪表实质正确平安运行极其重要的办事内容,对日后的现实办事将带来很大的益处。灌浆行业完工工艺中的浆液和水的流量测量卓殊重要,非凡是所行使的液体流量检测仪表,与平淡企业有所纷歧,有其特殊恳求,例如要便于多次清洗和遭遇高速浆液中颗粒的摩擦和恶毒环境等?2,详细如下:

  (1)传感器测量回路简单,没有阻流件和容易滞流介质的部位;

  (2)与介质交战部件材料能遭遇水泥浆液中固相颗粒在高

  流速时的摩擦力与化学浆液的堕落功能;

  (3)无缺快速的响应性能和较高的测量精度;

  (4)能顺应现场高温、潮湿、高灰尘的恶毒完工环境。在粘稠液体流量仪器产品中,电磁EMF无缺测量不受流体温度、压力、密度、黏度的影响、电磁流量计内部直通平滑、直接进行电测量,响应速度快、检测部无营谋部件,不会产生滴漏体面、计量精度高、内衬可采纳聚四氟乙烯塑料和氧化铝陶瓷,无缺很强的抗堕落性等优处[3]3,近年来已成为灌浆工程流量测量的首选仪器。

  1办事原理

  电磁流量计(以下简称肿’)的办事原理(见图1)是基于法拉第电磁感应定律【31。被测介质垂直于磁力线偏向流动,因而与介质流动和磁力线都垂直的偏进取产生一感应电动势E

 

 

  式中:E为电动势,V;丑为磁感应强度,T;D为测量管内径,m;移为被测介质的平均流速,m/s.被测介质的体积流量Q为

  

 

  式中口为被测介质的流量,m3/s.

  

 

  由式(1)和式(2)可得:’

  

 

  由此可见,感应电动势E与被测介质流量Q成正比。与感应强度曰和测量内径D有关,而与其他物理参数的变革无关。测量编制的变送器输出E是一个孱弱的交变信号,其中包孕各种扰攘成分,且信号内阻变革高达几万Q,因此恳求改换器是一个高输入阻抗,且能抑低各种扰攘成分的交换mV改换器。将感应电动势改换成4—20mA的归并信号。改换器有高输入阻抗差动放大器、主放大器、正交扰攘抑低器、相敏检波器、直流放大器、霍尔乘法器等构成,临了输出信号电流为

  

 

  式中:Io为输出信号电流;K为仪表常数。2灌浆工程中EMF的行使图2所示是灌浆历程的主要工艺流程【1】1,为在完工中进行适用的控制,需对完工历程中的水和水泥浆液进行计量和控制。

  

 

  钻孔、洗孔:灌浆完工起重要在岩层中自上而下分段进行钻孔,待单孔终孔,用多量清水洗孔,至回水变清,无流量测量点,故不放宽议论。撙节压水实验:洗孔收场,下孔口管,密封孔口,以设计恳求的压力向孔内送水,测定其相应的流量值,并据此谋划岩体的透水率。谋划成果联系到岩体渗入特质的评价以及灌浆成果材料整治。这一测量点是十分重要和敏锐的,准确是重要指标,水有必需的电导率,满足EMF的测量恳求,须要重点推敲的是EMF的口径,因为压水实验和灌浆用的是雷同的EMIr.灌浆:压水实验后,灌浆泵将必需水灰比(比如3:l,2:1,1:1,O.8:l,O.5:1)的水泥浆液压送到孔中,一局部抵达裂隙而翻开,余下的浆液经回浆管返出孔外,流回到浆液搅拌机中,在端方的压力下,当注入率不大于0.4L/nfin时,连续灌注30nfin;或不大于1L/n"fin,连续灌注60rffm,灌浆能够收场。每台钻孔装备都须要两台EMF离婚记载进、返浆流量,灌浆量就等于进浆量减去返浆量,现场管线与EMF安装安排见图3。

  

 

  由于现场灌浆泵泵量多为6一/h(100L/n[1im),故EMF的量程选为100L/nfm,由EMF的测量原理可知【4J,其流速的下限由同噪声或偏移的信噪比S/N(信号与噪声)来决议,上限则由测量管内衬里的磨损和配管的经济速度等来决议旧J。由于水泥浆液中带有水泥固体颗粒,推敲到对EMF衬里和电极的磨损,选用流速≤5m/s,另一方面水泥浆液又无缺易粘附、沉淀、结垢的特质,故EMF测量管内的流速应不低于O.5m/s,以起到对电极和内衬的自清扫功能。平淡当测量管内现实流速<0.1m/s时,感应电动势已变得十分孱弱(零点几∥一几∥),此时噪声的影响渐渐变为主导,甚至并吞信号电动势[4】,由流速与相对污点的联系图(图4)可知,为了保证仪表的检测精度,流速应大于O.5m/s.故举荐行使流速领域为O.5。5m/s.

  

 

  灌浆完工时吸浆量大小平淡在0.100L/min,进、返浆上EMF相应的流量领域为30—100L/min,从流量、流速与口径三者联系表(表1)可知:EMF口径选择DN25对比符合。DN25的测量领域是14.72—147.18L/min,同时DN25和现场灌浆管道口径不异,配套安装时,不须要变径。同时EMF的时光常数也理当成立小一些,平淡在l一3s,以升高测量的疾速度。

  

 

  封孔:待灌浆收场后,依照完工技能恳求压浆封孔,无流量测量点,故不放宽议论。

  3应用注重事项

  3.1完工工艺的影响与处置

  依照循环灌浆的原理,返回浆液要流回搅拌桶,采纳2台脚’离婚计量进、返浆管道中浆液的流量(如图3所示)。然则有些用户去掉返浆管上的EMF,返浆管甘愿答应一个三通直接接在EMF低能的进浆管上,返回浆液不返回搅拌桶,采纳一台EMF测量灌浆量[5】,其成果在岩层吸浆量很小和灌浆收场阶段,浆,液流过EMF的流速很小,远低于ETa"的流速下限,信噪比S/N很小,测量污点高达50%,无法精准计量。

  3.2测量管道内附浆量的影响与处置

  一向灌浆收场后,要准时肃除EMF测量管内的残存浆液,否则水泥浆液易在测量管道内产生纷歧水平的胶结,甚至壅闭咖测量管和秉承的灌浆管道。F2vIF测量管内的附着层会引起附加相对污点△e【7J,践诺证实其引起的污点是很大的,假定其厚度雷同,△£由式(5)谋划【6J:

  

 

  式中:%、诊别为附着物和测量溶液的电导率;t为附着物厚度;d为直径。水泥颗粒的%和水泥浆液哆朋差很大,因为附着水泥层电导率极低,当附着物有必需厚度时,△e会对比大。