摘(zhai)要:歸納了灌(guàn)漿工程對流(liú)量儀表的要(yào)求和電磁流(liú)量計 的适應(ying)性;闡述了灌(guàn)漿過程的主(zhǔ)要工藝,如壓(yā)水試🈲驗,灌💃漿(jiāng)等對🈲流量儀(yi)表的要求;提(ti)示應用中需(xu)注意❤️的事🐕項(xiàng),如💛操作工藝(yì)的影響,流量(liàng)計測量管内(nèi)附漿🔞量的影(yǐng)響，介質🤟中氣(qi)泡的影響🛀🏻以(yi)及潮濕和高(gao)灰塵的環境(jing)引起的故障(zhang)等。
0引言
　　目前(qián)我國在建的(de)大中型水電(dian)站有幾十個(ge),正處在-一個(ge)🔴水利水電建(jian)設的新高潮(cháo),灌漿技術是(shì)水電建築物(wù)地基處理常(chang)用的和重要(yào)的工程措施(shī),水泥的灌漿(jiang)量非常大👄,例(li)如貴州省構(gou)皮灘水電站(zhan)帷幕灌漿323km,固(gu)結灌漿418.9km,回填(tian)灌漿135.4km,綜合考(kǎo)慮行業的特(tè)殊性以及不(bu)同對象♈儀表(biao)在使用、維護(hu)和施工工藝(yi)的具體要求(qiu)及正确選用(yòng),這是保證施(shi)🤩工質量和儀(yí)表本體正确(què)安全運行極(jí)其重要🤞的工(gong)作内容,對日(ri)後的實際工(gōng)作将帶來很(hen)大💃的好處。
　　灌(guan)漿行業施工(gong)工藝中的漿(jiang)液和水的流(liu)量測量非常(chang)重要,特别是(shi)所使用的液(ye)體流量檢測(cè)儀表,與一般(bān)企業有🌈所不(bu)同,有其特殊(shū)要求,例如要(yao)便于頻繁💰清(qīng)洗和承受高(gao)速漿液中顆(kē)粒🔴的摩擦和(hé)惡劣環境等(děng),具體如下:
(1)傳(chuán)感器測量回(huí)路簡單，沒有(yǒu)阻流件和容(róng)易滞流介質(zhì)🔞的部位;
(2)與介(jie)質接觸部件(jiàn)材料能承受(shòu)水泥漿液中(zhong)固相顆💃粒高(gao)流速時🌏的摩(mó)擦力與化學(xue)漿液的腐蝕(shi)作用;
(3)具有快(kuai)速的響應性(xing)能和較高的(de)測量精度;
(3)能(néng)适應現場高(gāo)溫、潮濕、高灰(hui)塵的惡劣施(shi)工環境。
　　在衆(zhōng)多液體流量(liang)儀器産品中(zhong),電磁EMF具有測(cè)量不受流體(tǐ)溫🌈度、壓😍力、密(mi)度、黏度的影(yǐng)響、電磁流量(liang)計内部直通(tong)光滑、.直接進(jin)行電測量,響(xiǎng)應速度快、檢(jiǎn)測部無💜運動(dong)部件,不會發(fā)生滴漏現象(xiàng)、計量精度高(gāo)、内襯可💃采用(yòng)聚四氟乙烯(xi)塑料和氧化(huà)鋁陶瓷,具有(you)很強的抗腐(fu)蝕性等優點(dian)(3]，近年來已成(cheng)爲灌漿工程(cheng)流量測量的(de)首選儀器。
1工(gōng)作原理
　　電磁(ci)流量計(以下(xià)簡稱EMF)的工作(zuò)原理(見圖1)是(shi)基于法拉第(dì)電磁感✊應定(ding)律。被測介質(zhì)垂直于磁力(li)線方向流動(dòng),因而與介質(zhi)流動和💃磁力(li)線都垂直的(de)方向上産生(sheng)一感應電🔞動(dòng)勢E
 
　　由此可(kě)見，感應電動(dòng)勢E與被測介(jiè)質流量Q成正(zhèng)比。與磁感應(yīng)❤️強度B和測量(liang)内徑D有關，而(er)與其他物理(li)參數的變化(hua)無關。測量系(xi)統的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼變送器(qi)輸出E是一個(gè)微弱的交變(biàn)信号，其中包(bao)含各種幹擾(rǎo)成分，且信号(hào)内阻變化高(gao)達幾萬Ω,因此(cǐ)要求轉換🌐器(qi)是一個高輸(shū)入阻抗，且能(néng)抑制各種幹(gàn)擾成分的交(jiao)流mV轉換器。将(jiāng)感應電動勢(shi)轉換成4~20mA的統(tǒng)--信号。轉換器(qì)有高輸入阻(zu)抗差🌏動放大(da)器🎯、主放大器(qi)、正交幹擾抑(yi)制器、相敏檢(jiǎn)波器、直🆚流放(fang)大器、霍爾乘(cheng)法器等組成(cheng)，最後輸出信(xin)号電🌈流爲
 
式(shi)中:I0爲輸出信(xìn)号電流;K爲儀(yi)表常數。
2灌漿(jiang)工程中EMF的使(shǐ)用
　　圖2所示是(shi)灌漿過程的(de)主要工藝流(liu)程，爲在施工(gōng)中👨‍❤️‍👨進行有效(xiao)的控制，需對(duì)施工過程中(zhōng)的水和水泥(ní)漿液進行計(ji)量和控制。
 
　　鑽(zuàn)孔、洗孔:灌漿(jiang)施工首先要(yào)在岩層中自(zì)上而下分段(duan)進.行鑽孔，待(dai)單孔終孔，用(yòng)大量清水洗(xi)孔，至回水🥵變(bian)清，無流量測(cè)😘量點✂️，故不展(zhan)開讨論。
　　簡易(yi)壓水試驗:洗(xǐ)孔結束，下孔(kǒng)口管，密封孔(kong)口，以設計要(yao)求的壓力向(xiàng)孔内送水，測(ce)定其相應的(de)流量值，并據(jù)此計📧算岩☎️體(tǐ)的透水率。計(jì)算結果關系(xì)到岩體滲透(tou)特性的評🌂價(jià)以及灌漿成(chéng)果資料⛹🏻‍♀️整理(li)。這一-測量點(diǎn)是十分重要(yao)和敏感的，正(zhèng)确是首要指(zhi)标，水有一-定(dìng)的電導率，滿(man)足EMF的測🍓量要(yao)求，需要重點(diǎn)考慮的是EMF的(de)口徑，因爲壓(yā)水試驗和灌(guan)漿用的是相(xiang)同的EMF. 灌㊙️漿:壓(yā)水試驗後,灌(guan)漿泵将一定(dìng)水灰比(比如(ru)3:1,2:1,1:1,0.81,0.5:1)的水泥漿液(yè)壓送到孔中(zhong)，--部🤞分進入裂(liè)隙而擴散,餘(yu)下的漿液經(jing)回漿管返出(chū)孔外,流回到(dào)漿液攪拌機(jī)中,在規定的(de)壓力下,當注(zhù)🛀入率不大于(yú)0.4L/min時,繼續灌注(zhu)30min;或不大❌于1L/min,繼(jì)續灌注60min,灌漿(jiāng)可以結🚶‍♀️束。每(mei)台鑽孔設備(bei)都需要👅兩台(tai)EMF分别記錄進(jin)、返漿流量,灌(guan)漿量就等于(yú)進漿量減去(qù)返漿量,現場(chang)管線與EMF安裝(zhuang)布置見圖3。
 
　　由(you)于現場灌漿(jiang)泵泵量多爲(wèi)6m³/h(100L/min),故EMF的量程選(xuan)爲100L/min,由EMF的測量(liàng)原理可知[4],其(qí)流速的下限(xiàn)由.同噪聲或(huo)偏移的信噪(zao)比S/N(信号與噪(zào)聲)來決定，上(shang)限則由測量(liàng)管内襯裏的(de)磨損和配管(guan)的經濟速度(dù)等來決定印(yin)。由于水泥漿(jiāng)液中帶有水(shuǐ)泥固體顆粒(lì),考慮到對EMF襯(chen)💛裏和電極💜的(de)磨損，選用流(liu)速≤5m/s,另一方面(mian)水泥漿液又(yòu)具有易粘附(fù)、沉澱、結垢的(de)特性,故EMF測量(liang)管🌏内的流速(sù)應不低于0.5m/s,以(yi)起到對電極(jí)和内襯的自(zì)清掃作用。一(yī)般當測量管(guǎn)内實際流速(sù)<0.1m/s時,感❄️應電動(dòng)勢已變得十(shí)💜分微弱(零點(diǎn)幾μV~幾μV),此🙇‍♀️時噪(zao)聲.的影響逐(zhú)步變爲主導(dao),甚至淹沒信(xin)号電動勢4],由(you)流速與相♋對(dui)誤差的關系(xì)圖(圖4)可知，爲(wei)了保證儀表(biǎo)的檢測精度(du),流速應大于(yu)0.5m/s.故推薦使用(yòng)流㊙️速範圍爲(wèi)0.5~5m/s.
 
　　灌漿施工時(shi)吸漿量大小(xiǎo)一般在0~100L/min,進、返(fan)漿,上EMF相應的(de)流量範圍爲(wei)30~100L/min,從流量、流速(sù)與口徑三者(zhě)關系表(表1)可(ke)知:EMF口徑選擇(ze)DN25比較合适。DN25的(de)👈測量範圍是(shì)14.72~147.18L/min,同時DN25和現場(chang)灌漿管⛹🏻‍♀️道口(kou)徑一緻,配套(tao)安裝時,不需(xu)要變徑。同時(shi)EMF的時間常數(shù)也應該🌈設置(zhì)小一些,一般(bān)在1~3s,以提高測(ce)量的靈敏度(dù)。
 
　　封孔:待灌漿(jiang)結束後,按照(zhao)施工技術要(yào)求壓漿封孔(kong)🛀🏻,無♈流👌量👌測🐉量(liang)點,故不展開(kai)讨論。
3應用注(zhu)意事項
3.1施工(gōng)工藝的影響(xiang)與處理
　　按照(zhao)循環灌漿的(de)原理,返回漿(jiāng)液要流回攪(jiǎo)拌桶,采用2台(tai)EMF分🧑🏽‍🤝‍🧑🏻别計量進(jìn)返漿管道中(zhong)漿液的流量(liàng)(如圖3所示)。然(rán)而.有些用🐉戶(hù)去掉返漿管(guǎn)上的EMF,返漿管(guan)通過一個三(san)通🌈直接接在(zai)EMF下遊的進漿(jiāng)管上,返💞回漿(jiang)液不返回攪(jiao)拌桶,采用一(yi)台EMF測量灌漿(jiāng)量'5],其結果在(zài)岩層吸漿量(liàng)很小和灌漿(jiāng)結束階💚段,漿(jiang)液流過EMF的流(liú)速很小,遠低(dī)于BMF的流速❤️下(xià)限,信噪比S/N很(hen)小,測量誤差(chà)高達50%,無法正(zheng)确計量。
3.2測量(liang)管道内附漿(jiāng)量的影響與(yu)處理
　　每次灌(guan)漿結束後,要(yào)及時清除EMF測(ce)量管内的殘(cán)餘漿液，否則(ze)水泥漿液易(yi)在測量管道(dao)内産生不同(tong)程度的膠結(jié),甚🌈至堵塞EMF測(ce)🛀🏻量管和相接(jie)的灌漿管道(dao)。EMF測量💞管内的(de)附着層會引(yǐn)起附加相對(dui)誤差△Ɛ,實踐證(zheng)明其引起的(de)誤差是很大(da)的,假定其厚(hou)度相同🙇🏻△ε由式(shi)(5)計算'6]:
 
　　水泥顆(kē)粒的σɷ和水泥(ni)漿液σf相差很(hen)大,因爲附着(zhe)水泥層電導(dao)率💜極低,當附(fù)着物有一-定(ding)厚度時△Ɛ會比(bi)較大。
3.3介質中(zhong)氣泡的影響(xiang)與處理
　　因工(gong)藝或介質本(ben)身的原因,所(suo)測液體常含(han)--些氣泡。EMF屬于(yu)✂️流速型的流(liu)量方式,氣泡(pao)在管道圓截(jié)面中所占據(ju)的面積百😄分(fèn)率,幾乎就等(děng)同于氣泡對(dui)流量測量的(de)影🤩響量[5]。此🔱外(wài)由于氣泡經(jing)過電極♊表面(miàn)存在一個摩(mo)擦過程,由此(cǐ)會産生尖峰(feng)脈沖幹擾電(dian)勢,其值🐉遠大(da)于正常的流(liú)量信号。通常(cháng)電磁流❄️量轉(zhuǎn)換器無法有(you)效地處🧑🏽‍🤝‍🧑🏻理如(rú)此的幹擾,輕(qing)者導緻測量(liang)值不穩定,嚴(yán)重時儀表根(gēn)本無法工作(zuo),--些缺乏經驗(yan)的用戶僅從(cóng)工藝的要求(qiú)出發,對EMF的安(an)裝位置沒有(yǒu)考慮防止氣(qi)泡的産生,例(lì)如有些用戶(hu)把EMF安裝在灌(guàn)漿😍泵的❤️吸入(rù)端,吸入端的(de)✌️漿液中⭐常會(huì)混入成泡狀(zhuang)流的小氣泡(pao),故EMF一般要安(an)裝在泵的排(pai)出端。EMF最好垂(chui)直安裝,漿液(ye)自下而上流(liú)動。水平安裝(zhuāng)時要使電極(ji)軸線平行于(yú)地平線,不要(yào)垂直于地平(ping)線🧡,因爲㊙️處于(yu)底部的電極(jí)易被沉積♉物(wù)覆蓋,頂部電(dian)極易被液體(ti)中偶存氣泡(pào)擦過遮住電(dian)極⛷️表面。
3.4惡劣(liè)施工現場環(huán)境的影響與(yǔ)處理
　　灌漿施(shi)工現場的環(huán)境大部分時(shí)間比較惡劣(liè),例如高溫❤️、潮(chao)❌濕高灰塵等(deng),如果EMF外殼的(de)密封不良,諸(zhū)如接線盒🔞,以(yǐ)及一些非焊(han)接氣密封結(jié)構的外殼,時(shí)間長了冷凝(níng)水和灰塵容(rong)易⛹🏻‍♀️積聚在EMF的(de)接線盒中，或(huo)透過密封不(bú)良的結合面(miàn)滲入EMF殼體中(zhong),由于EMF的🔞流量(liang)信号極其微(wēi)弱(通常是幾(jǐ)mA),冷凝水和灰(hui)塵的存在,直(zhi)接的後果是(shi)導緻EMF轉換器(qì)輸入回路阻(zǔ)抗下降，衰減(jiǎn)🚩了欲輸往放(fang)大器的流量(liàng)信号;或者是(shì)破🔱壞勵磁回(hui)路和信号回(hui)路的絕緣,将(jiang)高達幾十V的(de)勵磁電壓引(yin)入到低電勢(shì)的信号回路(lu)中,造成EMF的嚴(yán)重故障。爲了(le)避免此類故(gu)障的發生♌,可(ke)在接🈲線盒中(zhong)灌注絕緣材(cai)料,在維修和(he)調試👄EMF的時候(hòu)一-定要避免(miǎn)進水,保持接(jiē)線盒内的📧幹(gàn)燥與幹淨,使(shǐ)用中一定⭐要(yào)避免浸泡在(zài)水或漿液中(zhong)。
4結束語
　　目前(qian)我國處于一(yi)個水電開發(fa)的水泥灌漿(jiāng)量非常大，動(dong)态正确的計(jì)量水泥灌漿(jiāng)量至關重要(yao),電磁EMF以其優(you)👅點成💘爲灌☁️漿(jiang)工程流☀️量測(ce)量的儀器。在(zài)全國的許多(duō)大、中型水電(diàn)工程中取得(dé)了很好的使(shi)用效果。

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