摘要:歸(gui)納了灌(guàn)漿工程(chéng)對流量(liàng)儀表的(de)要求和(hé)電磁流(liu)量計 的(de)适應性(xìng);闡述了(le)灌漿過(guò)程的主(zhǔ)要工藝(yi),如壓水(shuǐ)試驗,灌(guan)漿等對(duì)流量儀(yi)表的要(yào)求;提示(shi)應用中(zhōng)需注意(yi)的事🐪項(xiang),如操作(zuò)工藝的(de)影響,流(liú)量計測(ce)量管内(nèi)附漿量(liàng)的影響(xiǎng)，介質✍️中(zhong)氣泡🤟的(de)影響以(yǐ)及潮🌐濕(shi)和高灰(hui)塵的環(huán)境引起(qi)的故障(zhang)等。
0引言(yan)
　　目前我(wǒ)國在建(jian)的大中(zhōng)型水電(dian)站有幾(ji)十個,正(zhèng)處在-一(yī)個✊水☔利(lì)水電建(jiàn)設的新(xīn)高潮,灌(guàn)漿技術(shu)是水電(dian)建築物(wù)地基🧡處(chù)理常用(yòng)的和重(zhong)要的工(gong)程措施(shi),水泥的(de)灌漿量(liang)非常大(dà),例如貴(guì)州省構(gòu)✂️皮灘水(shuǐ)電站帷(wéi)幕灌漿(jiang)323km,固結灌(guàn)漿418.9km,回填(tián)灌漿135.4km,綜(zong)合考慮(lǜ)行業的(de)特殊性(xing)以及不(bu)同對象(xiàng)儀表在(zai)使用、維(wei)護和施(shi)工工藝(yi)的具體(tǐ)要求及(ji)正确選(xuǎn)用,這是(shì)保證施(shi)工質量(liang)和儀表(biao)本體正(zheng)确安全(quan)運行極(jí)其重要(yào)的工作(zuò)内容,對(duì)日後的(de)實♋際🤞工(gōng)作将帶(dài)來很大(da)的好處(chu)。
　　灌漿行(hang)業施工(gōng)工藝中(zhōng)的漿液(yè)和水的(de)流量測(cè)量非常(chang)🔞重要,特(tè)别☔是所(suo)使用的(de)液體流(liú)量檢測(cè)儀表,與(yǔ)一般企(qǐ)業有所(suo)不同,有(yǒu)其特殊(shū)要求,例(li)如要便(bian)于頻繁(fan)清洗和(hé)承受高(gāo)速漿液(ye)中顆粒(li)的摩擦(cā)和惡劣(lie)環境等(děng),具體如(rú)下:
(1)傳感(gǎn)器測量(liang)回路簡(jiǎn)單，沒有(you)阻流件(jian)和容易(yì)滞流介(jiè)🚶質的🛀🏻部(bù)位;
(2)與介(jiè)質接觸(chu)部件材(cai)料能承(chéng)受水泥(ni)漿液中(zhong)固相顆(ke)粒㊙️高流(liu)♉速時的(de)摩擦力(li)與化學(xue)漿液的(de)腐蝕作(zuo)用;
(3)具有(yǒu)快速的(de)響應性(xing)能和較(jiao)高的測(ce)量精度(du);
(3)能适應(yīng)現場高(gao)溫、潮濕(shi)、高灰塵(chen)的惡劣(liè)施工環(huan)境。
　　在衆(zhōng)多液體(tǐ)流量儀(yí)器産品(pǐn)中,電磁(cí)EMF具有測(cè)量不受(shòu)流🌍體溫(wēn)度、壓力(lì)、密度、黏(nian)度的影(ying)響、電磁(cí)流量計(jì)内部直(zhi)通🔴光滑(hua)、.直接進(jìn)行🔱電測(cè)量,響應(ying)速度快(kuài)、檢測部(bù)無運動(dong)部件,不(bú)會發生(sheng)滴漏現(xiàn)象、計量(liang)精度高(gao)、内襯可(ke)采用聚(jù)四🚶‍♀️氟乙(yǐ)烯塑料(liao)和氧化(huà)鋁陶瓷(ci),具有很(hen)強的抗(kàng)腐蝕性(xing)等優點(diǎn)(3]，近年來(lái)已成爲(wèi)灌漿工(gōng)程流量(liang)測量的(de)首選儀(yi)器。
1工作(zuo)原理
　　電(diàn)磁流量(liang)計(以下(xià)簡稱EMF)的(de)工作原(yuán)理(見圖(tu)1)是基于(yú)法拉第(dì)電磁感(gan)應定律(lü)。被測介(jie)質垂直(zhí)于磁力(li)線方向(xiàng)流動,因(yīn)而與介(jiè)質流動(dong)和磁力(lì)線都垂(chui)直的方(fang)向上産(chan)生一♍感(gan)應電💁動(dong)勢E
 
　　由此可(ke)見，感應(ying)電動勢(shi)E與被測(cè)介質流(liu)量Q成正(zhèng)比。與磁(cí)感應🤟強(qiáng)🚩度B和測(ce)量内徑(jing)D有關，而(ér)與其他(tā)物理參(can)數的變(biàn)⁉️化無關(guān)。測量系(xi)🌈統的變(bian)送器輸(shū)出E是一(yi)個微弱(ruò)的交變(bian)信号，其(qí)中包含(hán)🈲各種幹(gàn)擾成分(fèn)，且信号(hào)内阻變(bian)化高達(da)幾萬Ω,因(yīn)此要求(qiu)轉換器(qi)是一個(ge)高輸入(ru)阻抗，且(qiě)能抑制(zhì)各種幹(gàn)擾成🤟分(fen)的交流(liu)mV轉換器(qi)。将感應(ying)電動勢(shi)轉換成(cheng)4~20mA的統--信(xìn)号。轉換(huàn)器有高(gāo)輸入阻(zu)抗差🐅動(dòng)放大器(qì)、主放大(dà)器、正交(jiao)幹擾抑(yì)制器、相(xiang)敏檢波(bo)器、直流(liú)放大器(qì)、霍爾乘(chéng)法器等(deng)組成，最(zui)後輸出(chu)信号電(dian)流爲
 
式(shi)中:I0爲輸(shu)出信号(hao)電流;K爲(wèi)儀表常(cháng)數。
2灌漿(jiang)工程中(zhong)EMF的使用(yong)
　　圖2所示(shì)是灌漿(jiāng)過程的(de)主要工(gong)藝流程(cheng)，爲在施(shi)工中進(jìn)行有效(xiao)的控制(zhi)，需對施(shi)工過程(chéng)中的水(shui)和水泥(ni)漿液進(jin)行計量(liang)和控制(zhi)。
 
　　鑽孔、洗(xǐ)孔:灌漿(jiang)施工首(shǒu)先要在(zai)岩層中(zhōng)自上而(ér)下分段(duàn)進.行鑽(zuàn)孔，待單(dan)孔終孔(kong)，用大量(liang)清水洗(xi)孔，至回(huí)水♍變清(qing)，無流量(liang)測💋量點(diǎn)，故不展(zhan)開讨論(lùn)。
　　簡易壓(ya)水試驗(yan):洗孔結(jié)束，下孔(kǒng)口管，密(mì)封孔口(kou)，以設計(ji)👨‍❤️‍👨要求的(de)壓力向(xiang)孔内送(song)水，測定(ding)其相應(ying)的流量(liàng)值，并據(jù)💃🏻此計算(suan)岩體的(de)透水率(lü)。計算結(jié)果關系(xì)到岩體(tǐ)滲透特(tè)性的評(ping)價以及(ji)灌漿成(cheng)果資料(liào)整理。這(zhe)一-測量(liàng)點是十(shi)🔴分重要(yao)和敏感(gan)的，正确(que)是首要(yao)指标，水(shui)有一-定(ding)的電導(dao)率，滿足(zú)EMF的測量(liàng)要求，需(xu)要重點(dian)考慮的(de)🤩是EMF的口(kou)徑，因爲(wei)壓水試(shì)驗和灌(guan)🌈漿用的(de)是相同(tóng)的EMF. 灌漿(jiāng):壓水試(shi)驗後,灌(guàn)漿泵将(jiāng)✏️一定水(shui)灰比(比(bǐ)如3:1,2:1,1:1,0.81,0.5:1)的水(shuǐ)泥漿液(yè)壓送到(dao)孔中，--部(bu)分進入(rù)裂隙而(ér)擴散🔞,餘(yu)下的漿(jiang)液經回(hui)漿管返(fan)出孔外(wài),流回到(dào)漿液攪(jiǎo)拌機中(zhong),在規定(dìng)的壓力(lì)下,當注(zhu)入率不(bú)大于0.4L/min時(shí),繼續灌(guan)注30min;或不(bu)大✂️于1L/min,繼(jì)續灌注(zhù)60min,灌漿可(kě)以結束(shu)。每台鑽(zuan)孔設備(bèi)都需要(yao)兩台EMF分(fen)别記錄(lu)進、返漿(jiāng)流🆚量,灌(guàn)漿🍓量就(jiù)等于進(jìn)漿量減(jiǎn)去返漿(jiang)💞量,現場(chǎng)管線與(yu)EMF安裝布(bu)置見圖(tú)3。
 
　　由于現(xian)場灌漿(jiang)泵泵量(liàng)多爲6m³/h(100L/min),故(gu)EMF的量程(cheng)選爲100L/min,由(yóu)EMF的測量(liang)原理可(ke)知[4],其流(liu)速的下(xià)限由.同(tong)噪聲或(huò)偏移的(de)信🌈噪比(bi)🈲S/N(信号與(yu)噪聲)來(lai)決定♍，上(shàng)限則由(yóu)測量管(guǎn)内襯裏(li)的磨損(sun)和配管(guan)的經濟(ji)🥵速度等(děng)🤞來決定(dìng)印。由于(yu)水泥漿(jiāng)液中帶(dài)有水泥(ní)固體顆(ke)粒,考慮(lü)到對EMF襯(chen)🍉裏和電(diàn)極的磨(mó)損，選用(yòng)🈲流速≤5m/s,另(lìng)一方面(miàn)水泥漿(jiāng)液又具(ju)有易粘(zhan)附、沉澱(diàn)、結垢的(de)📞特性,故(gù)EMF測量管(guan)内的流(liú)速應不(bu)🈚低于0.5m/s,以(yi)起到對(duì)電極和(hé)内襯的(de)自清掃(sao)作用。一(yī)般當測(ce)量🐕管内(nèi)實際流(liú)速<0.1m/s時,感(gan)應電動(dong)勢已變(bian)得十分(fen)微弱(零(ling)點幾μV~幾(jǐ)μV),此時噪(zào)聲.的影(ying)響逐步(bù)變爲主(zhu)導,甚至(zhi)淹沒信(xin)号電動(dong)勢4],由流(liu)速與相(xiang)對誤差(cha)的關系(xì)圖(圖4)可(ke)知，爲了(le)保證儀(yí)表的檢(jian)測精度(dù),流速應(yīng)大于0.5m/s.故(gu)推薦使(shi)用流🔱速(su)範圍爲(wèi)0.5~5m/s.
 
　　灌漿施(shī)工時吸(xī)漿量大(dà)小一般(ban)在0~100L/min,進、返(fǎn)漿,上EMF相(xiang)應的流(liú)量範圍(wei)爲30~100L/min,從流(liú)量、流速(sù)與口徑(jìng)三者關(guan)系表(表(biao)1)可👣知:EMF口(kǒu)徑選擇(zé)DN25比😍較合(he)适。DN25的測(ce)量範圍(wei)是14.72~147.18L/min,同時(shi)DN25和現場(chang)灌漿管(guǎn)道口徑(jing)一緻,配(pèi)套安裝(zhuang)時,不需(xū)要變徑(jing)。同時EMF的(de)時間常(cháng)數也應(yīng)該設置(zhì)小一些(xie),一般在(zài)🥵1~3s,以提高(gao)測量的(de)靈敏度(dù)💋。
 
　　封孔:待(dài)灌漿結(jié)束後,按(an)照施工(gōng)技術要(yào)求壓漿(jiāng)封孔,無(wu)✊流量測(cè)量☔點,故(gù)不展開(kai)讨論。
3應(yīng)用注意(yì)事項
3.1施(shi)工工藝(yì)的影響(xiang)與處理(lǐ)
　　按照循(xún)環灌漿(jiāng)的原理(lǐ),返回漿(jiang)液要流(liú)回攪拌(ban)桶,采用(yong)2台EMF分别(bie)計量進(jin)返漿管(guan)道中漿(jiāng)液的流(liú)量(如圖(tú)3所🐇示)。然(rán)而.有些(xie)用戶去(qù)掉返漿(jiāng)管上的(de)EMF,返漿管(guan)通過一(yī)個三通(tōng)直接接(jiē)在EMF下遊(yóu)的進漿(jiang)🌈管上,返(fǎn)回漿液(yè)不返回(hui)攪拌桶(tong)💚,采用一(yī)台EMF測量(liàng)灌漿量(liang)'5],其結果(guǒ)在岩層(céng)吸漿量(liang)很小和(he)灌漿結(jié)束階段(duan),漿液流(liú)過EMF的流(liu)速很小(xiǎo),遠低于(yu)BMF的流速(sù)💰下限,信(xin)噪比S/N很(hen)👨‍❤️‍👨小,測量(liàng)誤差高(gao)♌達50%,無法(fa)正确計(ji)量。
3.2測量(liàng)管道内(nei)附漿量(liàng)的影響(xiang)與處理(li)
　　每次灌(guàn)漿結束(shù)後,要及(ji)時清除(chú)EMF測量管(guan)内的殘(can)餘漿液(yè)，否則✍️水(shui)泥漿液(yè)易在測(cè)量管道(dào)内産生(shēng)不同程(chéng)度的膠(jiāo)結,甚至(zhi)堵塞EMF測(ce)🏃‍♀️量管和(he)相接的(de)灌漿管(guǎn)道。EMF測量(liang)管内的(de)附着層(céng)會引起(qǐ)附加相(xiàng)對誤差(cha)△Ɛ,實踐證(zheng)明其❄️引(yǐn)起的誤(wù)差是很(hen)大的,假(jia)定其厚(hòu)度相同(tong)△ε由式(5)計(ji)算'6]:
 
　　水泥(ní)顆粒的(de)σɷ和水泥(ni)漿液σf相(xiàng)差很大(da),因爲附(fù)着水泥(ni)層電🔆導(dao)率💞極✂️低(dī),當附着(zhe)物有一(yi)-定厚度(dù)時△Ɛ會比(bǐ)較大。
3.3介(jiè)質中氣(qi)泡的影(ying)響與處(chu)理
　　因工(gong)藝或介(jie)質本身(shēn)的原因(yin),所測液(ye)體常含(hán)--些氣泡(pào)。EMF屬于流(liú)速💘型的(de)流量方(fāng)式,氣泡(pào)在管道(dao)圓截面(mian)中所占(zhàn)據🔞的面(mian)‼️積百分(fen)率,幾乎(hū)就等同(tóng)于氣泡(pao)對流量(liang)測量的(de)影響量(liàng)[5]。此外由(you)于👈氣泡(pào)經👨‍❤️‍👨過電(dian)極表面(miàn)存在一(yī)個摩擦(ca)過程,由(you)此會☂️産(chǎn)生尖峰(feng)脈沖幹(gan)擾電勢(shì),其值遠(yuǎn)大于正(zhèng)常的流(liu)量信号(hào)。通常電(diàn)磁流量(liàng)轉換器(qi)無☁️法有(you)效地處(chù)理如此(cǐ)的幹擾(rao),輕者導(dao)緻測量(liàng)值不穩(wěn)定,嚴重(zhong)時儀表(biao)根本無(wu)法工作(zuò),--些缺乏(fá)經驗的(de)用戶僅(jin)從工藝(yì)的要求(qiú)出發,對(dui)EMF的安裝(zhuang)位置沒(mei)有考慮(lü)防止氣(qì)泡的📧産(chǎn)生,例如(ru)有些用(yong)戶✏️把EMF安(ān)裝在灌(guàn)漿泵的(de)🌈吸入端(duān),吸入端(duān)的漿液(ye)中常會(huì)混入成(chéng)泡狀流(liu)的小🐕氣(qì)泡,故EMF一(yi)般要安(ān)裝在泵(beng)的排出(chu)端。EMF最好(hao)垂直安(an)裝,漿液(yè)💘自下而(er)上流動(dong)。水平安(an)裝時要(yao)使電極(jí)軸線平(píng)行于地(di)平線,不(bú)要垂直(zhi)于地平(ping)線🐇,因爲(wèi)處于底(dǐ)部的電(diàn)極易被(bei)沉積物(wu)覆蓋,頂(dǐng)部電極(jí)易被液(yè)體中偶(ǒu)存氣泡(pao)擦過遮(zhē)住電極(jí)表面。
3.4惡(e)劣施工(gong)現場環(huán)境的影(yǐng)響與處(chù)理
　　灌漿(jiang)施工現(xiàn)場的環(huán)境大部(bu)分時間(jian)比較惡(è)劣,例如(ru)高🔞溫、潮(chao)濕高灰(hui)塵等,如(rú)果EMF外殼(ké)的密封(feng)不良,諸(zhu)如接線(xian)盒⚽,以及(ji)一些非(fēi)焊♻️接氣(qì)密封結(jie)構的外(wài)殼,時間(jian)長了冷(lěng)凝水和(he)灰塵容(rong)易積聚(ju)在😍EMF的接(jie)線㊙️盒中(zhōng)，或透過(guo)密封不(bú)良的結(jie)合面滲(shèn)入EMF殼體(tǐ)中,由于(yu)EMF的流量(liang)信号極(ji)其微弱(ruò)(通♍常是(shì)幾mA),冷凝(ning)水和灰(huī)塵的存(cún)在,直接(jiē)的後果(guǒ)是導緻(zhì)🔴EMF轉換器(qì)輸入回(huí)路阻抗(kang)下降，衰(shuai)減🍉了欲(yu)輸往放(fàng)大器的(de)流量信(xìn)号;或者(zhe)是破壞(huai)勵磁回(hui)路和信(xìn)号回路(lu)的絕緣(yuán),将高達(dá)幾十V的(de)勵磁電(dian)壓引入(ru)到低電(diàn)勢的信(xìn)号回路(lu)中⭐,造成(cheng)EMF的嚴重(zhòng)故障。爲(wei)了避免(miǎn)此類故(gù)障的發(fā)生,可在(zài)接線盒(he)中灌注(zhù)絕💋緣材(cai)料,在維(wéi)修和調(diào)試EMF的時(shi)候一-定(dìng)要避免(mian)進水,保(bao)持接線(xiàn)盒⭐内的(de)幹燥與(yǔ)幹淨,使(shǐ)用中一(yī)定要避(bì)免浸泡(pào)在水或(huò)漿液中(zhong)。
4結束語(yǔ)
　　目前我(wo)國處于(yú)一個水(shui)電開發(fā)的水泥(ní)灌漿量(liàng)非常大(da)，動态正(zhèng)确的計(jì)量水泥(ni)灌漿量(liàng)至關重(zhòng)要,電磁(ci)EMF以其優(you)點成爲(wei)灌漿工(gong)🚶‍♀️程流量(liàng)測量的(de)儀器。在(zai)全國的(de)許多大(da)、中型水(shui)電工程(chéng)中取得(dé)了很好(hǎo)的使用(yòng)效果。

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