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简述智能电磁流量计在灌浆工程中的研究与应用

如今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,灌浆技术是水电建造物地基处置常用的和重要的工程门道,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,凝结灌浆418.9km,回填灌浆135.4km2,归纳琢磨职业的特别性以及不一目标仪器熟行使、确保和竣工工艺的具体央求及正确选用,这是确保竣工质量和仪器实质正确平安运转极其重要的就事内容,对日后的实际就事将带来很大的益处。灌浆职业竣工工艺中的浆液和水的流量检测卓殊重要,非但凡所行使的液体流量检测仪器,与平平企业有所不一,有其特别央求,例如要便于屡次清洗和遭受高速浆液中颗粒的冲突和狠毒环境等?2,具体如下:
 
(1)传感器检测回路简单,没有阻流件和简单滞流介质的部位;
 
(2)与介质交兵部件材料能遭受水泥浆液中固相颗粒在高流速时的冲突力与化学浆液的蜕化功用;
 
(3)无缺快速的呼应功用和较高的检测精度;
 
(4)能适应现场高温、湿润、高尘埃的狠毒竣工环境。在粘稠液体流量仪器产品中,电磁EMF无缺检测不受流体温度、压力、密度、黏度的影响、电磁流量计内部直通滑润、直接进行电检测,呼应速度快、检测部无营谋部件,不会发生滴漏体面、计量精度高、内衬可采用聚四氟乙烯塑料和氧化铝陶瓷,无缺很强的抗蜕化性等优处[3]3,近年来已成为灌浆工程流量检测的首选仪器。
 
1 作业原理
 
智能电磁流量计的原理(见图1)是根据法拉第电磁感应定律。被测介质笔直于磁力线倾向活动,因而与介质活动和磁力线都笔直的偏进取发生一感应电动势E
 
式中:E为电动势,V;丑为磁感应强度,T;D为检测管内径,m;移为被测介质的均匀流速,m/s.被测介质的体积流量Q为
 
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。与感应强度曰和检测内径D有关,而与其他物理参数的革新无关。检测编制的变送器输出E是一个懦弱的交变信号,其间包孕各种扰攘成分,且信号内阻革新高达几万Q,因而央求转换器是一个高输入阻抗,且能贬抑各种扰攘成分的交流mV转换器。将感应电动势转换成4—20mA的归并信号。转换器有高输入阻抗差动放大器、主放大器、正交扰攘贬抑器、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为仪器常数。2灌浆工程中EMF的行使图2所示是灌浆进程的首要工艺流程,为在竣工中进行适用的控制,需对竣工进程中的水和水泥浆液进行计量和控制。
钻孔、洗孔:灌浆竣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,无流量检测点,故不放宽谈论。撙节压水试验:洗孔收场,下孔口管,密封孔口,以规划央求的压力向孔内送水,测定其相应的流量值,并据此策划岩体的透水率。策划效果联络到岩体进入特质的评价以及灌浆效果材料整治。这一检测点是非常重要和敏锐的,准确是重要目标,水有必需的电导率,满意EMF的检测央求,须要要点琢磨的是EMF的口径,由于压水试验和灌浆用的是相同的EMIr.灌浆:压水试验后,灌浆泵将必需水灰比(比方3:l,2:1,1:1,O.8:l,O.5:1)的水泥浆液压送到孔中,一部分抵达裂隙而翻开,余下的浆液经回浆管返出孔外,流回到浆液拌和机中,在端方的压力下,当注入率不大于0.4L/nfin时,接连灌注30nfin;或不大于1L/n"fin,接连灌注60rffm,灌浆可以收场。每台钻孔配备都须要两台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装置组织见图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的检测原理可知,其流速的下限由同噪声或偏移的信噪比S/N(信号与噪声)来抉择,上限则由检测管内面料的磨损和配管的经济速度等来抉择旧J。由于水泥浆液中带有水泥固体颗粒,琢磨到对EMF面料和电极的磨损,选用流速≤5m/s,另一方面水泥浆液又无缺易粘附、沉积、结垢的特质,故EMF检测管内的流速应不低于O.5m/s,以起到对电极和内衬的自打扫功用。平平当检测管内实际流速0.1m/s时,感应电动势已变得非常懦弱(零点几∥一几∥),此刻噪声的影响逐渐变为主导,乃至并吞信号电动势,由流速与相对污点的联络图(图4)可知,为了确保仪器的检测精度,流速应大于O.5m/s.故推荐行使流速范畴为O.5。5m/s.
 
灌浆竣工时吸浆量大小平平在0.100L/min,进、返浆上EMF相应的流量范畴为30—100L/min,从流量、流速与口径三者联络表(表1)可知:EMF口径挑选DN25比照契合。DN25的检测范畴是14.72—147.18L/min,一起DN25和现场灌浆管道口径不异,配套装置时,不须要变径。一起EMF的韶光常数也理应建立小一些,平平在l一3s,以升高检测的疾速度。
 
封孔:待灌浆收场后,按照竣工技术央求压浆封孔,无流量检测点,故不放宽谈论。
 
3使用重视事项
 
3.1竣工工艺的影响与处置
 
按照循环灌浆的原理,回来浆液要流回拌和桶,采用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,返浆管甘心容许一个三通直接接在EMF低能的进浆管上,回来浆液不回来拌和桶,采用一台EMF检测灌浆量[5】,其效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,检测污点高达50%,无法精准计量。
 
3.2检测管道内附浆量的影响与处置
 
一贯灌浆收场后,要按时肃除EMF检测管内的残存浆液,不然水泥浆液易在检测管道内发生不一水平的胶结,乃至壅闭咖检测管和秉承的灌浆管道。F2vIF检测管内的附着层会引起附加相对污点△ε,践诺证实其引起的污点是很大的,假定其厚度相同,△ε由式(5)
 
式中:%、诊别为附着物和检测溶液的电导率;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,由于附着水泥层电导率极低,当附着物有必需厚度时,△ε会比照大。(end)

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