电磁流量计在灌浆工程中的研究与应用

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，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 工作原理

电磁流量计的原理(见图1)是基于法拉第电磁感应定律。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

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，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。 [p]

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，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，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△ε，践诺证实其引起的污点是很大的，假定其厚度雷同，△ε由式(5)

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，△ε会对比大。(end)