摘要:歸(gui)納了灌漿(jiang)工程對流(liu)量儀表的(de)要求和電(dian)磁流量計(ji) 的适應性(xing);闡述了灌(guan)漿過程的(de)主要工藝(yi),如壓水試(shi)🔴驗,灌漿等(deng)對流量儀(yi)表的要求(qiu);提示應用(yong)中需注意(yi)的事項,如(ru)操作🌈工藝(yi)📐的影響,流(liu)量計測量(liang)管内附漿(jiang)量的影響(xiang)，介質中氣(qi)泡的影響(xiang)以及潮濕(shi)和高灰塵(chen)🐪的環境引(yin)起的故障(zhang)等。
0引言
　　目(mu)前我國在(zai)建的大中(zhong)型水電站(zhan)有幾十個(ge),正處在-一(yi)個水利水(shui)電建設的(de)新高潮,灌(guan)漿技術是(shi)水電建築(zhu)物地基處(chu)理常用的(de)和重要的(de)工程措施(shi),水泥的✨灌(guan)漿量非常(chang)大,例如貴(gui)州省構皮(pi)灘水電站(zhan)帷幕灌漿(jiang)323km,固結灌漿(jiang)418.9km,回填灌漿(jiang)135.4km,綜合考慮(lü)行業的㊙️特(te)殊性以及(ji)不同對象(xiang)儀表在使(shi)用、維護和(he)施工工藝(yi)的具體要(yao)求及正确(que)選用,這是(shi)保證施工(gong)質量和儀(yi)表本體正(zheng)确安全運(yun)行極🍉其重(zhong)要的工作(zuo)内容,對日(ri)後的實🈲際(ji)工作将帶(dai)來很大的(de)好處。
　　灌漿(jiang)行業施工(gong)工藝中的(de)漿液和水(shui)的流量測(ce)量非常重(zhong)🈲要💞,特别是(shi)所使用的(de)液體流量(liang)檢測儀表(biao),與一般企(qi)業有♻️所不(bu)同,有其特(te)殊要求,例(li)如要便于(yu)頻繁清洗(xi)和承受高(gao)速漿液中(zhong)顆粒的摩(mo)擦和惡劣(lie)環境等,具(ju)體如下:
(1)傳(chuan)感器測量(liang)回路簡單(dan)，沒有阻流(liu)件和容易(yi)滞流介質(zhi)🌈的部♊位;
(2)與(yu)介質接觸(chu)部件材料(liao)能承受水(shui)泥漿液中(zhong)固相顆粒(li)💔高流♌速時(shi)的摩擦力(li)與化學漿(jiang)液的腐蝕(shi)作用;
(3)具有(you)快速的響(xiang)應性能和(he)較高的測(ce)量精度;
(3)能(neng)适應現場(chang)高溫、潮濕(shi)、高灰塵的(de)惡劣施工(gong)環境。
　　在衆(zhong)多液體流(liu)量儀器産(chan)品中,電磁(ci)EMF具有測量(liang)不受流體(ti)溫度、壓力(li)、密度、黏度(du)的影響、電(dian)磁流量計(ji)内部直通(tong)光滑、.直接(jie)進行電測(ce)🚩量,響應速(su)度快、檢測(ce)部無運動(dong)部✨件,不會(hui)發生滴漏(lou)現象、計量(liang)精度高、内(nei)襯可采用(yong)聚四氟乙(yi)烯塑料和(he)氧化鋁陶(tao)瓷,具有很(hen)強的⭐抗腐(fu)蝕性等👨‍❤️‍👨優(you)點(3]，近年來(lai)已成爲灌(guan)漿工程流(liu)量測👅量的(de)首選儀器(qi)。
1工作原理(li)
　　電磁流量(liang)計(以下簡(jian)稱EMF)的工作(zuo)原理(見圖(tu)1)是基于法(fa)拉⛱️第電磁(ci)感應定律(lü)。被測介質(zhi)垂直于磁(ci)力線方向(xiang)流動,因而(er)與介🌍質流(liu)動和磁力(li)線都垂直(zhi)的方向上(shang)✂️産生一感(gan)應電動勢(shi)E
 
　　由(you)此可見，感(gan)應電動勢(shi)E與被測介(jie)質流量Q成(cheng)正比。與磁(ci)感應⁉️強度(du)B和測量内(nei)徑D有關，而(er)與其他物(wu)理參數的(de)變化無關(guan)。測量系統(tong)的💚變送器(qi)輸出E是一(yi)個微弱的(de)交變信号(hao)，其中包含(han)📐各種幹擾(rao)成分，且信(xin)号内阻變(bian)化高達幾(ji)萬Ω,因此要(yao)求轉換器(qi)是一個高(gao)輸入阻⚽抗(kang)，且能抑制(zhi)各種幹擾(rao)成分的交(jiao)流mV轉換器(qi)。将感應電(dian)動勢轉換(huan)🎯成4~20mA的統--信(xin)号。轉換器(qi)有高輸入(ru)阻抗差動(dong)放大器☔、主(zhu)放大器、正(zheng)交幹擾抑(yi)制器、相敏(min)檢波器、直(zhi)流放大器(qi)、霍爾乘💘法(fa)器等組成(cheng)，最後輸出(chu)信号電㊙️流(liu)爲
 
式中:I0爲(wei)輸出信号(hao)電流;K爲儀(yi)表常數。
2灌(guan)漿工程中(zhong)EMF的使用
　　圖(tu)2所示是灌(guan)漿過程的(de)主要工藝(yi)流程，爲在(zai)施工中進(jin)⁉️行有效的(de)控制，需對(dui)施工過程(cheng)中的水和(he)水泥漿液(ye)進行計量(liang)和控制。
 
　　鑽(zuan)孔、洗孔:灌(guan)漿施工首(shou)先要在岩(yan)層中自上(shang)而下分段(duan)進.行鑽孔(kong)，待單孔終(zhong)孔，用大量(liang)清水洗孔(kong)，至回水變(bian)清，無流量(liang)測量點，故(gu)不展開讨(tao)論。
　　簡易壓(ya)水試驗:洗(xi)孔結束，下(xia)孔口管，密(mi)封孔口，以(yi)設計要求(qiu)的壓力向(xiang)孔内送水(shui)，測定其相(xiang)應的流量(liang)值🍉，并據此(ci)計算岩體(ti)的透水率(lü)。計算結果(guo)關系到岩(yan)體♍滲透特(te)性的評價(jia)以及灌漿(jiang)成果資料(liao)整理。這一(yi)-測量點是(shi)十分重要(yao)和敏感的(de)，正确是首(shou)要🏃指标，水(shui)有一-定的(de)電導率，滿(man)足EMF的測量(liang)要求，需要(yao)重點考慮(lü)的是EMF的口(kou)徑，因爲壓(ya)水試驗和(he)灌漿用的(de)是相同♌的(de)EMF. 灌漿:壓水(shui)試驗後,灌(guan)漿泵将⭐一(yi)定水灰比(bi)(比如3:1,2:1,1:1,0.81,0.5:1)的水(shui)泥漿液壓(ya)送到孔中(zhong)，--部🧡分進入(ru)裂隙而擴(kuo)散,餘下的(de)漿液經回(hui)漿管返出(chu)孔外,流回(hui)到漿液攪(jiao)拌機中⭕,在(zai)規⭕定的壓(ya)力下,當注(zhu)入率不大(da)于0.4L/min時,繼續(xu)灌注30min;或不(bu)大于1L/min,繼續(xu)灌注60min,灌漿(jiang)可以結束(shu)。每台鑽孔(kong)設備都需(xu)要兩台🥰EMF分(fen)别記錄進(jin)、返漿流量(liang),灌漿量就(jiu)等于進漿(jiang)量減去返(fan)漿量,現場(chang)管線與EMF安(an)裝布🈲置見(jian)👌圖3。
 
　　由于現(xian)場灌漿泵(beng)泵量多爲(wei)6m³/h(100L/min),故EMF的量程(cheng)選爲100L/min,由EMF的(de)測量♉原理(li)可知[4],其流(liu)速的下限(xian)由.同噪聲(sheng)或偏移的(de)信噪比S/N(信(xin)号與噪聲(sheng))來㊙️決定，上(shang)限則由測(ce)量管内襯(chen)裏的磨損(sun)和配管的(de)經濟速度(du)等來決定(ding)印。由于水(shui)泥🌈漿液中(zhong)帶有水泥(ni)固體顆粒(li),考慮到對(dui)EMF襯裏和電(dian)極的磨損(sun)，選用流速(su)≤5m/s,另一方💜面(mian)水泥漿液(ye)又具有易(yi)粘附、沉澱(dian)、結垢🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的特(te)性,故EMF測量(liang)管内的流(liu)速應不低(di)于0.5m/s,以起到(dao)對♍電極和(he)内襯的🏃自(zi)清掃作🚩用(yong)。一般當測(ce)量管内實(shi)際流速<0.1m/s時(shi),感應電動(dong)勢已變得(de)十分微弱(ruo)(零點幾μV~幾(ji)μV),此時噪聲(sheng).的影響逐(zhu)步變爲主(zhu)導,甚至淹(yan)沒㊙️信号電(dian)動勢4],由流(liu)👄速與相❓對(dui)誤差的關(guan)系圖(圖4)可(ke)知🆚，爲了保(bao)證儀表的(de)檢測精度(du),流速應大(da)于0.5m/s.故推薦(jian)使用流速(su)範圍爲0.5~5m/s.
 
　　灌(guan)漿施工時(shi)吸漿量大(da)小一般在(zai)0~100L/min,進、返漿,上(shang)EMF相應的流(liu)✏️量🚶‍♀️範圍爲(wei)30~100L/min,從流量、流(liu)速與口徑(jing)三者關系(xi)表(表1)可知(zhi):EMF口徑選擇(ze)DN25比較合适(shi)。DN25的測量範(fan)圍是14.72~147.18L/min,同時(shi)DN25和現場灌(guan)漿管道口(kou)徑一緻,配(pei)套安裝時(shi),不需要變(bian)徑。同時EMF的(de)時間常數(shu)也應該⭐設(she)置小一些(xie),一般在1~3s,以(yi)提高測量(liang)的靈敏度(du)。
 
　　封孔:待灌(guan)漿結束後(hou),按照施工(gong)技術要求(qiu)壓漿封孔(kong)⛱️,無流量測(ce)量點,故不(bu)展開讨論(lun)。
3應用注意(yi)事項
3.1施工(gong)工藝的影(ying)響與處理(li)
　　按照循環(huan)灌漿的原(yuan)理,返回漿(jiang)液要流回(hui)攪拌桶,采(cai)用2台EMF分别(bie)計量進返(fan)漿管道中(zhong)漿液的流(liu)量(如圖3所(suo)示)。然而.有(you)些用戶去(qu)💚掉返漿管(guan)上的EMF,返漿(jiang)管通過一(yi)個三通直(zhi)接接在EMF下(xia)遊的進漿(jiang)管上,返回(hui)漿液不返(fan)回攪拌桶(tong),采用一台(tai)EMF測量灌漿(jiang)♋量'5],其結果(guo)在岩層吸(xi)漿量很小(xiao)和灌漿結(jie)束階段,漿(jiang)液流過💘EMF的(de)流速很小(xiao),遠低于BMF的(de)流速下限(xian),信噪比S/N很(hen)小,測量誤(wu)差高💃🏻達50%,無(wu)法正确計(ji)量。
3.2測量管(guan)道内附漿(jiang)量的影響(xiang)與處理
　　每(mei)次灌漿結(jie)束後,要及(ji)時清除EMF測(ce)量管内的(de)殘餘漿液(ye)，否則水泥(ni)漿液易在(zai)測量管道(dao)内産生不(bu)同程度的(de)膠結,甚📱至(zhi)堵塞EMF測量(liang)管和相接(jie)的灌漿管(guan)道。EMF測量管(guan)内的💔附着(zhe)層會引起(qi)附加相🎯對(dui)誤差△Ɛ,實踐(jian)證明其引(yin)起的誤差(cha)是很大的(de),假定其厚(hou)度相同△ε由(you)式(5)計算🙇‍♀️'6]:
 
　　水(shui)泥顆粒的(de)σɷ和水泥漿(jiang)液σf相差很(hen)大,因爲附(fu)着水泥層(ceng)電導🌈率極(ji)低,當附着(zhe)物有一-定(ding)厚度時△Ɛ會(hui)比較大。
3.3介(jie)質中氣泡(pao)的影響與(yu)處理
　　因工(gong)藝或介質(zhi)本身的原(yuan)因,所測液(ye)體常含--些(xie)氣泡。EMF屬于(yu)流☁️速型的(de)流量方式(shi),氣泡在管(guan)道圓截面(mian)中所占據(ju)的面積百(bai)分率,幾乎(hu)就等同于(yu)氣泡對流(liu)量測🆚量的(de)影響量[5]。此(ci)外由于💚氣(qi)泡經過電(dian)極表面存(cun)在一個摩(mo)擦過程,由(you)此會産生(sheng)尖峰脈沖(chong)幹擾電勢(shi),其值㊙️遠大(da)于正常的(de)流量信号(hao)💃🏻。通常電磁(ci)流量轉換(huan)器無📞法有(you)效地處理(li)如此的幹(gan)擾,輕👉者導(dao)緻測量值(zhi)不穩定,嚴(yan)重時🌂儀表(biao)根本無法(fa)工作,--些缺(que)乏經驗的(de)用戶僅從(cong)工藝的要(yao)求出發,對(dui)EMF的安裝位(wei)置沒有考(kao)慮防止氣(qi)泡的🔴産生(sheng),例如有㊙️些(xie)用戶把EMF安(an)裝在灌漿(jiang)泵的吸入(ru)端,吸入端(duan)的漿液中(zhong)常會混入(ru)成泡狀流(liu)的小氣泡(pao),故EMF一般要(yao)安裝在泵(beng)的排出端(duan)。EMF最好垂直(zhi)安裝,漿液(ye)自下而上(shang)流動。水平(ping)安裝時要(yao)使電極軸(zhou)線平行于(yu)地平🐕線,不(bu)要垂直于(yu)地平線,因(yin)爲處于底(di)部的電極(ji)易被沉積(ji)物覆蓋,頂(ding)部電極易(yi)被液體中(zhong)偶存氣泡(pao)擦過遮住(zhu)電極表面(mian)。
3.4惡劣施工(gong)現場環境(jing)的影響與(yu)處理
　　灌漿(jiang)施工現場(chang)的環境大(da)部分時間(jian)比較惡劣(lie),例如高溫(wen)、潮☀️濕高灰(hui)塵等,如果(guo)EMF外殼的密(mi)封不良,諸(zhu)如接線盒(he),以及一些(xie)非焊接氣(qi)密封結構(gou)的外殼,時(shi)間長了冷(leng)凝水和灰(hui)塵容易積(ji)聚在EMF的接(jie)線盒中，或(huo)透過密封(feng)不良的結(jie)合面滲入(ru)EMF殼體中,由(you)于EMF的流量(liang)信号極其(qi)微弱(通常(chang)是幾mA),冷凝(ning)水和灰塵(chen)的存在,直(zhi)接的🥵後果(guo)是導緻EMF轉(zhuan)換器輸入(ru)回路阻抗(kang)下降，衰減(jian)了欲輸往(wang)放大器的(de)流量信号(hao);或者是破(po)壞勵磁回(hui)路和信号(hao)回路的絕(jue)緣,将高達(da)幾十V的勵(li)磁電壓引(yin)入到低電(dian)勢的信号(hao)回路中💘,造(zao)成EMF的嚴重(zhong)故障。爲了(le)🌍避免🐕此類(lei)故障的發(fa)生,可在接(jie)線盒中灌(guan)注絕緣材(cai)料,在🐇維修(xiu)和調試EMF的(de)時候一-定(ding)要避免進(jin)水,保持接(jie)線盒🌍内的(de)幹燥與幹(gan)淨,使用中(zhong)一定要避(bi)免浸泡在(zai)水或漿液(ye)中。
4結束語(yu)
　　目前我國(guo)處于一個(ge)水電開發(fa)的水泥灌(guan)漿量非常(chang)大♍，動⚽态正(zheng)确💃🏻的計量(liang)水泥灌漿(jiang)量至關重(zhong)要,電磁EMF以(yi)其優點成(cheng)爲灌漿工(gong)程流量測(ce)量的儀器(qi)。在全國的(de)⛹🏻‍♀️許多大、中(zhong)型水電工(gong)程🚶中取得(de)了很好的(de)使用效果(guo)。

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