摘(zhāi)要:爲了保證凍(dòng)結工(gōng)程的實際(jì)效果，采用電磁(cí)流量計
能(néng)夠(gòu)實(shí)現對(duì)鹽水流量(liàng)的實時監(jiān)測與控制(zhì)。闡述了電磁流量計的測(cè)量原理、結構(gòu)以及特點,明确了安裝技術要求以及(jí)誤差(chà)消除(chú)措(cuò)施。
0引(yǐn)言
在凍(dòng)結工程(chéng)中，爲保(bǎo)證凍結壁均勻(yún)發展(zhǎn),要求(qiú)各凍(dòng)結孔(kǒng)鹽水流量(liàng)均衡。在(zài)井筒凍(dòng)結工程中(zhōng),普遍具有孔數(shù)少、孔(kǒng)深長且統一的(de)特點,通常都是進(jìn)行(háng)單孔鹽水(shuǐ)循環(huán)。由于各孔(kǒng)深度一緻,在鹽(yán)水幹管(guǎn)中(zhōng)安裝(zhuāng)電磁流量計以監(jiān)測鹽水(shuǐ)總流(liú)量，采(cǎi)用串接機(jī)械水表的(de)方式測量(liàng)單(dān)孔流量(liàng),在凍(dòng)結孔(kǒng)回水(shuǐ)管上安設溫度(dù)測點，根(gēn)據各孔回水(shuǐ)溫度的高(gāo)低對(duì)比，來判斷單孔(kǒng)鹽水流量(liàng)是否均衡(héng)。然而(ér)，鹽水(shuǐ)流量變化時,回(huí)水溫度往往滞(zhì)後(hòu)反(fǎn)應，而(ér)機械水表會影響鹽水(shuǐ)的正常(cháng)流動,隻能(néng)作爲臨時(shí)測量手段(duàn):?。
随着人工(gōng)凍結(jié)技術(shù)越來越多(duō)的應用(yòng)于大型地鐵隧道(dào)施工(gōng)，凍結(jié)設計呈現(xiàn)孔數(shù)多(duō)、孔深短(duǎn)且長短不一的(de)趨勢,并且通常(cháng)會将幾(jǐ)個(gè)凍結(jié)孔串(chuàn)連成組進(jìn)行鹽(yán)水循環,由(yóu)于各組(zǔ)凍.結孔(kǒng)總延(yán)米數(shù)很難(nán)保持一(yī)-緻，往往需要對各(gè)組流(liú)量進行(háng)平衡調(diào)整。在市(shì)政(zhèng)凍結(jié)工程(chéng)中,除了鹽(yán)水幹管,還需要(yào)在分(fèn)組凍結孔(kǒng)管路中(zhōng)安(ān)裝電(diàn)磁流量(liàng)計，以對分(fèn)組鹽水流量(liàng)進行(háng)持(chí)續的正(zhèng)确監測。
本文對電磁流量計在(zài)市政凍結(jié)工程分組鹽(yán)水(shuǐ)流量(liàng)監測(cè)中的應用,結合電磁(cí)流量(liàng)計的(de)原理(lǐ)、結構(gòu)以及特點,明确(què)了安(ān)裝(zhuāng)技(jì)術要(yào)求，并在某(mǒu)地鐵(tiě)隧道(dào)橫通道凍(dòng)結加固工程中(zhōng)成功應(yīng)用。
1電磁(cí)流量(liàng)計(jì)
1.1電磁流(liú)量計(jì)的測量原(yuán)理
電磁(cí)流量計(jì)是應用法拉第(dì)電磁感(gǎn)應定律(lǜ)而制成(chéng)(見圖1),即(jí):将流(liú)體作爲一(yī)種導電體(tǐ),導電體在(zài)磁場(chǎng)中運(yùn)動,切割(gē)磁力線從而産(chǎn)生感應(yīng)電動勢,感應電(diàn)動勢(shì)的大(dà)小又(yòu)和液(yè)體.的(de)流量大小成正比，可以通過測(cè)量電(diàn)動勢變化來反(fǎn)映管道内(nèi)液體(tǐ)流量(liàng)的變(biàn)化。
1.2電磁流(liú)量計(jì)的結(jié)構(gòu)
電磁流量計的結(jié)構包含(hán)傳感器和轉換器兩個(gè)部(bù)分(見圖2),傳感(gǎn)器負責測量(liàng)管(guǎn)道中流體(tǐ)的瞬(shùn)時流量,并将所(suǒ)測流量的(de)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信号輸(shū)送到轉換器(qì)中(zhōng)。轉換器則負責(zé)将接收到(dào)的感(gǎn)應電(diàn)動勢(shì)信号(hào)放大,并轉換成(chéng)實際(jì)流量值進(jìn)行顯示，還(hái)可以輸出(chū)4ma~20ma标準電流(liú)信号或rs485信(xìn)号，實(shí)現管道流量的(de)遠距(jù)離自(zì)動化(huà)監測。
1.3電(diàn)磁流量計的特(tè)點(diǎn)
電磁流(liú)量計(jì)具有如下主要特點(diǎn):
1)結構簡單,傳感器内無阻(zǔ)流部件(jiàn),管(guǎn)道壓(yā)力(lì)損失小(xiǎo)，對所(suǒ)測液體的流動幹擾小。
2)測(cè)量結(jié)果不受所(suǒ)測管(guǎn)道内液體的溫(wēn)度、密(mì)度、壓(yā)力和(hé)粘度的影響，工作可靠,而且有較高的測(cè)量精(jīng)度。
3)無(wú)機械慣性,反應靈敏,可以(yǐ)測量流體的瞬時脈動(dòng)流量，有(yǒu)較好的線(xiàn)性,可以将(jiāng)所測(cè)電勢信(xìn)号轉(zhuǎn)換(huàn)成标準信(xìn)号輸(shū)出，通(tōng)常有一(yī)體顯示(shì)與分(fèn)體(tǐ)顯示兩種模(mó)式，可(kě)滿足(zú)多種應(yīng)用場景(jǐng)。
4)根據所測(cè)液體切割(gē)磁力(lì)線方(fāng)向的不同，電磁流量(liàng)計可(kě)以測(cè)量流(liú)體的正反向流量值。
5)量(liàng)程(chéng)範圍較大(dà)，量程(chéng)比高(gāo)達1:100,測量結(jié)果隻(zhī)與(yǔ)所測流(liú)體(tǐ)的(de)平均流速(sù)有關,而與軸對(duì)稱分(fèn)布下的紊(wěn)流或(huò)層(céng)流(liú)狀态(tài)無關(guān)。
6)傳感器内(nèi)沒有可(kě)動部件(jiàn),選擇(zé)合(hé)理的材料制(zhì)作(zuò)與(yǔ)所測液體有(yǒu)直接接(jiē)觸的(de)襯裏和電(diàn)極,即(jí)可達到很(hěn)好的耐磨損、耐(nài)腐蝕(shí)要(yào)求。.
2電磁(cí)流量計的(de)安裝(zhuāng)要求(qiú)
爲保證電磁流量計測量(liàng)的正(zhèng)确率(lǜ),安裝時應滿(mǎn)足(zú)以下要求:
1)電(diàn)磁(cí)流量計公稱(chēng)通徑應與所(suǒ)測鹽水管(guǎn)道的管徑(jìng)大小(xiǎo)一緻，當(dāng)傳感器口徑小(xiǎo)于(yú)鹽水管道時,必(bì)須在傳感器前後加(jiā)接異(yì)徑管。
2)由于(yú)鹽水(shuǐ)(氯化(huà)鈣溶(róng)液)具(jù)有腐蝕性(xìng),電磁(cí)流(liú)量(liàng)計應(yīng).選配(pèi)耐腐蝕性(xìng)良好的傳(chuán)感器(qì)襯裏(lǐ)和(hé)電(diàn)極。
3)安裝時(shí)應保證鹽(yán)水流(liú)動(dòng)方向與(yǔ)殼體所标流動(dòng)方向(xiàng)一(yī)緻，若發(fā)現兩者不一緻(zhì)時，應(yīng)調整傳感器的安裝(zhuāng)方向(xiàng),或(huò)者(zhě)修改轉換(huàn)器中關于(yú)液體(tǐ)流動(dòng)方(fāng)向的設(shè)置。
4)爲防止氯化(huà)鈣結(jié)晶及其他(tā)雜質(zhì)沉積，安裝(zhuāng)位置(zhì)應避(bì)開鹽(yán)水管道最(zuì)低處。
5)爲防(fáng)止因(yīn)爲傳(chuán)感器(qì)内液體不(bú)滿管而産生測(cè)量誤差,安裝(zhuāng)位(wèi)置應(yīng)避(bì)開鹽水(shuǐ)管道最高(gāo)處、鹽水泵(bèng)吸水口、鹽(yán)水管出水口及(jí)向下流動的管道等(děng)易産(chǎn)生空(kōng)管現(xiàn)象的地方(fāng)。
6)爲保證通(tōng)過電磁流量(liàng)計的鹽(yán)水流動平(píng)穩,傳(chuán)感器安(ān)裝(zhuāng)位置(zhì)前後直管段長(zhǎng)度要求(qiú)如(rú)下:進水端直管段大于5倍管道内徑(jìng),出水端直管段大于(yú)3倍管(guǎn)道内(nèi)徑,從(cóng)電(diàn)極軸線開始測量。
7)爲保(bǎo)證測量精度,安(ān)裝時(shí)應保證電(diàn)磁流量計(jì)的電極軸線近似在(zài)水平方向(xiàng)。
8)爲避(bì)免因電磁(cí)幹(gàn)擾而産生測(cè)量誤差,應(yīng)将(jiāng)傳感器(qì)與轉換器的接地極(jí)進行可靠(kào)接地，要求(qiú)接地(dì)電阻(zǔ)值小于10q。
9)爲(wèi)防止(zhǐ)安(ān)裝(zhuāng)期間(jiān)損壞電磁流量(liàng)計,搬運過(guò)程中(zhōng)應避(bì)免(miǎn)傳感器内襯(chèn)及轉(zhuǎn)換器受力,安裝鹽水(shuǐ)管道(dào)時(shí)應(yīng)預留(liú)電(diàn)磁(cí)流量計的(de)位置，待焊接作(zuò)業完成後再安(ān)裝電(diàn)磁(cí)流量計。
10)由于(yú)鹽水溫度(dù)較低，爲防(fáng)止鹽(yán)水管道結霜越(yuè)結越大(dà)，影響轉(zhuǎn)換器正(zhèng)常(cháng)工作,鹽水管(guǎn)道及傳(chuán)感器外殼應進(jìn)行保溫。
11)鹽(yán)水管(guǎn)道周邊通(tōng)常濕(shī)度較大，應将進(jìn)線口進行密封(fēng)處理(lǐ)，每次開蓋(gài)接線或調整設(shè)置後(hòu)，應檢(jiǎn)查密(mì)封膠(jiāo)圈是否完(wán)好，并(bìng)将端(duān)蓋擰(nǐng)緊，防止因進水(shuǐ)引起轉換器故(gù)障。
12)爲了避(bì)免因(yīn)鹽水中含(hán)有大(dà)量氣(qì)泡而(ér)使電(diàn)磁流(liú)量計産生(shēng)測量(liàng)誤差(chà)，可以(yǐ)采取以(yǐ)下(xià)措施(shī):a.往鹽水(shuǐ)中加入(rù)适量的有(yǒu)機矽(xī)消泡劑(jì)，可(kě)以有(yǒu)效消除鹽(yán)水中(zhōng)的氣泡;b.将(jiāng)鹽水(shuǐ)箱液(yè).位維持在較高位置(zhì),也能(néng)減小因鹽水泵(bèng)吸水而導緻的(de)吸氣現象(xiàng);c.在鹽(yán)水管(guǎn)路(lù)最高處(chù)安裝放(fàng)氣(qì)閥,定期排放管道中(zhōng)積聚的空氣(qì)。
3工程應用
3.1工程概(gài)況
某地鐵隧道橫通道凍結工(gōng)程共設計凍結(jié)孔438個，單孔深度1.8m~52.3m,共分成90組(zǔ),單組(zǔ)總延米數9.1m~298.8m,設計(jì)要求(qiú)單孔流量不小于(yú)5m3/h,各組延(yán)米數差異(yì)較大,流量不(bú)均的問(wèn)題比較突出,.需要對各組流量(liàng)進行平衡(héng)調節(jiē)，在每(měi)組凍(dòng)結孔回水(shuǐ)管處安裝(zhuāng)1台電磁(cí)流量計(jì),實際(jì)安裝位置見圖3,電(diàn)磁流量(liàng)計主要.技術參(cān)數如(rú)下(xià):
型号:ysdld-dn50;
公(gōng)稱通徑:50mm;
額(é)定壓力:1.0mpa;
襯裏:四氟;
電(diàn)極:316l;
供(gòng)電:dc220v;
精(jīng)度等(děng)級:0.5級;
信号輸(shū)出:rs485。
通過ut6008mt型串口服務(wù)器,将(jiāng)電磁流量計轉(zhuǎn)換器輸出(chū)的rs485信(xìn)号接入(rù)凍結實時監(jiān)測(cè)系統,實現了(le)凍結(jié)孔分(fèn)組鹽水流量的(de)自動化(huà)監測。
3.2測(cè)量應(yīng)用
2020年3月25日1号橫通道由于(yú)凍結孔(kǒng)内積氣導(dǎo)緻右側第19組(zǔ)流量偏(piān)小(xiǎo),采(cǎi)取添加有機矽消泡劑(jì)的措施來(lái)消除鹽(yán)水中的氣泡,處理過程(chéng)如下:9:30往1号鹽(yán)水箱中添加(jiā)10kg消泡劑，10:00開(kāi)始(shǐ)右側第(dì)19組流(liú)量(liàng)逐(zhú)步增(zēng)大,期間(jiān)流(liú)量偶(ǒu)有波動，說明(míng)孔内空氣(qì)仍(réng)未排(pái)淨,次日(rì)0:40流(liú)量增大速度驟然加快,1:10流(liú)量增(zēng)至最大值(zhí)10.5m*/h,并在(zài)此流(liú)量附近保(bǎo)持穩(wěn)定,說(shuō)明該組氣(qì)堵問(wèn)題(tí)已得到(dào)解決,7:55将(jiāng)該組流(liú)量調小到(dào)5.5m'/h。
處理(lǐ)氣堵問題(tí)期間(jiān)，數據(jù)庫中(zhōng)間隔10min存儲(chǔ)的右側第(dì)19組(zǔ)及周邊(biān)2組凍(dòng)結孔鹽水流量(liàng)變化(huà)曲線(xiàn)如圖(tú)4所示。
從(cóng)圖4可以看出，由(yóu)于處(chù)理氣(qì)堵問題期間鹽水泵(bèng)閥門.未(wèi)進行調節,在(zài)右側第19組(zǔ)凍結孔(kǒng)流量緩(huǎn)慢增大及調小(xiǎo)的同時，周邊組(zǔ)凍結(jié)孔的(de)流量(liàng)呈反(fǎn)向緩慢變(biàn)化,即鹽水(shuǐ)總流(liú)量.保持(chí)不變。
4結(jié)語
某(mǒu)地鐵(tiě)隧道橫通(tōng)道凍結工程通過(guò)應用ld-dn50型(xíng)電磁流量(liàng)計,實(shí)現了對凍(dòng)結工程凍(dòng)結孔分組(zǔ)流量(liàng)的實(shí)時監(jiān)測,其能及時準(zhǔn)确的(de)反映(yìng)各孔(kǒng)鹽水流(liú)量變化(huà),從而實現(xiàn)了分(fèn)組流(liú)量的正确調節。
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