电磁流量计在灌浆工程中的研究与应用

　　0　引言

　　目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建设的新高潮,灌浆技术是水电建筑物地基处理常用的和重要的工程措施^[1],水泥的灌浆量非常大,例如贵州省构皮滩水电站帷幕灌浆323 km,固结灌浆418·9 km,回填灌浆135·4km²,综合考虑行业的特殊性以及不同对象仪表在使用、维护和施工工艺的具体要求及正确选用,这是保证施工质量和仪表本体正确安全运行极其重要的工作内容,对日后的实际工作将带来很大的好处。

　　灌浆行业施工工艺中的浆液和水的流量测量非常重要,特别是所使用的液体流量检测仪表,与一般企业有所不同,有其特殊要求,例如要便于频繁清洗和承受高速浆液中颗粒的摩擦和恶劣环境等^[2],具体如下:

　　(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)与介质接触部件材料能承受水泥浆液中固相颗粒在高流速时的摩擦力与化学浆液的腐蚀作用;

　　(3)具有快速的响应性能和较高的测量精度;

　　(4)能适应现场高温、潮湿、高灰尘的恶劣施工环境。

　　在众多液体流量仪器产品中,电磁EMF具有测量不受流体温度、压力、密度、黏度的影响、电磁流量计内部直通光滑、直接进行电测量,响应速度快、检测部无运动部件,不会发生滴漏现象、计量精度高、内衬可采用聚四氟乙烯塑料和氧化铝陶瓷,具有很强的抗腐蚀性等优点^[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(以下简称EMF)的工作原理(见图1)是基于法拉第电磁感应定律^[3]。被测介质垂直于磁力线方向流动,因而与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一感应电动势E

　　式中:E为电动势,V;B为磁感应强度,T;D为测量管内径,m;为被测介质的平均流速,m/s.被测介质的体积流量Q为

　　式中Q为被测介质的流量,m³/s.

　　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。与磁感应强度B和测量内径D有关,而与其他物理参数的变化无关。测量系统的变送器输出E是一个微弱的交变信号,其中包含各种干扰成分,且信号内阻变化高达几万Ω,因此要求转换器是一个高输入阻抗,且能抑制各种干扰成分的交流mV转换器。将感应电动势转换成4~20 mA的统一信号。转换器有高输入阻抗差动放大器、主放大器、正交干扰抑制器、相敏检波器、直流放大器、霍尔乘法器等组成,最后输出信号电流为