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电磁流量计在市政冻结工程监测中的应用
发布时间:2020-9-21 08:21:55

摘要:为了保证冻结工程的实际效果,采用电磁流量计能够实现对盐水流量的实时监测与控制。阐述了电磁流量计的测量原理、结构以及特点,明确了安装技术要求以及误差消除措施。
0引言
  在冻结工程中,为保证冻结壁均匀发展,要求各冻结孔盐水流量均衡。在井筒冻结工程中,普遍具有孔数少、孔深长且统一的特点,通常都是进行单孔盐水循环。由于各孔深度一致,在盐水干管中安装电磁流量计以监测盐水总流量,采用串接机械水表的方式测量单孔流量,在冻结孔回水管上安设温度测点,根据各孔回水温度的高低对比,来判断单孔盐水流量是否均衡。然而,盐水流量变化时,回水温度往往滞后反应,而机械水表会影响盐水的正常流动,只能作为临时测量手段:?。
  随着人工冻结技术越来越多的应用于大型地铁隧道施工,冻结设计呈现孔数多、孔深短且长短不一的趋势,并且通常会将几个冻结孔串连成组进行盐水循环,由于各组冻.结孔总延米数很难保持一-致,往往需要对各组流量进行平衡调整。在市政冻结工程中,除了盐水干管,还需要在分组冻结孔管路中安装电磁流量计,以对分组盐水流量进行持续的正确监测。
  本文对电磁流量计在市政冻结工程分组盐水流量监测中的应用,结合电磁流量计的原理、结构以及特点,明确了安装技术要求,并在某地铁隧道横通道冻结加固工程中成功应用。
1电磁流量计
1.1电磁流量计的测量原理
  电磁流量计是应用法拉第电磁感应定律而制成(见图1),即:将流体作为一种导电体,导电体在磁场中运动,切割磁力线从而产生感应电动势,感应电动势的大小又和液体.的流量大小成正比,可以通过测量电动势变化来反映管道内液体流量的变化。
电磁流量计工作原理图
1.2电磁流量计的结构
  电磁流量计的结构包含传感器和转换器两个部分(见图2),传感器负责测量管道中流体的瞬时流量,并将所测流量的感应电动势信号输送到转换器中。转换器则负责将接收到的感应电动势信号放大,并转换成实际流量值进行显示,还可以输出4mA~20mA标准电流信号或RS485信号,实现管道流量的远距离自动化监测。
电磁流量计结构图示
1.3电磁流量计的特点
电磁流量计具有如下主要特点:
1)结构简单,传感器内无阻流部件,管道压力损失小,对所测液体的流动干扰小。
2)测量结果不受所测管道内液体的温度、密度、压力和粘度的影响,工作可靠,而且有较高的测量精度。
3)无机械惯性,反应灵敏,可以测量流体的瞬时脉动流量,有较好的线性,可以将所测电势信号转换成标准信号输出,通常有一体显示与分体显示两种模式,可满足多种应用场景。
4)根据所测液体切割磁力线方向的不同,电磁流量计可以测量流体的正反向流量值。
5)量程范围较大,量程比高达1:100,测量结果只与所测流体的平均流速有关,而与轴对称分布下的紊流或层流状态无关。
6)传感器内没有可动部件,选择合理的材料制作与所测液体有直接接触的衬里和电极,即可达到很好的耐磨损、耐腐蚀要求。.
2电磁流量计的安装要求
  为保证电磁流量计测量的正确率,安装时应满足以下要求:
1)电磁流量计公称通径应与所测盐水管道的管径大小一致,当传感器口径小于盐水管道时,必须在传感器前后加接异径管。
2)由于盐水(氯化钙溶液)具有腐蚀性,电磁流量计应.选配耐腐蚀性良好的传感器衬里和电极。
3)安装时应保证盐水流动方向与壳体所标流动方向一致,若发现两者不一致时,应调整传感器的安装方向,或者修改转换器中关于液体流动方向的设置。
4)为防止氯化钙结晶及其他杂质沉积,安装位置应避开盐水管道最低处。
5)为防止因为传感器内液体不满管而产生测量误差,安装位置应避开盐水管道最高处、盐水泵吸水口、盐水管出水口及向下流动的管道等易产生空管现象的地方。
6)为保证通过电磁流量计的盐水流动平稳,传感器安装位置前后直管段长度要求如下:进水端直管段大于5倍管道内径,出水端直管段大于3倍管道内径,从电极轴线开始测量。
7)为保证测量精度,安装时应保证电磁流量计的电极轴线近似在水平方向。
8)为避免因电磁干扰而产生测量误差,应将传感器与转换器的接地极进行可靠接地,要求接地电阻值小于10Q。
9)为防止安装期间损坏电磁流量计,搬运过程中应避免传感器内衬及转换器受力,安装盐水管道时应预留电磁流量计的位置,待焊接作业完成后再安装电磁流量计。
10)由于盐水温度较低,为防止盐水管道结霜越结越大,影响转换器正常工作,盐水管道及传感器外壳应进行保温。
11)盐水管道周边通常湿度较大,应将进线口进行密封处理,每次开盖接线或调整设置后,应检查密封胶圈是否完好,并将端盖拧紧,防止因进水引起转换器故障。
12)为了避免因盐水中含有大量气泡而使电磁流量计产生测量误差,可以采取以下措施:a.往盐水中加入适量的有机硅消泡剂,可以有效消除盐水中的气泡;b.将盐水箱液.位维持在较高位置,也能减小因盐水泵吸水而导致的吸气现象;c.在盐水管路最高处安装放气阀,定期排放管道中积聚的空气。
3工程应用
3.1工程概述
  某地铁隧道横通道冻结工程共设计冻结孔438个,单孔深度1.8m~52.3m,共分成90组,单组总延米数9.1m~298.8m,设计要求单孔流量不小于5m3/h,各组延米数差异较大,流量不均的问题比较突出,.需要对各组流量进行平衡调节,在每组冻结孔回水管处安装1台电磁流量计,实际安装位置见图3,电磁流量计主要.技术参数如下:
型号:YSDLD-DN50;
公称通径:50mm;
额定压力:1.0MPa;
衬里:四氟;
电极:316L;
供电:DC220V;
精度等级:0.5级;
信号输出:RS485。
电磁流量计安装图示
  通过UT6008MT型串口服务器,将电磁流量计转换器输出的RS485信号接入冻结实时监测系统,实现了冻结孔分组盐水流量的自动化监测。
3.2测量应用
  2020年3月25日1号横通道由于冻结孔内积气导致右侧第19组流量偏小,采取添加有机硅消泡剂的措施来消除盐水中的气泡,处理过程如下:9:30往1号盐水箱中添加10kg消泡剂,10:00开始右侧第19组流量逐步增大,期间流量偶有波动,说明孔内空气仍未排净,次日0:40流量增大速度骤然加快,1:10流量增至最大值10.5m*/h,并在此流量附近保持稳定,说明该组气堵问题已得到解决,7:55将该组流量调小到5.5m'/h。
  处理气堵问题期间,数据库中间隔10min存储的右侧第19组及周边2组冻结孔盐水流量变化曲线如图4所示。
电磁流量计分组流量变化曲线图示
  从图4可以看出,由于处理气堵问题期间盐水泵阀门.未进行调节,在右侧第19组冻结孔流量缓慢增大及调小的同时,周边组冻结孔的流量呈反向缓慢变化,即盐水总流量.保持不变。
4结语
  某地铁隧道横通道冻结工程通过应用LD-DN50型电磁流量计,实现了对冻结工程冻结孔分组流量的实时监测,其能及时准确的反映各孔盐水流量变化,从而实现了分组流量的正确调节。

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