注漿流量計(jì)

電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，在電磁流量計(jì)中，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，測(cè)量管道通過(guò)不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測(cè)量電極的電磁隔離。

應(yīng)用行業(yè)：

適用于測(cè)量封閉管道中導(dǎo)電液體和漿液的體積流量，如潔凈水、污水、各種酸堿鹽溶液，泥漿、礦漿、紙漿以及食品方面的液體等，廣泛應(yīng)用于冶金、造紙、水處理、化工、輕工、紡織、電力和采礦等行業(yè)。

主要特點(diǎn)：

·*的抗腐蝕能力，幾乎可測(cè)任何導(dǎo)電液體
·測(cè)量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響
·抗干擾力強(qiáng)，幾乎不受外界干擾
·儀表內(nèi)部無(wú)任何阻流部件，無(wú)壓損，屬于節(jié)能型儀表
·直管段要求低，可在線標(biāo)定
·具有自檢和自診斷功能，方便檢修
·在現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)用戶實(shí)際需要在線修改量程

技術(shù)參數(shù)：

常用流速-流量對(duì)照表流速（m/s）； 流量（m3/h） 口徑（mm）

安裝要求：

·流量計(jì)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和供電均有安全規(guī)定，用戶必須嚴(yán)格遵守本說(shuō)明書的有關(guān)條款確保流量計(jì)的安全操作及運(yùn)行，保證電磁流量計(jì)測(cè)量精度的必要條件如下：

·被測(cè)液體介質(zhì)必須具有導(dǎo)電性。

·被測(cè)液體介質(zhì)必須充滿管道。

·被測(cè)液體介質(zhì)必須均勻，以避免電導(dǎo)率的不均勻性（會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾），如需動(dòng)態(tài)加入化學(xué)物質(zhì)，應(yīng)在儀表下游處注入。

·電磁流量計(jì)系統(tǒng)必須良好接地。

·流量計(jì)入口直管段至少5倍DN （測(cè)量管道內(nèi)徑），出口直管段至少2倍DN。

·在流量計(jì)附近，避免強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾，避免安裝在大型電機(jī)或變壓器等設(shè)備附近

電磁流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用：

論文針對(duì)地面預(yù)注漿工程中人工測(cè)量粘土水泥漿漿液流量效率低、誤差大的問(wèn)題, 采用高壓電磁流量計(jì)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量, 并在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中通過(guò)與清水流量的對(duì)比, 確定了Hualu/華陸 電磁流量計(jì)在99L/min時(shí)測(cè)量粘土水泥漿漿液流量方面的準(zhǔn)確性。可以在該情況下取代人工測(cè)量, 為地面預(yù)注漿過(guò)程中的統(tǒng)計(jì)與計(jì)量提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

在礦山水害治理方面, 地面預(yù)注漿技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。在煤礦井筒掘進(jìn)前, 為了保證井筒的順利掘進(jìn), 防止發(fā)生嚴(yán)重涌水、淹井等災(zāi)害性事故, 地面預(yù)注漿施工法經(jīng)常與凍結(jié)施工法同時(shí)分別對(duì)井筒的基巖段和表土層進(jìn)行保護(hù), 共同在井筒周圍形成防水帷幕, 保證井筒的掘進(jìn)安全。在地面預(yù)注漿施工中, 注漿漿液的注入量作為評(píng)定地面預(yù)注漿注漿效果的重要參數(shù)之一, 其計(jì)量目前仍以計(jì)算注漿泵泵量與注漿時(shí)間的乘積作為注漿量來(lái)粗略計(jì)算。由于注漿泵的工作狀態(tài)、注漿漿液的粘稠程度和計(jì)量人員的人為因素均會(huì)對(duì)注漿量的計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生影響, 因此采用一種能夠自動(dòng)計(jì)量注漿量的儀表不但能夠提高測(cè)量的準(zhǔn)確度, 同時(shí)還可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度, 提高工作效率。

1 流量測(cè)量?jī)x表的種類及優(yōu)缺點(diǎn)

至今為止, 可供工業(yè)選用的流量?jī)x表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒(méi)找到一種能夠?qū)θ魏瘟黧w類型、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量測(cè)試儀表。這些流量?jī)x表中, 每種產(chǎn)品都有它特定的適用范圍, 同時(shí)也有它的局限性。

流量測(cè)量?jī)x表按測(cè)量原理分有力學(xué)原理、熱學(xué)原理、聲學(xué)原理、電學(xué)原理、光學(xué)原理、原子物理學(xué)原理等。按照目前廣泛的分類法, 可分為:差壓式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振動(dòng)式流量計(jì)、超聲流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和明渠流量計(jì)。各種流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及主要應(yīng)用范圍見(jiàn)表1 (由于質(zhì)量流量計(jì)種類較多, 相互間優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍均有所不同因此未在表中列出) :

(流體力學(xué)中表征粘性影響的相似準(zhǔn)數(shù)記作Re。Re=ρvL/μ, ρ、μ為流體密度和粘度, v、L為流場(chǎng)的特征速度和特征長(zhǎng)度雷諾數(shù)小, 意味著流體流動(dòng)時(shí)各質(zhì)點(diǎn)間的粘性力占主要地位, 流體各質(zhì)點(diǎn)平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動(dòng), 呈層流流動(dòng)狀態(tài)。雷諾數(shù)大, 意味著慣性力占主要地位, 流體呈紊流流動(dòng)狀態(tài))

2 Hualu/華陸 電磁流量計(jì)測(cè)量原理

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律, 當(dāng)一導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí), 在導(dǎo)體的兩端將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e, 其方向由右手定則確定, 其大小與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B, 導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)的有效長(zhǎng)度L及導(dǎo)體垂直于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度u成正比。如果B、L、u三者互相垂直, 則:e=B L u

與此相似的, 如果在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中, 垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道, 當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速u運(yùn)動(dòng)時(shí), 導(dǎo)電液體就切割磁力線, 如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩側(cè)安裝一對(duì)電極 (如圖1所示) 。

則可以證明, 只要管道內(nèi)流速分布為與軸對(duì)稱分布, 則兩電極間將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):

式中ū為管道截面上的平均流速 (m/s) ;k是常系數(shù), 無(wú)量綱;D是測(cè)量管直徑 (m) ;B是磁感應(yīng)強(qiáng)度 (T) 。由此可得通過(guò)管道的體積流量:

由上式可知, 當(dāng)測(cè)量管結(jié)構(gòu)一定時(shí), 體積流量qv與比值e/B成正比, 而與流體的狀態(tài)和物性參數(shù)無(wú)關(guān), 測(cè)量比值e/B即可得到體積流量值qv。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為恒定值時(shí), 體積流量qv與感生電動(dòng)勢(shì)e成正比。

B是直流磁場(chǎng)或正弦波交流磁場(chǎng)或其它類型磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。它由電磁流量計(jì)的勵(lì)磁系統(tǒng)提供。勵(lì)磁系統(tǒng)可以給電磁流量傳感器提供多種形式的磁場(chǎng)波形。不同的磁場(chǎng)波形, 直接決定了電磁流量傳感器工作磁場(chǎng)的特征, 也基本上決定了電磁流量計(jì)流量信號(hào)的處理方法, 對(duì)電磁流量計(jì)的工作性能有很大的影響。

3 電磁流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)及分析

在皖北煤電集團(tuán)朱集西煤礦矸石井地面預(yù)注漿施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了Hualu/華陸 電磁流量計(jì)計(jì)量粘土水泥漿流量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中分別對(duì)清水和三種配比的粘土水泥漿漿液進(jìn)行試驗(yàn)。清水比重為1.00g/cm³, 三種粘土水泥漿的漿液比重分別為1.21 g/cm³、1.33 g/cm³和1.39 g/cm³。由于電磁流量計(jì)測(cè)量清水流量的技術(shù)已經(jīng)非常成熟, 因此在試驗(yàn)過(guò)程中以電磁流量計(jì)測(cè)量清水時(shí)的流速作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù), 測(cè)量粘土水泥漿漿液時(shí)的數(shù)據(jù)與其進(jìn)行比較, 以確定其測(cè)量的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)過(guò)程中選用的注漿泵泵量為99L/min;試驗(yàn)時(shí)注漿管路為開口無(wú)壓狀態(tài);試驗(yàn)時(shí)間65min, 取樣間隔5min。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

四組數(shù)據(jù)的對(duì)比曲線如圖2所示。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析清水平均瞬時(shí)流速為1.327m/s, 其中比重為1.21g/cm³的粘土水泥漿平均瞬時(shí)流速為1.31m/s;比重為1.33g/cm³的粘土水泥漿平均瞬時(shí)流速為1.324m/s;比重為1.39 g/cm³的粘土水泥漿平均瞬時(shí)流速為1.323m/s, 與清水平均瞬時(shí)流速誤差在-0.232%~-1.304%之間。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的驗(yàn)證,在試驗(yàn)范圍內(nèi),Hualu/華陸 電磁流量計(jì)測(cè)量的粘土水泥漿漿液流量與清水流量的誤差,大不超過(guò)1.4%, 符合現(xiàn)場(chǎng)工程的實(shí)際應(yīng)用要求。在泵量為99L/min的情況下可以替代目前的人工計(jì)量。如需進(jìn)一步提高測(cè)量的準(zhǔn)確性可以在測(cè)量前進(jìn)行重新標(biāo)定, 或在在測(cè)量過(guò)程中增加1%左右的損耗系數(shù)。由于工程施工中的計(jì)量與實(shí)驗(yàn)室中的試驗(yàn)計(jì)量存在很大差異, 因此現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中的電磁流量計(jì)測(cè)量精度已經(jīng)能夠滿足工程施工的需要。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)注意保證管路滿管, 并盡量使測(cè)量?jī)x器遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁環(huán)境、避免儀器劇烈振動(dòng)。