電磁流量計(jì)的現(xiàn)場應(yīng)用
電磁流量計(jì)的現(xiàn)場應(yīng)用
摘 要: 論文針對地面預(yù)注漿工程中人工測量粘土水泥漿漿液流量效率低、誤差大的問題, 采用高壓電磁流量計(jì)進(jìn)行自動(dòng)測量, 并在現(xiàn)場試驗(yàn)中通過與清水流量的對比, 確定了電磁流量計(jì)在99L/min 時(shí)測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量, 為地面預(yù)注漿過程中的統(tǒng)計(jì)與計(jì)量提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞:注漿 流量 電磁流量計(jì)
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 流量測量儀表的種類及優(yōu)缺點(diǎn)
至今為止, 可供工業(yè)選用的流量儀表種類達(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試儀表。這些流量儀表中,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。流量測量儀表按測量原理分有力學(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、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 ＝ρ vL ／μ,ρ、μ為流體密度和粘度, v、L 為流場的特征速度和特征長度雷諾數(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 電磁流量計(jì)測量原理
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e,其方向由右手定則確定,其大小與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B ,導(dǎo)體在磁場內(nèi)的有效長度L 及導(dǎo)體垂直于磁場的運(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的均勻磁場中, 垂直于磁場方向放一個(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的直徑兩側(cè)安裝一對電極(如圖1 所示)。則可以證明, 只要管道內(nèi)流速分布為與軸對稱分布, 則兩電極間將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢:e = kBD ū式中ū為管道截面上的平均流速(m/s ) ; k 是常系數(shù), 無量綱; D 是測量管直徑(m);B 是磁感應(yīng)強(qiáng)度(T)。由此可得通過管道的體積流量:由上式可知,當(dāng)測量管結(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)無關(guān),測量比值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e 成正比。B 是直流磁場或正弦波交流磁場或其它類型磁場的磁感應(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波形。不同的磁場波形, 直接決定了電磁流量傳感器工作磁場的特征, 也基本上決定了電磁流量計(jì)流量信號的處理方法, 對電磁流量計(jì)的工作性能有很大的影響。
3 智能電磁流量計(jì)現(xiàn)場應(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)場進(jìn)行了電磁流量計(jì)計(jì)量粘土水泥漿流量的現(xiàn)場試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中分別對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)測量清水流量的技術(shù)已經(jīng)非常成熟,因此在試驗(yàn)過程中以電磁流量計(jì)測量清水時(shí)的流速作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù), 測量粘土水泥漿漿液時(shí)的數(shù)據(jù)與其進(jìn)行比較, 以確定其測量的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)過程中選用的注漿泵泵量為99L/min;試驗(yàn)時(shí)注漿管路為開口無壓狀態(tài); 試驗(yàn)時(shí)間6 5 m i n ,取樣間隔5 m i n 。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。四組數(shù)據(jù)的對比曲線如圖2 所示。經(jīng)過試驗(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
經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)的驗(yàn)證,在試驗(yàn)范圍內(nèi),智能電磁流量計(jì)測量的粘土水泥漿漿液流量與清水流量的誤差, 不超過1.4%,符合現(xiàn)場工程的實(shí)際應(yīng)用要求。在泵量為99L/m i n 的情況下可以替代目前的人工計(jì)量。如需進(jìn)一步提高測量的準(zhǔn)確性可以在測量前進(jìn)行重新標(biāo)定, 或在在測量過程中增加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)場試驗(yàn)中的電磁流量計(jì)測量精度已經(jīng)能夠滿足工程施工的需要。為保證測量的準(zhǔn)確性施工現(xiàn)場應(yīng)注意保證管路滿管,并盡量使測量儀器遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁環(huán)境、避免儀器劇烈振動(dòng)。
參考文獻(xiàn)[1] 梁國偉,蔡武昌.流量測量及儀表.機(jī)械工業(yè)出版社,2005.[ 2 ] 蔡武昌. 流量測量方法和儀表的選用.化學(xué)工業(yè)出版社,2001.[3] 王健. 流量計(jì)測量系統(tǒng)的現(xiàn)場校驗(yàn). 石油化工自動(dòng)化,2008 44(4).--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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