摘要:為了保證凍結工程的實際效果，采用電磁流量計能夠實現對鹽水流量的實時監測與控制。闡述了電磁流量計的測量原理、結構以及特點,明確了安裝技術要求以及誤差消除措施。
0引言
在凍結工程中，為保證凍結壁均勻發展,要求各凍結孔鹽水流量均衡。在井筒凍結工程中,普遍具有孔數少、孔深長且統一的特點,通常都是進行單孔鹽水循環。由于各孔深度一致,在鹽水干管中安裝電磁流量計以監測鹽水總流量，采用串接機械水表的方式測量單孔流量,在凍結孔回水管上安設溫度測點，根據各孔回水溫度的高低對比，來判斷單孔鹽水流量是否均衡。然而，鹽水流量變化時,回水溫度往往滯后反應，而機械水表會影響鹽水的正常流動,只能作為臨時測量手段:?。
隨著人工凍結技術越來越多的應用于大型地鐵隧道施工，凍結設計呈現孔數多、孔深短且長短不一的趨勢,并且通常會將幾個凍結孔串連成組進行鹽水循環,由于各組凍.結孔總延米數很難保持一-致，往往需要對各組流量進行平衡調整。在市政凍結工程中,除了鹽水干管,還需要在分組凍結孔管路中安裝電磁流量計，以對分組鹽水流量進行持續的正確監測。
本文對電磁流量計在市政凍結工程分組鹽水流量監測中的應用,結合電磁流量計的原理、結構以及特點,明確了安裝技術要求，并在某地鐵隧道橫通道凍結加固工程中成功應用。
1電磁流量計
1.1電磁流量計的測量原理
電磁流量計是應用法拉第電磁感應定律而制成(見圖1),即:將流體作為一種導電體,導電體在磁場中運動,切割磁力線從而產生感應電動勢,感應電動勢的大小又和液體.的流量大小成正比，可以通過測量電動勢變化來反映管道內液體流量的變化。
1.2電磁流量計的結構
電磁流量計的結構包含傳感器和轉換器兩個部分(見圖2),傳感器負責測量管道中流體的瞬時流量,并將所測流量的感應電動勢信號輸送到轉換器中。轉換器則負責將接收到的感應電動勢信號放大,并轉換成實際流量值進行顯示，還可以輸出4mA~20mA標準電流信號或RS485信號，實現管道流量的遠距離自動化監測。
1.3電磁流量計的特點
電磁流量計具有如下主要特點:
1)結構簡單,傳感器內無阻流部件,管道壓力損失小，對所測液體的流動干擾小。
2)測量結果不受所測管道內液體的溫度、密度、壓力和粘度的影響，工作可靠,而且有較高的測量精度。
3)無機械慣性,反應靈敏,可以測量流體的瞬時脈動流量，有較好的線性,可以將所測電勢信號轉換成標準信號輸出，通常有一體顯示與分體顯示兩種模式，可滿足多種應用場景。
4)根據所測液體切割磁力線方向的不同，電磁流量計可以測量流體的正反向流量值。
5)量程范圍較大，量程比高達1:100,測量結果只與所測流體的平均流速有關,而與軸對稱分布下的紊流或層流狀態無關。
6)傳感器內沒有可動部件,選擇合理的材料制作與所測液體有直接接觸的襯里和電極,即可達到很好的耐磨損、耐腐蝕要求。.
2電磁流量計的安裝要求
為保證電磁流量計測量的正確率,安裝時應滿足以下要求:
1)電磁流量計公稱通徑應與所測鹽水管道的管徑大小一致，當傳感器口徑小于鹽水管道時,必須在傳感器前后加接異徑管。
2)由于鹽水(氯化鈣溶液)具有腐蝕性,電磁流量計應.選配耐腐蝕性良好的傳感器襯里和電極。
3)安裝時應保證鹽水流動方向與殼體所標流動方向一致，若發現兩者不一致時，應調整傳感器的安裝方向,或者修改轉換器中關于液體流動方向的設置。
4)為防止氯化鈣結晶及其他雜質沉積，安裝位置應避開鹽水管道最低處。
5)為防止因為傳感器內液體不滿管而產生測量誤差,安裝位置應避開鹽水管道最高處、鹽水泵吸水口、鹽水管出水口及向下流動的管道等易產生空管現象的地方。
6)為保證通過電磁流量計的鹽水流動平穩,傳感器安裝位置前后直管段長度要求如下:進水端直管段大于5倍管道內徑,出水端直管段大于3倍管道內徑,從電極軸線開始測量。
7)為保證測量精度,安裝時應保證電磁流量計的電極軸線近似在水平方向。
8)為避免因電磁干擾而產生測量誤差,應將傳感器與轉換器的接地極進行可靠接地，要求接地電阻值小于10Q。
9)為防止安裝期間損壞電磁流量計,搬運過程中應避免傳感器內襯及轉換器受力,安裝鹽水管道時應預留電磁流量計的位置，待焊接作業完成后再安裝電磁流量計。
10)由于鹽水溫度較低，為防止鹽水管道結霜越結越大，影響轉換器正常工作,鹽水管道及傳感器外殼應進行保溫。
11)鹽水管道周邊通常濕度較大，應將進線口進行密封處理，每次開蓋接線或調整設置后，應檢查密封膠圈是否完好，并將端蓋擰緊，防止因進水引起轉換器故障。
12)為了避免因鹽水中含有大量氣泡而使電磁流量計產生測量誤差，可以采取以下措施:a.往鹽水中加入適量的有機硅消泡劑，可以有效消除鹽水中的氣泡;b.將鹽水箱液.位維持在較高位置,也能減小因鹽水泵吸水而導致的吸氣現象;c.在鹽水管路最高處安裝放氣閥,定期排放管道中積聚的空氣。
3工程應用
3.1工程概況
某地鐵隧道橫通道凍結工程共設計凍結孔438個，單孔深度1.8m~52.3m,共分成90組,單組總延米數9.1m~298.8m,設計要求單孔流量不小于5m3/h,各組延米數差異較大,流量不均的問題比較突出,.需要對各組流量進行平衡調節，在每組凍結孔回水管處安裝1臺電磁流量計,實際安裝位置見圖3,電磁流量計主要.技術參數如下:
型號:YSDLD-DN50;
公稱通徑:50mm;
額定壓力:1.0MPa;
襯里:四氟;
電極:316L;
供電:DC220V;
精度等級:0.5級;
信號輸出:RS485。
通過UT6008MT型串口服務器,將電磁流量計轉換器輸出的RS485信號接入凍結實時監測系統,實現了凍結孔分組鹽水流量的自動化監測。
3.2測量應用
2020年3月25日1號橫通道由于凍結孔內積氣導致右側第19組流量偏小,采取添加有機硅消泡劑的措施來消除鹽水中的氣泡,處理過程如下:9:30往1號鹽水箱中添加10kg消泡劑，10:00開始右側第19組流量逐步增大,期間流量偶有波動，說明孔內空氣仍未排凈,次日0:40流量增大速度驟然加快,1:10流量增至最大值10.5m*/h,并在此流量附近保持穩定,說明該組氣堵問題已得到解決,7:55將該組流量調小到5.5m'/h。
處理氣堵問題期間，數據庫中間隔10min存儲的右側第19組及周邊2組凍結孔鹽水流量變化曲線如圖4所示。
從圖4可以看出，由于處理氣堵問題期間鹽水泵閥門.未進行調節,在右側第19組凍結孔流量緩慢增大及調小的同時，周邊組凍結孔的流量呈反向緩慢變化,即鹽水總流量.保持不變。
4結語
某地鐵隧道橫通道凍結工程通過應用LD-DN50型電磁流量計,實現了對凍結工程凍結孔分組流量的實時監測,其能及時準確的反映各孔鹽水流量變化,從而實現了分組流量的正確調節。
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