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【摘 要】灌浆自动记录仪是自动记录灌浆施工过程参数的关键测控设备,加强维护工作能更客观准确地测量、控制和记录灌浆施工过程。
【关键词】 灌浆自动记录仪;灌浆施工;应用;维护
Infuse syrup auto record instrument is infuse syrup under construction of application and maintenance
Qu Wei-guo,Tong Yao
(Gezhoubai group foundation limited company Yichang Hubei 443002)
【Abstract】Infuse syrup auto record instrument is auto record infuse syrup construction process parameter of the key measure to control an equipments and strengthen maintenance work ability more objective accurately the measure, control and record infuse syrup construction process.
【Key words】Infuse syrup auto record instrument;Infuse syrup a construction;Application;Maintenance
1. 概述
灌浆自动记录仪是利用单片机技术结合传感器技术研制开发的自动记录灌浆施工过程参数的测量、控制电子仪器设备。能对流量、压力、水灰比三参数进行实时测控。国内自上世纪80年代开始研制,90年代初开始推广应用。近年来,随着电子技术和灌浆技术的发展,灌浆自动记录仪的各项性能有了很大程度提高,功能也逐渐完善,从而进一步地提高了灌浆施工过程控制的自动化程度。
2. 仪器简介
2.1 组件。
灌浆自动记录仪主要由主机、流量计、压力传感器、水灰比传感器、稳压电源、数据存储器、通讯及资料管理软件等部分组成。
2.2 工作流程。
在灌浆过程中,灌浆流量、灌浆压力和浆液浓度等灌浆过程数据分别经流量计、压力传感器和水灰比传感器转换成电信号,送入主机内处理,主机内CPU控制显示器和打印机按设定的格式显示和打印灌浆时间、压力、流量及累计灌入量、浆液浓度等被测量数据和设定的工作参数,并在灌浆结束时将灌浆过程中被测量数据随时间而变化的过程曲线描绘在打印机记录纸上。
2.3 工作原理及技术指标。
2.3.1 压力传感器(压力变送器)。
通常采用压阻式弹性敏感元件安装于回浆管路上,压力变量通过油水隔离器传递至传感器上被转换成应变电信号,经放大后由信号线传送到主机,再由主机进行采集处理转换成压力并显示、记录。测量范围0～10MPa,精度 15%满量程。
2.3.2 流量计。
通常采用电磁流量计,其测量原理基于法拉第电磁感应定律。当浆液流经流量计的测量段管路时切割电磁场,在一对金属电极上产生感应电压,经过放大传送到主机,由主机进行采集处理转换成流量,并显示、记录。测量范围0～150L/min,精度10%。
2.3.3 水灰比传感器(比重计)。
常用的水灰比传感器有核子式、压差式和浮子式。现有的核子式水灰比传感器可以满足使用要求,但在一定范围内对人体有辐射作用,且不便保存,不易被施工人员接受,一般没有使用。使用较多的是压差式液面传感器,压差式液面传感器安装在特制的回浆桶的底端侧面,回浆从回浆桶底部流入,从回浆桶顶部溢出流回搅拌桶。压差式传感器利用固定高度液体比重与压力成正比的关系(即P=ρh),推算液面比重。所以压差式液面传感器实际上就是一种可测微小压力的压力传感器,当回浆充填满回浆桶,浆液压力传递至传感器上被转换成应变电信号,放大后由信号线传送到主机,再由主机采集处理转换成比重,并显示、记录。测量范围0.9～2.0g/cm3,精度 5%FS。
2.4 功能特点。
国内使用的新型灌浆自动记录仪一般具有以下功能特点:
(1) 用于基础处理工程的压水、灌浆过程记录,一般可进行普通灌浆,GIN法灌浆、压水试验记录,仪器与压力传感器、流量计和密度计配套使用能侧记灌浆压力、流量和比重三参数。
(2) 主机形式是集计算机、传感器接口、打印、绘图功能于一体,密封式机箱、掉电保护功能、液晶显示,具有压力、流量和比重三参数在线动态监测、记录和分析功能。
(3) 测量信号的拾取采用国际先进的传感器技术测记参数,测量精度高。
(4) 通过主机内的通讯口可将主机内存资料传输给微机,便于原始资料的收集及统计分析。
3. 安装
灌浆自动记录仪的安装根据浆液循环方式、被测参数、及流量计放置位置的不同分为多种方式,其中常用的是二参数小循环方式和三参数大循环方式,其安装示意图如图1、图2: 安装完成后,应由专业技术人员负责调试工作,在将各被测参数的误差调至最小或允许范围内后方可使用。
4. 检定
灌浆自动记录仪是灌浆施工过程测控的关键设备,为确保其测量的精度及准确度,必须定期进行检定与校验。仪器的检定分为周期检定和非周期检定。
4 1 周期检定。
根据周期的长短可分为年度率定和周期校验。年度率定需由具有法定资质的计量检测机构进行。周期校验可由使用单位专业技术人员协同现场设备监理进行,根据实际使用情况可每1～2周进行一次。
4 2 非周期检定。
对有以下情况的仪器需由专业技术人员进行检定(校验)后方可投入正常使用:(1) 新安装(或启用封存)的灌浆自动记录仪;(2) 经维修后的灌浆自动记录仪;(3) 更换了流量计、压力计、水灰比传感器等主要组件的灌浆自动记录仪。
5. 保养与维护
灌浆自动记录仪是精密的高科技产品,对工作环境要求高,且长期工作于环境差的灌浆施工现场,对其正常运行造成一定影响,为了客观准确地测量、控制和记录灌浆施工过程,在对灌浆自动记录仪进行改进和完善的同时,还必须加强仪器的保养与维护工作。
5.1 一般性保养和注意事项。
当灌浆自动记录仪发生故障时,应由专业技术维修人员进行检修。修复后须经校测合格方可使用,严禁使用人员拆卸,防止故障扩大。
5.1.1 主机。
(1) 主机在高温下工作应保持良好的通风降温,温度高于40℃可能使主机工作不稳定。显示器应避免高温及阳光直射,否则影响工作稳定性及寿命;
(2) 避免非正常关机,强行在程序运行中关机,易丢失校测参数;
(3) 不要经常打开打印机盖,防止异物、粉尘、水浆溅入主机,损坏主机及打印机的打印头。主机不用时,应关上机盖,长期不用时,应存放在温度较低处;
(4) 廊道使用时,应视潮湿情况每1～2周更换一次主机箱内的干燥剂;
(5) 信号传输线使用时应悬空走线,避免压、砸、拉断信号线,禁止将其淹埋在水泥浆中。
5.1.2 流量计。
(1) 安装时应注意流量计的安装方向。流量计铭牌标示的流向箭头与灌浆浆液实际通过流量计的流向一致;
(2) 流量计应用防水罩罩好,安装时不要将流量计放在水中,在流量计的两端加支撑,减小管道造成的震动;
(3) 流量计安装优先选用垂直安装,浆液流动方向为下进上出,确保测量管内充满液体。在水平或倾斜安装时,则两电极的轴线必须处于水平位置;
(4) 流量计不应靠近铁磁性物质,应尽量远离强电磁场以减小因磁场干扰产生的测量误差;
(5) 调压阀不能紧连流量计,用于连接的直管段的长度应大于10×DN(测量管内直径),以免造成流体扰动,增加测量误差;
(6) 流量计在露天使用时,应覆盖遮阳物,避免阳光暴晒,温度高于40℃可能使流量计工作不稳定;
(7) 灌浆结束后,应将流量计测量管内冲洗干净,确保传感器的电极不被沾污。搬运流量计时,应注意保护测量管内的衬里;
(8) 做好流量计防潮措施,若受潮可用电吹风吹干后在再将密封盖盖好。
5.1.3 压力传感器。
(1)压力传感器应安装在具有良好隔离效果的油水隔离器上,经常检查油水隔离器油腔是否漏油,油膜套是否损坏;
(2)防止压力传感器内腔堆积水泥结石,灌浆结束后应冲洗干净管路;
(3)压力计禁止浸泡在水中,并应做好防潮措施。
5.1.4 水灰比传感器。
(1)采用压差式液面传感器时,使用前可在传感器膜片上涂上薄薄一层黄油,便于清洗。灌浆结束后应及时冲洗回浆桶和传感器膜片,不得用锐器刮戳传感器膜片,以免损坏传感器;
(2)采用核子式传感器式,施工人员应注意避免射线污染,不使用时应及时关闭射线源开关。定期清洗过流管。
5.2 常见故障分析及处理。
5 2.1 热敏打印机正常动作,但不打字。可能原因为:
(1)打印纸装反了,需重新安装打印纸;
(2)打印机打印头损坏,更换即可。
5.2.2 流量计无信号输出。可能原因为:
(1)流量计电源未加上,应检查流量计保险及电源线是否有砸断现象;
(2)信号线故障,应检查信号线是否砸断或短路;
(3)流量计转换板出故障,更换即可。
5.2.3 流量值偏小。可能原因为:
(1)流量计主板零点偏负,调零即可;
(2)流量计测管内两个不锈钢电极上有水泥结块,可拆下流量计法兰盘,清理即可。
5.2.4 流量特别大。可能原因为:
(1)流量计管路中有水泥淤积堵塞,一般在流量计入口弯头处,清除即可;
(2)流量计转换板损坏或流量计测量管内有气泡。
5.2.5 流量不稳定。可能原因为:
(1)流量计的进水或受潮,打开流量计密封盖,将水和潮气用电吹风吹干即可;
(2)流量计测管内电极受沾污。拆下流量计法兰盘,清洗干净电极即可;
(3)灌浆泵压力及排量不稳。应维修灌浆泵。
5.2.6 压力值偏小。可能原因为:
(1)压力计油膜套破损、漏油,造成压力传递损失。更换油膜套并加油即可;
(2)若误差范围在满量程的10%以上,则传感器和放大板故障。可换一套新传感器及放大板;
(3)若误差范围在满量程的10%以内,则压力计放大板零点偏负。调零即可。
5.2.7 压力无显示。可能原因为:
(1)压力计信号
线故障,检查信号线是否砸断或短路;
(2)压力计传感器损坏或转换板故障。更换即可。
6. 结语
6.1 灌浆自动记录仪的应用为加强灌浆过程控制提供了有效保障,是提高国内灌浆工艺水平,提高基础处理质量的关键测控设备,适合于各种工作环境的灌浆施工作业。目前,已在三峡、水布垭等各类水电工程建设的基础处理中广泛应用,并取得了较好的使用效果。随着灌浆自动记录仪系统功能和性能的进一步改进和完善,它将会更加广泛地应用于水工建筑物和工民建基础工程灌浆施工中。
6.2 现在国内使用的灌浆自动记录仪系统是将压力传感器安装于回浆管路上监测压力。若回浆通路一旦被堵塞,孔内压力将骤升,此时压力传感器并不能真实反映孔内压力,极易误导操作,以致造成基岩或混凝土的抬动。近年来,国内外灌浆技术有很大的发展,自动化程度越来越高,建议在进浆管路上另外加装一台压力传感器,监测进浆压力,灌浆自动记录仪预留标准接口,可扩展使用多种传感器对进浆压力、抬动、温度进行监测,实现对灌浆施工过程全方位的监控。
6.3 灌浆资料采用热敏纸打印输出,易受温度和环境的影响,不利于灌浆资料的长期保存。建议灌浆资料采用普通打印纸打印输出,并可以文件的格式保存到电脑和磁盘上,便于灌浆资料的长期保存和内业整理工作。
6.4 目前资料统计分析管理软件尚未进入实用阶段,建议对其进一步完善,提高其实用性,真正实现从现场检测数据到基地内业成图成表的全部自动完成,以大量减少内业资料整理的工作量,实现灌浆资料图表的标准规范化。
[文章编号]1619-2737(2010)04-13-67
[作者简介]曲卫国(1975.2.19-),男,1998年毕业于中国地质大学(武汉)地质专业,现职称为工程师,现在进行水利水电施工建设。
【关键词】 灌浆自动记录仪;灌浆施工;应用;维护
Infuse syrup auto record instrument is infuse syrup under construction of application and maintenance
Qu Wei-guo,Tong Yao
(Gezhoubai group foundation limited company Yichang Hubei 443002)
【Abstract】Infuse syrup auto record instrument is auto record infuse syrup construction process parameter of the key measure to control an equipments and strengthen maintenance work ability more objective accurately the measure, control and record infuse syrup construction process.
【Key words】Infuse syrup auto record instrument;Infuse syrup a construction;Application;Maintenance
1. 概述
灌浆自动记录仪是利用单片机技术结合传感器技术研制开发的自动记录灌浆施工过程参数的测量、控制电子仪器设备。能对流量、压力、水灰比三参数进行实时测控。国内自上世纪80年代开始研制,90年代初开始推广应用。近年来,随着电子技术和灌浆技术的发展,灌浆自动记录仪的各项性能有了很大程度提高,功能也逐渐完善,从而进一步地提高了灌浆施工过程控制的自动化程度。
2. 仪器简介
2.1 组件。
灌浆自动记录仪主要由主机、流量计、压力传感器、水灰比传感器、稳压电源、数据存储器、通讯及资料管理软件等部分组成。
2.2 工作流程。
在灌浆过程中,灌浆流量、灌浆压力和浆液浓度等灌浆过程数据分别经流量计、压力传感器和水灰比传感器转换成电信号,送入主机内处理,主机内CPU控制显示器和打印机按设定的格式显示和打印灌浆时间、压力、流量及累计灌入量、浆液浓度等被测量数据和设定的工作参数,并在灌浆结束时将灌浆过程中被测量数据随时间而变化的过程曲线描绘在打印机记录纸上。
2.3 工作原理及技术指标。
2.3.1 压力传感器(压力变送器)。
通常采用压阻式弹性敏感元件安装于回浆管路上,压力变量通过油水隔离器传递至传感器上被转换成应变电信号,经放大后由信号线传送到主机,再由主机进行采集处理转换成压力并显示、记录。测量范围0～10MPa,精度 15%满量程。
2.3.2 流量计。
通常采用电磁流量计,其测量原理基于法拉第电磁感应定律。当浆液流经流量计的测量段管路时切割电磁场,在一对金属电极上产生感应电压,经过放大传送到主机,由主机进行采集处理转换成流量,并显示、记录。测量范围0～150L/min,精度10%。
2.3.3 水灰比传感器(比重计)。
常用的水灰比传感器有核子式、压差式和浮子式。现有的核子式水灰比传感器可以满足使用要求,但在一定范围内对人体有辐射作用,且不便保存,不易被施工人员接受,一般没有使用。使用较多的是压差式液面传感器,压差式液面传感器安装在特制的回浆桶的底端侧面,回浆从回浆桶底部流入,从回浆桶顶部溢出流回搅拌桶。压差式传感器利用固定高度液体比重与压力成正比的关系(即P=ρh),推算液面比重。所以压差式液面传感器实际上就是一种可测微小压力的压力传感器,当回浆充填满回浆桶,浆液压力传递至传感器上被转换成应变电信号,放大后由信号线传送到主机,再由主机采集处理转换成比重,并显示、记录。测量范围0.9～2.0g/cm3,精度 5%FS。
2.4 功能特点。
国内使用的新型灌浆自动记录仪一般具有以下功能特点:
(1) 用于基础处理工程的压水、灌浆过程记录,一般可进行普通灌浆,GIN法灌浆、压水试验记录,仪器与压力传感器、流量计和密度计配套使用能侧记灌浆压力、流量和比重三参数。
(2) 主机形式是集计算机、传感器接口、打印、绘图功能于一体,密封式机箱、掉电保护功能、液晶显示,具有压力、流量和比重三参数在线动态监测、记录和分析功能。
(3) 测量信号的拾取采用国际先进的传感器技术测记参数,测量精度高。
(4) 通过主机内的通讯口可将主机内存资料传输给微机,便于原始资料的收集及统计分析。
3. 安装
灌浆自动记录仪的安装根据浆液循环方式、被测参数、及流量计放置位置的不同分为多种方式,其中常用的是二参数小循环方式和三参数大循环方式,其安装示意图如图1、图2: 安装完成后,应由专业技术人员负责调试工作,在将各被测参数的误差调至最小或允许范围内后方可使用。
4. 检定
灌浆自动记录仪是灌浆施工过程测控的关键设备,为确保其测量的精度及准确度,必须定期进行检定与校验。仪器的检定分为周期检定和非周期检定。
4 1 周期检定。
根据周期的长短可分为年度率定和周期校验。年度率定需由具有法定资质的计量检测机构进行。周期校验可由使用单位专业技术人员协同现场设备监理进行,根据实际使用情况可每1～2周进行一次。
4 2 非周期检定。
对有以下情况的仪器需由专业技术人员进行检定(校验)后方可投入正常使用:(1) 新安装(或启用封存)的灌浆自动记录仪;(2) 经维修后的灌浆自动记录仪;(3) 更换了流量计、压力计、水灰比传感器等主要组件的灌浆自动记录仪。
5. 保养与维护
灌浆自动记录仪是精密的高科技产品,对工作环境要求高,且长期工作于环境差的灌浆施工现场,对其正常运行造成一定影响,为了客观准确地测量、控制和记录灌浆施工过程,在对灌浆自动记录仪进行改进和完善的同时,还必须加强仪器的保养与维护工作。
5.1 一般性保养和注意事项。
当灌浆自动记录仪发生故障时,应由专业技术维修人员进行检修。修复后须经校测合格方可使用,严禁使用人员拆卸,防止故障扩大。
5.1.1 主机。
(1) 主机在高温下工作应保持良好的通风降温,温度高于40℃可能使主机工作不稳定。显示器应避免高温及阳光直射,否则影响工作稳定性及寿命;
(2) 避免非正常关机,强行在程序运行中关机,易丢失校测参数;
(3) 不要经常打开打印机盖,防止异物、粉尘、水浆溅入主机,损坏主机及打印机的打印头。主机不用时,应关上机盖,长期不用时,应存放在温度较低处;
(4) 廊道使用时,应视潮湿情况每1～2周更换一次主机箱内的干燥剂;
(5) 信号传输线使用时应悬空走线,避免压、砸、拉断信号线,禁止将其淹埋在水泥浆中。
5.1.2 流量计。
(1) 安装时应注意流量计的安装方向。流量计铭牌标示的流向箭头与灌浆浆液实际通过流量计的流向一致;
(2) 流量计应用防水罩罩好,安装时不要将流量计放在水中,在流量计的两端加支撑,减小管道造成的震动;
(3) 流量计安装优先选用垂直安装,浆液流动方向为下进上出,确保测量管内充满液体。在水平或倾斜安装时,则两电极的轴线必须处于水平位置;
(4) 流量计不应靠近铁磁性物质,应尽量远离强电磁场以减小因磁场干扰产生的测量误差;
(5) 调压阀不能紧连流量计,用于连接的直管段的长度应大于10×DN(测量管内直径),以免造成流体扰动,增加测量误差;
(6) 流量计在露天使用时,应覆盖遮阳物,避免阳光暴晒,温度高于40℃可能使流量计工作不稳定;
(7) 灌浆结束后,应将流量计测量管内冲洗干净,确保传感器的电极不被沾污。搬运流量计时,应注意保护测量管内的衬里;
(8) 做好流量计防潮措施,若受潮可用电吹风吹干后在再将密封盖盖好。
5.1.3 压力传感器。
(1)压力传感器应安装在具有良好隔离效果的油水隔离器上,经常检查油水隔离器油腔是否漏油,油膜套是否损坏;
(2)防止压力传感器内腔堆积水泥结石,灌浆结束后应冲洗干净管路;
(3)压力计禁止浸泡在水中,并应做好防潮措施。
5.1.4 水灰比传感器。
(1)采用压差式液面传感器时,使用前可在传感器膜片上涂上薄薄一层黄油,便于清洗。灌浆结束后应及时冲洗回浆桶和传感器膜片,不得用锐器刮戳传感器膜片,以免损坏传感器;
(2)采用核子式传感器式,施工人员应注意避免射线污染,不使用时应及时关闭射线源开关。定期清洗过流管。
5.2 常见故障分析及处理。
5 2.1 热敏打印机正常动作,但不打字。可能原因为:
(1)打印纸装反了,需重新安装打印纸;
(2)打印机打印头损坏,更换即可。
5.2.2 流量计无信号输出。可能原因为:
(1)流量计电源未加上,应检查流量计保险及电源线是否有砸断现象;
(2)信号线故障,应检查信号线是否砸断或短路;
(3)流量计转换板出故障,更换即可。
5.2.3 流量值偏小。可能原因为:
(1)流量计主板零点偏负,调零即可;
(2)流量计测管内两个不锈钢电极上有水泥结块,可拆下流量计法兰盘,清理即可。
5.2.4 流量特别大。可能原因为:
(1)流量计管路中有水泥淤积堵塞,一般在流量计入口弯头处,清除即可;
(2)流量计转换板损坏或流量计测量管内有气泡。
5.2.5 流量不稳定。可能原因为:
(1)流量计的进水或受潮,打开流量计密封盖,将水和潮气用电吹风吹干即可;
(2)流量计测管内电极受沾污。拆下流量计法兰盘,清洗干净电极即可;
(3)灌浆泵压力及排量不稳。应维修灌浆泵。
5.2.6 压力值偏小。可能原因为:
(1)压力计油膜套破损、漏油,造成压力传递损失。更换油膜套并加油即可;
(2)若误差范围在满量程的10%以上,则传感器和放大板故障。可换一套新传感器及放大板;
(3)若误差范围在满量程的10%以内,则压力计放大板零点偏负。调零即可。
5.2.7 压力无显示。可能原因为:
(1)压力计信号
线故障,检查信号线是否砸断或短路;
(2)压力计传感器损坏或转换板故障。更换即可。
6. 结语
6.1 灌浆自动记录仪的应用为加强灌浆过程控制提供了有效保障,是提高国内灌浆工艺水平,提高基础处理质量的关键测控设备,适合于各种工作环境的灌浆施工作业。目前,已在三峡、水布垭等各类水电工程建设的基础处理中广泛应用,并取得了较好的使用效果。随着灌浆自动记录仪系统功能和性能的进一步改进和完善,它将会更加广泛地应用于水工建筑物和工民建基础工程灌浆施工中。
6.2 现在国内使用的灌浆自动记录仪系统是将压力传感器安装于回浆管路上监测压力。若回浆通路一旦被堵塞,孔内压力将骤升,此时压力传感器并不能真实反映孔内压力,极易误导操作,以致造成基岩或混凝土的抬动。近年来,国内外灌浆技术有很大的发展,自动化程度越来越高,建议在进浆管路上另外加装一台压力传感器,监测进浆压力,灌浆自动记录仪预留标准接口,可扩展使用多种传感器对进浆压力、抬动、温度进行监测,实现对灌浆施工过程全方位的监控。
6.3 灌浆资料采用热敏纸打印输出,易受温度和环境的影响,不利于灌浆资料的长期保存。建议灌浆资料采用普通打印纸打印输出,并可以文件的格式保存到电脑和磁盘上,便于灌浆资料的长期保存和内业整理工作。
6.4 目前资料统计分析管理软件尚未进入实用阶段,建议对其进一步完善,提高其实用性,真正实现从现场检测数据到基地内业成图成表的全部自动完成,以大量减少内业资料整理的工作量,实现灌浆资料图表的标准规范化。
[文章编号]1619-2737(2010)04-13-67
[作者简介]曲卫国(1975.2.19-),男,1998年毕业于中国地质大学(武汉)地质专业,现职称为工程师,现在进行水利水电施工建设。