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超聲波煤位檢測裝置在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用論文
摘要:監(jiān)測監(jiān)控在煤礦安全生產(chǎn)中的作用越來越廣泛，煤位檢測裝置就是礦山自動化領(lǐng)域里一個重要組成部分。與傳統(tǒng)的監(jiān)測方法相比，自動化監(jiān)測系統(tǒng)有著控制準確、監(jiān)測方便和操作安全等優(yōu)點，它能夠提供實時監(jiān)測，提前預(yù)警，及時斷電等種種實用功能。文章首先介紹了煤倉煤位檢測裝置在礦山安全生產(chǎn)中的重要作用，其次闡述了超聲波煤位探測裝置的基本原理和技術(shù)特點，最后針對當前常村煤礦的實際情況，詳細介紹了螺旋煤倉煤位檢測裝置接入KJ95N監(jiān)控系統(tǒng)后的使用方法，以及當煤倉達到上限值后的自動化聯(lián)動等問題，這對于防止煤倉中的煤溢出，確保煤礦煤倉有序放煤有著至關(guān)重要的作用。
關(guān)鍵詞:煤位檢測裝置;監(jiān)控分站;遠動開關(guān)
在生產(chǎn)實踐中，煤倉是按照礦井的出煤量來設(shè)計大小的。按照原來的設(shè)計規(guī)劃，常村礦每年的原煤產(chǎn)量是三四百萬噸，所以設(shè)計的煤倉大小屬于中等煤倉。近年來，由于煤炭銷路的打開，常村礦每年生產(chǎn)的原煤有八百萬噸左右，原煤產(chǎn)量增加了一倍多，而原來設(shè)計的煤倉就不能滿足原煤儲運的需要，在原煤儲運系統(tǒng)未改變的情況下，就只能在原煤運輸調(diào)度上下功夫。這就首先提到煤位檢測裝置的運用，它的主要作用是:當進入煤倉的煤炭量大于輸出的煤炭量時，由于煤炭的累積，就會導(dǎo)致煤倉中的煤越來越多，當達到一定的量時，煤位檢測裝置就會發(fā)出報警信號，調(diào)度指揮中心通過生產(chǎn)上的調(diào)控，放緩煤倉中的煤炭輸入速度，提高煤倉中的煤炭輸出速度;當煤倉中的煤量達到上限值時，調(diào)度指揮中心就要發(fā)布指令停止膠帶的運行，防止煤倉中的煤溢出，從而避免出現(xiàn)設(shè)備的損壞和人員的傷亡。煤倉是煤礦井上和井下連接的一個中轉(zhuǎn)站，連接著煤礦的產(chǎn)量和銷量的一個動態(tài)平衡，所以說，煤倉煤位檢測系統(tǒng)是保障煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)順利進行的重要設(shè)施之一，在煤礦的安全生產(chǎn)、和諧發(fā)展中有著至關(guān)重要的作用［1］。
1超聲波煤位檢測系統(tǒng)的工作原理
利用超聲波技術(shù)測量物位是目前應(yīng)用最為廣泛的物位測量方法，相比于傳統(tǒng)的物位測量方法具有價格合理、性能穩(wěn)定、在惡劣的環(huán)境條件下有較強免疫力的優(yōu)點。超聲波物位計有一個壓電陶瓷換能器，由其發(fā)出高頻脈沖信號通過傳輸介質(zhì)傳遞到聲源傳感器上，而聲源傳感器由一塊或多塊的壓電晶片組成;當壓電晶片接收到高頻脈沖信號時，壓電晶片一供電就產(chǎn)生微小的機械運動，根據(jù)壓電晶片微小的機械運動由膜片轉(zhuǎn)換為聲信號。反之，接收聲波時，膜片也會產(chǎn)生機械運動，進而機械運動則被相連的壓電晶體轉(zhuǎn)換為電信號(反射信號)［2］。超聲波測位的原理是:首先發(fā)射探頭發(fā)出超聲波脈沖信號，經(jīng)過傳輸介質(zhì)傳遞到界面，然后經(jīng)界面通過傳輸介質(zhì)返回接收探頭，根據(jù)從發(fā)射到接收脈沖信號的時間和聲波在介質(zhì)中的速度，就可以求出被測煤位的距離。被測煤位的的距離S的計算公式為:S=12Ct式中:C為空氣中的聲速。
2超聲波煤位檢測系統(tǒng)的特點
1)定向性強。由于超聲波的能量消耗緩慢，在介質(zhì)中的傳播距離較遠，所以對于物位的檢測有較強的方向性，不管對于靜止的物體還是移動的物體，都能夠適用。2)方便檢測。由于煤礦的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境比較惡劣，而基于超聲波技術(shù)的煤位檢測裝置不需要與煤層直接接觸，因而減少了煤礦惡劣環(huán)境對設(shè)備的侵蝕性，從而延長了設(shè)備的使用壽命，這就決定了超聲波煤位檢測裝置在煤倉煤位的檢測中有較強的實用性。3)測量精度高。目前國內(nèi)的超聲波測距集成電路的測量精度已經(jīng)達到了厘米級，這種測量精度已經(jīng)不亞于人的目測精度，在煤礦安全生產(chǎn)中對于煤位的檢測和調(diào)控已經(jīng)足夠了。4)實時控制。超聲波檢測物位迅速、方便、計算簡單，所以易于做到實時控制。這對于煤礦安全生產(chǎn)的順利進行，避免造成設(shè)備損壞和人員傷亡有著至關(guān)重要的作用。盡管基于超聲波技術(shù)的煤位檢測裝置有上述諸多優(yōu)點，但是它也有自身的局限性。例如，設(shè)備本身存在著測量盲區(qū)大、測量深度有限、對煤倉的直徑及其表面是否光滑等有嚴格的要求;檢測精度又受溫度、聲壓和風力等因素的影響。為保障煤礦安全生產(chǎn)的順利進行，又適應(yīng)當前煤炭經(jīng)濟形勢下行，達到降本增效的目的，在不需要增加額外支出的前提下，結(jié)合我礦井下環(huán)境的具體情況，這就需要我們在對設(shè)備的維護和保養(yǎng)上下功夫。
3KGU5B煤位檢測裝置在我礦安全生產(chǎn)中的運用
KGU5B礦用超聲位儀由物位儀控制箱，物位儀換能器，物位儀顯示器組成，見圖1。圖1超聲位儀系統(tǒng)這種物位儀有很好的軟件支持，微處理器自動控制功率發(fā)射和信號接收電路，自動修正工作參數(shù);識別真實的回波信號，有效地濾除噪聲和干擾信號，進行目標識別和數(shù)值計算等數(shù)據(jù)處理，以達到理想的測量效果。此設(shè)備提供兩種模擬信號;一種是電流信號4～20mA，一種為頻率信號200～1000Hz。兩個控制信號;高位繼電器本安(常開)輸出。將電流信號連接到一臺物位儀顯示器上，這樣膠帶司機可以現(xiàn)場實時實地進行觀察，及時了解煤倉的進煤和出煤情況，發(fā)現(xiàn)將要達到煤倉報警點的時候，及時匯報并調(diào)控煤倉的進煤情況，從而達到防止煤倉冒倉和安全生產(chǎn)的目的;將頻率信號接入KJ95系統(tǒng)上傳到監(jiān)控主機上，由監(jiān)控人員對煤倉的儲煤情況進行實時監(jiān)測，從而達到調(diào)控煤倉存儲情況的目的，見圖2。上述的煤位檢測裝置對進行煤倉實時實地的雙重監(jiān)測，提高了對煤倉煤位的有效監(jiān)測，對于煤礦的安全生產(chǎn)有著重要作用。根據(jù)我礦的實際出煤情況，一般煤倉煤位穩(wěn)定在7．5～12m左右，而滿倉煤位在18m，將12m設(shè)為煤倉的上限報警，17m為煤倉上限控制值，只要煤倉達到此值(此值通過主機在設(shè)置)，結(jié)合監(jiān)控分站、遠動開關(guān)和膠帶聯(lián)鎖制動，控制膠帶停止運轉(zhuǎn)，不再往煤倉運煤，見圖3。
4結(jié)語
煤位檢測系統(tǒng)的聯(lián)動控制是實現(xiàn)礦山自動化生產(chǎn)的一個不可缺少的環(huán)節(jié)，這是大趨勢。煤位檢測系統(tǒng)能夠及時了解煤倉的存儲情況，在保證安全生產(chǎn)的前提下最大限度的提高了生產(chǎn)效率。減少了企業(yè)事故的發(fā)生，提高了企業(yè)的收益，具有良好的發(fā)展前景。
參考文獻:
［1］張向東，蘭常玉，董榮泉．自動化煤位探測系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析［J］．山西建筑，2008(5):358－359．
�。�2］喬治．智能超聲波物位計實際應(yīng)用中的問題及解決［J］．自動化與儀器儀表，2011(5):70－73．
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