超声波煤位检测装置在安全生产中的应用

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摘要:监测监控在煤矿安全生产中的作用越来越广泛，煤位检测装置就是矿山自动化领域里一个重要组成部分。与传统的监测方法相比，自动化监测系统有着控制准确、监测方便和操作安全等优点，它能够提供实时监测，提前预警，及时断电等种种实用功能。文章首先介绍了煤仓煤位检测装置在矿山安全生产中的重要作用，其次阐述了超声波煤位探测装置的基本原理和技术特点，最后针对当前常村煤矿的实际情况，详细介绍了螺旋煤仓煤位检测装置接入KJ95N监控系统后的使用方法，以及当煤仓达到上限值后的自动化联动等问题，这对于防止煤仓中的煤溢出，确保煤矿煤仓有序放煤有着至关重要的作用。

关键词:煤位检测装置;监控分站;远动开关

在生产实践中，煤仓是按照矿井的出煤量来设计大小的。按照原来的设计规划，常村矿每年的原煤产量是三四百万吨，所以设计的煤仓大小属于中等煤仓。近年来，由于煤炭销路的打开，常村矿每年生产的原煤有八百万吨左右，原煤产量增加了一倍多，而原来设计的煤仓就不能满足原煤储运的需要，在原煤储运系统未改变的情况下，就只能在原煤运输调度上下功夫。这就首先提到煤位检测装置的运用，它的主要作用是:当进入煤仓的煤炭量大于输出的煤炭量时，由于煤炭的累积，就会导致煤仓中的煤越来越多，当达到一定的量时，煤位检测装置就会发出报警信号，调度指挥中心通过生产上的调控，放缓煤仓中的煤炭输入速度，提高煤仓中的煤炭输出速度;当煤仓中的煤量达到上限值时，调度指挥中心就要指令停止胶带的运行，防止煤仓中的煤溢出，从而避免出现设备的损坏和人员的伤亡。煤仓是煤矿井上和井下连接的一个中转站，连接着煤矿的产量和销量的一个动态平衡，所以说，煤仓煤位检测系统是保障煤炭企业安全生产顺利进行的重要设施之一，在煤矿的安全生产、和谐发展中有着至关重要的作用［1］。

1超声波煤位检测系统的工作原理

利用超声波技术测量物位是目前应用最为广泛的物位测量方法，相比于传统的物位测量方法具有价格合理、性能稳定、在恶劣的环境条件下有较强免疫力的优点。超声波物位计有一个压电陶瓷换能器，由其发出高频脉冲信号通过传输介质传递到声源传感器上，而声源传感器由一块或多块的压电晶片组成;当压电晶片接收到高频脉冲信号时，压电晶片一供电就产生微小的机械运动，根据压电晶片微小的机械运动由膜片转换为声信号。反之，接收声波时，膜片也会产生机械运动，进而机械运动则被相连的压电晶体转换为电信号(反射信号)［2］。超声波测位的原理是:首先发射探头发出超声波脉冲信号，经过传输介质传递到界面，然后经界面通过传输介质返回接收探头，根据从发射到接收脉冲信号的时间和声波在介质中的速度，就可以求出被测煤位的距离。被测煤位的的距离S的计算公式为:S=12Ct式中:C为空气中的声速。

2超声波煤位检测系统的特点

1)定向性强。由于超声波的能量消耗缓慢，在介质中的传播距离较远，所以对于物位的检测有较强的方向性，不管对于静止的物体还是移动的物体，都能够适用。2)方便检测。由于煤矿的生产作业环境比较恶劣，而基于超声波技术的煤位检测装置不需要与煤层直接接触，因而减少了煤矿恶劣环境对设备的侵蚀性，从而延长了设备的使用寿命，这就决定了超声波煤位检测装置在煤仓煤位的检测中有较强的实用性。3)测量精度高。目前国内的超声波测距集成电路的测量精度已经达到了厘米级，这种测量精度已经不亚于人的目测精度，在煤矿安全生产中对于煤位的检测和调控已经足够了。4)实时控制。超声波检测物位迅速、方便、计算简单，所以易于做到实时控制。这对于煤矿安全生产的顺利进行，避免造成设备损坏和人员伤亡有着至关重要的作用。尽管基于超声波技术的煤位检测装置有上述诸多优点，但是它也有自身的局限性。例如，设备本身存在着测量盲区大、测量深度有限、对煤仓的直径及其表面是否光滑等有严格的要求;检测精度又受温度、声压和风力等因素的影响。为保障煤矿安全生产的顺利进行，又适应当前煤炭经济形势下行，达到降本增效的目的，在不需要增加额外支出的前提下，结合我矿井下环境的具体情况，这就需要我们在对设备的维护和保养上下功夫。

3KGU5B煤位检测装置在我矿安全生产中的运用

KGU5B矿用超声位仪由物位仪控制箱，物位仪换能器，物位仪显示器组成，见图1。图1超声位仪系统这种物位仪有很好的软件支持，微处理器自动控制功率发射和信号接收电路，自动修正工作参数;识别真实的回波信号，有效地滤除噪声和干扰信号，进行目标识别和数值计算等数据处理，以达到理想的测量效果。此设备提供两种模拟信号;一种是电流信号4～20mA，一种为频率信号200～1000Hz。两个控制信号;高位继电器本安(常开)输出。将电流信号连接到一台物位仪显示器上，这样胶带司机可以现场实时实地进行观察，及时了解煤仓的进煤和出煤情况，发现将要达到煤仓报警点的时候，及时汇报并调控煤仓的进煤情况，从而达到防止煤仓冒仓和安全生产的目的;将频率信号接入KJ95系统上传到监控主机上，由监控人员对煤仓的储煤情况进行实时监测，从而达到调控煤仓存储情况的目的，见图2。上述的煤位检测装置对进行煤仓实时实地的双重监测，提高了对煤仓煤位的有效监测，对于煤矿的安全生产有着重要作用。根据我矿的实际出煤情况，一般煤仓煤位稳定在7．5～12m左右，而满仓煤位在18m，将12m设为煤仓的上限报警，17m为煤仓上限控制值，只要煤仓达到此值(此值通过主机在设置)，结合监控分站、远动开关和胶带联锁制动，控制胶带停止运转，不再往煤仓运煤，见图3。

4结语

煤位检测系统的联动控制是实现矿山自动化生产的一个不可缺少的环节，这是大趋势。煤位检测系统能够及时了解煤仓的存储情况，在保证安全生产的前提下最大限度的提高了生产效率。减少了企业事故的发生，提高了企业的收益，具有良好的发展前景。

作者:梁全军 赵孝威 单位:潞安环能股份公司

参考文献:

［1］张向东，兰常玉，董荣泉．自动化煤位探测系统应用现状分析［J］．山西建筑，2008(5):358－359．

［2］乔治．智能超声波物位计实际应用中的问题及解决［J］．自动化与仪器仪表，2011(5):70－73．