【摘要】文章分析了傳統(tǒng)的煤倉料位監(jiān)測方案，針對當(dāng)前煤礦原煤倉測量不準(zhǔn)，未與自動化聯(lián)動等問題，設(shè)計了基于雷達料位計的煤倉監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以雷達料位計為核心設(shè)備，能接入自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。結(jié)果表明，該系統(tǒng)與傳統(tǒng)監(jiān)測方法相比，具有監(jiān)測精度高，環(huán)境適應(yīng)性好等特點，有效提高了煤礦自動化生產(chǎn)水平。

【關(guān)鍵詞】煤倉;煤位;監(jiān)測;雷達物位計

1.引言

輸煤過程中的原煤倉作為生產(chǎn)運行的中間環(huán)節(jié)，起著均衡輸煤和儲煤的作用，煤倉中煤位過低或過高，都會使煤倉這一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，從而關(guān)系到煤礦生產(chǎn)能否高效有序進行。隨著我國煤炭工業(yè)自動化水平的不斷提高，如何實時、準(zhǔn)確地監(jiān)測煤倉的貯料情況，并和井下相關(guān)運輸皮帶、給煤機進行聯(lián)動監(jiān)控，在安全高效生產(chǎn)和自動化管理中顯得越來越重要。因此煤倉煤位監(jiān)測系統(tǒng)作為自動監(jiān)測和控制煤倉貯料情況的裝置在煤礦安全生產(chǎn)中起非常重要的作用。

2.煤倉料位監(jiān)測技術(shù)發(fā)展

目前，煤倉監(jiān)測系統(tǒng)有多種原理和實現(xiàn)方式， 在我國煤倉常用的有電容式、重錘式、核輻射式和超聲波式煤位探測系統(tǒng)。

電容式煤位測量是根據(jù)探極之間的電容正比于物料料位的原理實現(xiàn)煤位測量工作，其構(gòu)造簡單、安裝方便。要求被測物料的介電常數(shù)穩(wěn)定，其探頭易粘著接觸物料導(dǎo)致?lián)p壞，測量距離也較小。

重錘式煤位探測系統(tǒng)以鋼絲繩懸掛重錘，探測料倉頂部到物料表面間的距離，是一種機械式、接觸型探測系統(tǒng)。具有連續(xù)測量、方法簡單、成本較低等特點。但由于測量過程中重錘必需與被測煤塊接觸，易被煤塊埋住，且懸重錘的鋼絲繩容易被落煤砸斷。因此長期工作時可靠性較差，易損壞。

核輻射式煤位探測系統(tǒng)采用放射源Co-60或Cs-137發(fā)射的γ射線能夠穿透容器壁和容器內(nèi)的物料。在煤倉下側(cè)裝有γ射線接收器， 隨著煤位的變化， γ射線穿過料層后的強度也不同，接收器檢測出射入的γ射線強度并通過顯示儀表顯示出煤位高度。核輻射式煤位探測存在一定的放射危險性，已限制在煤礦井下使用，且價格較高。

超聲波式煤位測量利用超聲波的回聲定位原理完成數(shù)據(jù)采集過程。由于超聲波在空氣中傳輸時傳輸速度與溫度等環(huán)境因素相關(guān)，影響測量精度。且超聲波波束角較大，對煤倉直徑與深度比有一定要求，影響測量深度。

針對上述煤倉監(jiān)測系統(tǒng)存在的缺點，本文設(shè)計了一種新型基于雷達測量技術(shù)的煤倉監(jiān)測系統(tǒng)。

3.基于雷達測距原理的物位儀

雷達測距傳感器原理是通過換能器和天線發(fā)射電磁波，電磁波在空間傳播時遇到被測物阻擋后反射回部分能量，該能量被天線和換能器接收。通過計算發(fā)射探測脈沖與接收反射脈沖的時間間隔就能推導(dǎo)出傳感器與被測介質(zhì)之間的距離。由于電磁波以光速（3×108米/秒）傳播， 其穿透力強，傳播速度不受粉塵、蒸汽及介質(zhì)的影響，傳播衰減也很小，被測物料的溫度、壓力、密度等幾乎不影響對其準(zhǔn)確的測量。對煤倉中可能存在的環(huán)境干擾，物位計設(shè)計有回波學(xué)習(xí)功能，可以通過軟件設(shè)置達到去除干擾的目的。

4.基于分布式光纖測溫技術(shù)的煤礦火災(zāi)監(jiān)測方案

圖1 系統(tǒng)組成

如圖1所示，系統(tǒng)由雷達測距傳感器、數(shù)據(jù)采集分站、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、和監(jiān)控主機組成。雷達測距傳感器實現(xiàn)精確的煤倉煤位測量。數(shù)據(jù)采集分站采集煤倉煤位信號，并通過現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)通信接口傳輸至地面監(jiān)控主機。地面監(jiān)控主機對煤位數(shù)據(jù)進行處理、顯示、存儲等，并可接入皮帶系統(tǒng)等，實現(xiàn)和皮帶、給煤機等實現(xiàn)聯(lián)動功能。

在煤倉上倉口新安裝一臺數(shù)據(jù)采集分站、一臺聲光報警裝置。每個煤倉安裝1臺雷達物料傳感器。雷達物料傳感器實現(xiàn)精確的煤倉煤位測量。數(shù)據(jù)采集分站采集物料傳感器的煤位信息并實現(xiàn)就地顯示;數(shù)據(jù)采集分站可設(shè)定多級報警門限，煤倉煤位達到報警門限后控制聲光報警裝置發(fā)出聲光報警。數(shù)據(jù)采集分站將煤倉煤位數(shù)據(jù)傳輸至皮帶控制機主機，實現(xiàn)皮帶與煤倉聯(lián)動控制。數(shù)據(jù)采集分站通過傳輸接口將數(shù)據(jù)上傳至地面監(jiān)控主機。

下倉口設(shè)置1臺數(shù)據(jù)采集分站，通過電纜與上倉口數(shù)據(jù)采集分站取得煤倉煤位信息并實現(xiàn)就地顯示，給煤機司機根據(jù)煤倉煤位控制給煤機，有效控制煤倉煤量。數(shù)據(jù)采集分站設(shè)定多級報警門限，達到報警門限后控制語音主機發(fā)出聲光報警。

地面監(jiān)控主機對煤位數(shù)據(jù)進行處理、顯示、存儲等，并可接入皮帶控制系統(tǒng)，實現(xiàn)和皮帶、給煤機等聯(lián)動控制功能。如圖2所示。

5.結(jié)語

本文設(shè)計的煤倉煤位監(jiān)測系統(tǒng)，解決目前煤礦煤倉監(jiān)測系統(tǒng)主要存在兩個問題：一是煤倉監(jiān)測手段有限，存在各種缺陷;二是煤倉監(jiān)測系統(tǒng)未融入自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中，形成信息孤島，導(dǎo)致其未能充分發(fā)揮其作用?；诶走_測量技術(shù)的煤倉監(jiān)測系統(tǒng)將能極大的提高對井下煤倉煤位進行的實時監(jiān)測，有效避免可能出現(xiàn)的煤倉堵口、滿倉、設(shè)備毀壞等嚴(yán)重影響生產(chǎn)的事故，同時可將煤倉煤位信號與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、皮帶控制系統(tǒng)對接，實現(xiàn)煤位數(shù)據(jù)上傳于地面控制中心站進行顯示，為整體調(diào)度提供有效的監(jiān)控、管理手段，提高了礦井安全指揮和有效生產(chǎn)能力，在煤礦生產(chǎn)中具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]鄭友江，趙繼云，石峰.煤倉料位自動監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].煤礦機械，2005（7）：107-108.

[2]辛元芳，周孟然.井下煤倉煤位檢測方法綜述[J].煤礦機械，2013（5）：13-15.

[3]仲麗云.大量程礦用超聲波物位儀的研究[J].工礦自動化，2010（3）：110-112.

項目來源：天地（常州）自動化股份有限公司科研項目（編號：2012SY013）。

作者簡介：賈文琪（1978—），男，江蘇武進人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于天地（常州）自動化股份有限公司，從事礦用產(chǎn)品研發(fā)工作。