孫彩宏 朱家斌 魏云鵬 萬鑫 劉瑜

摘要：曉明礦400 m3、800 m3水倉液位監(jiān)測系統(tǒng)原采用的測量儀器是浮標式液位計，缺點是讀取難度大、無報警提示，作業(yè)人員需要定時到水倉前查看標尺，不僅增加了工作人員的工作量，還降低了效率?，F(xiàn)采用液位變送器+液位光柱顯示儀+蜂鳴器組成一套液位監(jiān)測系統(tǒng)，檢測液位數(shù)據(jù)，實施報警安全提示。作業(yè)人員在操作室內(nèi)即可監(jiān)控水倉液位，及時、準確、安全、充足地供水，從而有效地消除了工作疲勞，減少了人為失誤，提高了生產(chǎn)過程的實時性、安全性，避免了因水倉缺水或冒水造成的礦井生產(chǎn)事故及損失。

關(guān)鍵詞：液位;監(jiān)測;報警提示

1 ? ?背景

曉明礦400 m3水倉負責向井下供水，800 m3水倉負責提供洗煤用水，對礦井生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。只有及時準確監(jiān)測水倉中的水位是低水位還是高水位，才能做到及時補水或排水，以保證礦井的正常生產(chǎn)和安全。

目前，曉明礦400 m3、800 m3水倉液位監(jiān)測系統(tǒng)采用的傳感器是浮標式液位計。其由浮標和機械裝置組成，浮標的底面與液體表面相接觸[1]。液位上升時，浮標隨之上浮，與浮標軟連接的牽引索帶動重錘做向下移動，在標尺上讀取的水倉液位為高水位;液位下降時，浮標隨之下沉，與浮漂軟連接的牽引索帶動重錘做向上移動，在標尺上讀取的水倉液位為低水位。浮標式液位計的缺點是讀取難度大、無報警提示，作業(yè)人員需要定時前往水倉查看標尺，不僅增加了工作人員的工作量，還降低了工作效率。

2 ? ?液位監(jiān)測系統(tǒng)改造方案實施

為解決上述問題，采用液位變送器+液位光柱顯示儀+蜂鳴器組成一套液位監(jiān)測系統(tǒng)，檢測液位數(shù)據(jù)，實施報警安全提示，如圖1所示。

2.1 ? ?液位變送器

2.1.1 ? ?液位變送器的工作原理

基于所測液體靜壓與該液體高度成正比的原理[2]，液位變送器采用擴散硅或陶瓷敏感元件的壓阻效應(yīng)，將靜壓轉(zhuǎn)成電信號，經(jīng)過溫度補償和線性校正，轉(zhuǎn)換成DC4～20 mA標準電流信號輸出。

2.1.2 ? ?液位變送器的選型與應(yīng)用

投入式液位變送器安裝方便，直接將探頭投入水倉中，即可測量出變送器末端到液面的液位高度，且適用于400 m3和800 m3水倉易腐蝕、易堵塞、易冷結(jié)等特殊條件，因此400 m3和800 m3水倉均選用投入式液位變送器。因400 m3和800 m3水倉均為5 m高，故選擇量程范圍為0～5 m，供電電壓為AC220 V。液位變送器探頭沉于水底，遠離水流速過快的位置。

2.2 ? ?液位光柱顯示儀

2.2.1 ? ?液位光柱顯示儀的工作原理

液位光柱顯示儀采用微處理器進行控制運算[3]，集數(shù)字儀表與模擬儀表于一體，可對液位測量信號進行數(shù)字量顯示控制及相對模擬量顯示，使測量值的顯示更為清晰直觀;具有水位高度、光柱模擬顯示、兼?zhèn)渎暪鈭缶δ?用戶可按自己的需要調(diào)節(jié)上、下限液位值，當被測的液位到達上、下限值時，即能自動報警[4]。

2.2.2 ? ?液位光柱顯示儀的選型與應(yīng)用

液位變送器與液位光柱顯示儀相連接，把通過其測量送來的液位用數(shù)字和光柱顯示出來。液位光柱顯示儀型號為LF-100，供電電壓為AC220 V。

根據(jù)400 m3、800 m3水倉的實際情況，設(shè)定報警液位值。400 m3水倉低液位報警為2.6 m，超低液位報警為2.4 m，上限液位報警為3.8 m，超上限液位報警為4 m。800 m3水倉低液位報警為3 m，超低液位報警為2.7 m，上限液位報警為3.8 m，超上限液位報警為4 m。

2.3 ? ?蜂鳴器

2.3.1 ? ?蜂鳴器的工作原理

蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、發(fā)光二極管、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當接通電源后（1.5～15 V直流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出1.5～2.5 kHz的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲[5]。

2.3.2 ? ?蜂鳴器的選型與應(yīng)用

蜂鳴器與液位光柱顯示儀上限、下限、上上限、下下限報警輸出相連接，型號為AD16-22SM，供電電壓為AC220 V。當水倉液位上升到設(shè)定水位線時，液位光柱顯示儀相應(yīng)位置的紅燈亮起，蜂鳴器報警，提示工作人員關(guān)閉送水閥門;當水倉液位下降到設(shè)定水位線時，紅燈亮起，蜂鳴器報警，提示工作人員開啟送水閥門。液位沒有恢復前，對應(yīng)的報警不會消失。

3 ? ?現(xiàn)場應(yīng)用情況

該水倉液位監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用期間，作業(yè)人員在操作室內(nèi)即可監(jiān)控水倉液位，及時、準確、安全、充足地供水，有效消除了工作疲勞，減少了人為失誤，提高了生產(chǎn)過程的實時性、安全性，避免了因水倉缺水或冒水造成的礦井生產(chǎn)事故及損失。

4 ? ?效益分析

自2019年11月份該水倉液位監(jiān)測系統(tǒng)投入使用以來，400 m3和800 m3水倉未出現(xiàn)一次跑水或缺水事故。至2019年12月底，較去年同期相比節(jié)約清水10 458 m3，按每立方水3元計算，2個月以來共節(jié)約水費約3.14萬元。

Y=10 458×3=31 374 元

式中：Y為2個月節(jié)約水費的總金額（元）。

5 ? ?結(jié)語

綜上所述，400 m3、800 m3水倉液位監(jiān)測系統(tǒng)升級改造，避免了員工頻繁就地觀測標尺導致的疲勞和失誤，提高了生產(chǎn)過程的實時性、安全性，減少了水倉因缺水或冒水造成的礦井生產(chǎn)事故及損失，提高了工作效率。

[參考文獻]

[1] 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導[M].北京：高等教育出版社，1997.

[2] 張建華.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[3] 常健生.檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[4] 張毅剛.單片機原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2003.

[5] 李全利.單片機原理及應(yīng)用技術(shù)[M].3版.北京：高等教育出版社，2009.

收稿日期：2020-08-03

作者簡介：孫彩宏（1984—），女，遼寧調(diào)兵山人，工程師，曉明礦運轉(zhuǎn)隊技術(shù)員，研究方向：電氣自動化。