超聲波料位計在礦倉中的應用與推廣

趙永波，趙名名，李先波

（赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

通過超聲波傳感器對料倉物位的檢測在80 年代的時候就有了，但其更多的用在化工、水泥、糧倉等地方，用在礦山冶金方面還是非常少的，這與礦山物料粒度大、硬度大、粉塵濃度大、環(huán)境惡劣有很大關(guān)系。那么，如何選擇檢測所用的超聲波傳感器，是我們必須要思考的，本文我們將就此暫開探討。

1 項目背景

本次研究我們將超聲波料位計用于赤峰柴胡欄子金礦溫家地西礦場中進行了研究。赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司溫家地西分礦采用平硐豎井聯(lián)合開拓方式，井口標高+877m，自+500m（十一）至+180m（十九中）歸溫家地西分礦管理，中段標高40m，共九個中段，十九中作為提升中段，各中段礦石及廢石分別經(jīng)主溜井系統(tǒng)溜至十九中段礦倉和廢石倉，經(jīng)皮帶傳送后由箕斗提升至+902m 水平礦倉及廢石倉。如下圖1 示意。

在實際成產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要確定902 礦倉或廢石倉料石所在位置來控制箕斗提升量，以保證生產(chǎn)組織提升的有序進行，但確定礦石所在+902m 礦倉標高位置卻需要人工進行拋石聽聲音判斷，這在很大程度上影響提升進度，為此，我們常說將超聲波料位計自動檢測報警裝置用于其中，這一應用起到了很好的效果，既減少作業(yè)人員升入井判斷礦石標高的時間，也增加了作業(yè)人員的安全性，在一定程度提高了生產(chǎn)效益[1]。

2 超聲波料位計的安裝與應用

2.1 超聲波料位計工作原理

超聲波測量儀表一般會有兩部分組成：一個堅固高效的探頭和一個電信號微處理器，探頭用來發(fā)出超聲波脈沖和接收反射波，微處理器則是用來將這些波長信號轉(zhuǎn)化為距離、物位等相關(guān)數(shù)據(jù)。在應用時，將超聲波料位計垂直安裝在物體的表面，它向物面發(fā)出一個超聲波脈沖，經(jīng)過一段時間，超聲波料位計的傳感器接收到從料面反射回的信號，信號經(jīng)過變送器電路的選擇和處理，根據(jù)超聲波發(fā)出和接收的時間差，計算出料面到傳感器的距離，從而判斷礦倉的具體情況。

圖1 礦倉工作示意圖

2.2 礦山特情況下料倉料位計及傳感器的要求

在礦山料倉中，普遍存在：噪音大、電磁干擾嚴重，卸車時因倉內(nèi)礦石流動帶來的粉塵嚴重問題，以及冬夏溫差過大等問題，在這種情況下要用超聲波傳感器，首先就是要讓傳感器能長期穩(wěn)定的在這些惡劣條件下工作，其次是因為裝料時，鐵礦石對倉體的沖擊力很大，這就要求我們在傳感器的選擇上要考慮非接觸式的，否則十分容易損壞，再次，因為料倉中粉塵污染大的問題，我們在傳感器選擇時需考慮到其要有較遠的傳送能力和較好的狂干擾能力，除此，也要盡可能降低公司成本，因礦山料場頗多，料位計也必須在能滿足需求的同時，價格也要合理。

2.3 超聲波料位計在礦倉中的應用效果

在赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司溫家地西分礦的礦倉應用中，考慮到其環(huán)境惡劣的實際情況，我們采用的是將超聲波料位計結(jié)合多點換能器、溫度傳感器、多點輸入換能器、信號處理器、工業(yè)計算機等設(shè)備，使其成為礦倉超聲波料位監(jiān)控系統(tǒng)。

在整個料位系統(tǒng)安裝時，我們考慮到礦倉的實際情況，在安裝時首先考慮采用了保護裝置，以此確保料位儀不易被損壞，我們將超聲波料位計安裝在+902m 礦倉頂部位置，使其運用儀器無接觸測量方式確定礦石所到達礦倉位置。其次，在瞄準設(shè)備上也進行了選擇，選擇靈便瞄準器，同時對換能器角度進行調(diào)整，以此確保測量范圍能達到最大。再次，考慮到礦倉中粉塵干擾的問題，我們在選擇信號傳輸器上選用專用高頻電纜，且對輸出喜好進行了隔離處理。在完成設(shè)置后，經(jīng)測試儀器精度在±0.2%，最大60m 量程，5 度聲束角，在塵霧中也有較好的穿透能力，多種傳感器材質(zhì)，內(nèi)置全量程溫度補償[2]。

通過實踐案例充分說明了各粒級礦石料位均可通過這種方式測量，在測量過程中，因為儀表的測量信號同時也連接了計算機，其不僅能很好的反映礦倉內(nèi)的實際料位，使工作人員更精準的布料，若有需要還可增加進行相關(guān)預警設(shè)置，實現(xiàn)自動預警，可有效避免礦倉空砸、溢倉損壞布料車的情況發(fā)生，能有效實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)。

3 結(jié)束語

通過改進后的超聲波料位計不僅結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝、故障率也小，且其監(jiān)測準確率也極高。超聲波料位計能全天不間斷的對料倉進行檢測、監(jiān)控，且其誤差范圍也能滿足料場料倉的需求，是一種理想的連續(xù)監(jiān)測料倉物位的裝置，這對指導料場生產(chǎn)有著重要的意義。其不僅有效解決了人工認定礦石位置時的誤差和盲目性，且其實時自動動態(tài)的監(jiān)測，還能避免人工進入礦倉進行位置估計，能有效減少人工測試過程中帶來安全風險，其系統(tǒng)在溫家地西分礦+902m 礦倉的應用得到很好的效果，不僅使為柴胡欄子金礦公司也帶來很大的生產(chǎn)效益，還使礦上的卸料小車等自動控制上下貨成為了可能。不僅如此，超聲波料位計的應用也可推廣于其他企業(yè)，對飼料、水泥、煤、砂子、石塊等固體在內(nèi)的絕大多數(shù)的物位監(jiān)測都具有良好的應用，還需工作者們不斷從實踐出發(fā)進行相關(guān)研發(fā)[3]。