曉明礦400 m³、800 m³水倉(cāng)液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造

孫彩宏 朱家斌 魏云鵬 萬(wàn)鑫 劉瑜

摘要：曉明礦400 m3、800 m3水倉(cāng)液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原采用的測(cè)量?jī)x器是浮標(biāo)式液位計(jì)，缺點(diǎn)是讀取難度大、無(wú)報(bào)警提示，作業(yè)人員需要定時(shí)到水倉(cāng)前查看標(biāo)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(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)液位數(shù)據(jù)，實(shí)施報(bào)警安全提示。作業(yè)人員在操作室內(nèi)即可監(jiān)控水倉(cāng)液位，及時(shí)、準(zhǔn)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(guò)程的實(shí)時(shí)性、安全性，避免了因水倉(cāng)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(cè);報(bào)警提示

1 ? ?背景

曉明礦400 m3水倉(cāng)負(fù)責(zé)向井下供水，800 m3水倉(cāng)負(fù)責(zé)提供洗煤用水，對(duì)礦井生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。只有及時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)水倉(cāng)中的水位是低水位還是高水位，才能做到及時(shí)補(bǔ)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(cāng)液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的傳感器是浮標(biāo)式液位計(jì)。其由浮標(biāo)和機(jī)械裝置組成，浮標(biāo)的底面與液體表面相接觸[1]。液位上升時(shí)，浮標(biāo)隨之上浮，與浮標(biāo)軟連接的牽引索帶動(dòng)重錘做向下移動(dòng)，在標(biāo)尺上讀取的水倉(cāng)液位為高水位;液位下降時(shí)，浮標(biāo)隨之下沉，與浮漂軟連接的牽引索帶動(dòng)重錘做向上移動(dòng)，在標(biāo)尺上讀取的水倉(cāng)液位為低水位。浮標(biāo)式液位計(jì)的缺點(diǎn)是讀取難度大、無(wú)報(bào)警提示，作業(yè)人員需要定時(shí)前往水倉(cāng)查看標(biāo)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(cè)系統(tǒng)改造方案實(shí)施

為解決上述問(wèn)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(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)液位數(shù)據(jù)，實(shí)施報(bào)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(cè)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(kuò)散硅或陶瓷敏感元件的壓阻效應(yīng)，將靜壓轉(zhuǎn)成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和線性校正，轉(zhuǎn)換成DC4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)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(cāng)中，即可測(cè)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(cāng)易腐蝕、易堵塞、易冷結(jié)等特殊條件，因此400 m3和800 m3水倉(cāng)均選用投入式液位變送器。因400 m3和800 m3水倉(cāng)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(yuǎn)離水流速過(guò)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(jìn)行控制運(yùn)算[3]，集數(shù)字儀表與模擬儀表于一體，可對(duì)液位測(cè)量信號(hào)進(jìn)行數(shù)字量顯示控制及相對(duì)模擬量顯示，使測(cè)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?bào)警功能;用戶可按自己的需要調(diào)節(jié)上、下限液位值，當(dāng)被測(cè)的液位到達(dá)上、下限值時(shí)，即能自動(dòng)報(bào)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(guò)其測(cè)量送來(lái)的液位用數(shù)字和光柱顯示出來(lái)。液位光柱顯示儀型號(hào)為L(zhǎng)F-100，供電電壓為AC220 V。

根據(jù)400 m3、800 m3水倉(cāng)的實(shí)際情況，設(shè)定報(bào)警液位值。400 m3水倉(cāng)低液位報(bào)警為2.6 m，超低液位報(bào)警為2.4 m，上限液位報(bào)警為3.8 m，超上限液位報(bào)警為4 m。800 m3水倉(cāng)低液位報(bào)警為3 m，超低液位報(bào)警為2.7 m，上限液位報(bào)警為3.8 m，超上限液位報(bào)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(dāng)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(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)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(bào)警輸出相連接，型號(hào)為AD16-22SM，供電電壓為AC220 V。當(dāng)水倉(cāng)液位上升到設(shè)定水位線時(shí)，液位光柱顯示儀相應(yīng)位置的紅燈亮起，蜂鳴器報(bào)警，提示工作人員關(guān)閉送水閥門(mén);當(dāng)水倉(cāng)液位下降到設(shè)定水位線時(shí)，紅燈亮起，蜂鳴器報(bào)警，提示工作人員開(kāi)啟送水閥門(mén)。液位沒(méi)有恢復(fù)前，對(duì)應(yīng)的報(bào)警不會(huì)消失。

3 ? ?現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

該水倉(cāng)液位監(jiān)測(cè)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(cāng)液位，及時(shí)、準(zhǔn)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(guò)程的實(shí)時(shí)性、安全性，避免了因水倉(cāng)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(cāng)液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入使用以來(lái)，400 m3和800 m3水倉(cāng)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(jì)算，2個(gè)月以來(lái)共節(jié)約水費(fèi)約3.14萬(wàn)元。

Y=10 458×3=31 374 元

式中：Y為2個(gè)月節(jié)約水費(fèi)的總金額（元）。

5 ? ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，400 m3、800 m3水倉(cāng)液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)升級(jí)改造，避免了員工頻繁就地觀測(cè)標(biāo)尺導(dǎo)致的疲勞和失誤，提高了生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)性、安全性，減少了水倉(cāng)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(xiàn)]

[1] 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[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(jī)械工業(yè)出版社，2000.

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

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

[5] 李全利.單片機(jī)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(jiǎn)介：孫彩宏（1984—），女，遼寧調(diào)兵山人，工程師，曉明礦運(yùn)轉(zhuǎn)隊(duì)技術(shù)員，研究方向：電氣自動(dòng)化。