快速搜索
分 类
关键字

工作面注浆及漏浆远距离系统研究

当前位置:主页 > 新闻资讯 > 工作面注浆及漏浆远距离系统研究
工作面注浆及漏浆远距离系统研究
点击次数: 发布时间:2018-04-26
摘要:本文对工作面注浆及漏浆远距离监测系统进行研究,给出了监测系统机构框图,并对泥浆流量计和泥浆密度计测量原理作较详细的推算,给出了系统的部分软件框图。
1、引言
利用注浆站向井下注浆历来是煤矿企业的一个重要生产环节,在矿井防灭火工作越亦受到到重视的今天,生产矿井对注浆量的多少及注浆浓度决定的注浆土(灰)量很为关注,尤其在发火趋势明显和发生火灾时更为重要,其注浆质量的好坏关系到井下火灾处理的进展与结果,直接影响煤矿的安全生产。
但是,在注浆过程中,有时会出现偏、跑浆情况。一般情况下偏浆、跑浆问题靠工人巡视注浆管线来检查,工人劳动强度很大,发现漏浆、跑浆时也很难及时通知井上的注浆站,至于井下的偏浆、跑浆更不易被发现。为此,研究对注浆过程进行实时监测,对注浆流量、注浆土量作准确、科学计量的系统是非常必要的。
2、注浆及漏浆远距离监剥系统设计思想
根据对注浆监测参数的要求,设计了一套注浆远距离监测系统。系统采用设在现场的单片机作为下位机,设在通风机房的Pc计算机作上位机。下位机数据可以传到上位机。整个系统总体结构框图如图1所示。
在系统中,井上电磁流量计用于测量注浆站输出的注浆流量,再配合核辐射密度计将注浆浓度检测出来。两者乘积便能反映注浆土方数量。为监测注浆管路是否有偏浆发生,在靠近工作面注浆管路上安装了一个电磁流量计,通过比较地面注浆流量与井下注浆流量,便能反映是否有漏浆发生。
注浆流量计与密度计输出的信号为4-20mA电流信号,将其转换成电压信号,然后再输入A/D转换电路(井上通过多路开关)转换成数字信号,该信号通过单片机处理后经串行VI发送至上位机。上位Pc机接收到下位机的流量、密度信息后,根据要求对数据进行处理,并实现显示、打印、存储、报警等功能。
3、系统的硬件设计
系统硬件主要包括电磁流量计、桉辐射密度计和单片机测量系统。
(1)LD电磁流量计的测量原理
LD电磁流量计由LDF一101系列电磁流量传感器和LDZ一4B型电磁流量转换器两部分组成。
LDF一101系列电磁流量传感器根据法拉第电磁感应原理做成,它与转换器配套使用,用来测量各种导电液体或固、液两相悬浮液的体积流量。
当导电液体沿测量管在交变磁场中作与磁力线垂直方向运动时,导电液体切割磁力线产生感应电势,此感应电势通过测量管壁上的一对电极测出。
若感应电势为E,则有:
E=KBVD
式中:B一磁感应强度,Wb/cm²;
D一电极间距离,仅似于测量管内径相等,cm;
V一测量管内被测流体在横截面上的平均流速,m/s;
K一与磁场分布及轴向长度有关的系数;
由此可推得瞬时流量Q与流量V的关系为:
式中:A一测量管横截面积;
K一仪表常数。
当仪表常数K确定后,感应电势与流量Q成正比,该流量信号输入LDZ一4B型电磁流量转换器,经放大,变换成与流量成正比的直流信号4~20mA。
LDZ一4B型电磁流量转换器与LD—F1叭型的电磁流量传感器配套使用,将来自传感器的低电平毫伏信号转换成与流量成正比例的4-20mADC统一的标准信号输出,供显示、记录、调节控制和流量计算等使用。
(2)NMF一216型核辐射密度计测量原理
泥浆的浓度和密度在某种意义上说也是同一个概念,设泥浆混合液的浓度为Cv(体积百分比),混合液的密度为p,干泥的密度为p,水的密度为ρv,泥浆混合液的体积为V。
泥浆混合液的质量百分比浓度为:
因此通过测量泥浆混合液的密度也可推算出泥浆的浓度值(Ps、ρv均已知)。
NMF一216型核辐射密度计能对被测介质(固态或液态)的密度进行非接触式测量,尤其能在环境比较恶劣的条件下工作。
放射性同位素产生的γ射线具有穿透物质的能力,对于一束准直的γ射线,在穿过管径为d,密度为ρ的被测介质后,人射到γ射线探测器上的射线强度I与ρ=0时射线强度Io之间成指数关系:
式中:μm一质量密度吸收系数,cm²/g;
ρ一介质密度,g/cm³;
d一管道内径。
由此可推得:
通过测量射线强弱变化,即可知道介质密度大小,将放射源和射线探测器分别安装在被测管道两测,用计算机处理射线探测器的输出信号,就可显示出被测介质的密度或浓度。
核辐射放射源产生的射线在穿过被测介质后,照射到闪烁计数器上,介质密度越高,照射到闪烁计数器上的射线强度越弱,反之亦然 闪烁计数器将射线的强度成正比的转换成电脉冲计数率,经闪烁探头的前置放大器,幅度甑别器、分频器、射级输出器,输出幅度恒定的电脉冲信号,送CPU板测量计数。CPU板上的单片机对测得的计数频率进行处理,得到被测介质的密度和浓度,一方面送显示板显示,另一方面送电流输出板得到4~20mA的电流输出。
(3)单片机智能监测系统该部分由8031单片机、地址锁存器7415373、EPROM2732、E²PROM2816、并行接口8l55、地址译码器74LS138组成,如图2所示:
8031是片内无ROM的单片机,系统配置一片2732(4K)作程序存储器,同时还扩展一片E²PROM2816(2K)作数据存储器,该芯片是电可擦除可编程的半导体存储器,掉电后存储的信息不会丢失,用它来存储注浆原始记录。为读取A/D转换结果及作打印机接口,系统扩展一片8155芯片,它含有256ByteRAM,2个8位 、一个6位的可编程并行1/0和1个l4位定时器/计数器。
4、系统的软件设计
系统的软件部分包括单片机测试程序、PC机通讯程序、PC机数据库管理程序。受篇幅限制,这里仅给出数据库管理的程序结构框图,其结构框图如图3所示。该部分程序用FoxPro2.5 for Windows编写,按系统共要求设置三层菜单界面。
5、结语
整套装置试运行表明,该系统具有操作简便,测试精度高,实时性好,显示直观,测试数据资料齐备等优点,很受用户欢迎。此外,整套装置还具有较高的性能价格比,具有推广应用价值。

上一篇:电磁泥浆流量计在油田固井的开发应用

下一篇:弯管流量计在高压泥浆中的应用

手机:
15195518515
电话:
0517-86801006
点击这里给我发消息