煤仓料位监测系统设计

【摘要】文章分析了传统的煤仓料位监测方案，针对当前煤矿原煤仓测量不准，未与自动化联动等问题，设计了基于雷达料位计的煤仓监测系统。该系统以雷达料位计为核心设备，能接入自动化生产系统。结果表明，该系统与传统监测方法相比，具有监测精度高，环境适应性好等特点，有效提高了煤矿自动化生产水平。

【关键词】煤仓;煤位;监测;雷达物位计

1.引言

输煤过程中的原煤仓作为生产运行的中间环节，起着均衡输煤和储煤的作用，煤仓中煤位过低或过高，都会使煤仓这一环节发生故障，从而关系到煤矿生产能否高效有序进行。随着我国煤炭工业自动化水平的不断提高，如何实时、准确地监测煤仓的贮料情况，并和井下相关运输皮带、给煤机进行联动监控，在安全高效生产和自动化管理中显得越来越重要。因此煤仓煤位监测系统作为自动监测和控制煤仓贮料情况的装置在煤矿安全生产中起非常重要的作用。

2.煤倉料位监测技术发展

目前，煤仓监测系统有多种原理和实现方式， 在我国煤仓常用的有电容式、重锤式、核辐射式和超声波式煤位探测系统。

电容式煤位测量是根据探极之间的电容正比于物料料位的原理实现煤位测量工作，其构造简单、安装方便。要求被测物料的介电常数稳定，其探头易粘着接触物料导致损坏，测量距离也较小。

重锤式煤位探测系统以钢丝绳悬挂重锤，探测料仓顶部到物料表面间的距离，是一种机械式、接触型探测系统。具有连续测量、方法简单、成本较低等特点。但由于测量过程中重锤必需与被测煤块接触，易被煤块埋住，且悬重锤的钢丝绳容易被落煤砸断。因此长期工作时可靠性较差，易损坏。

核辐射式煤位探测系统采用放射源Co-60或Cs-137发射的γ射线能够穿透容器壁和容器内的物料。在煤仓下侧装有γ射线接收器， 随着煤位的变化， γ射线穿过料层后的强度也不同，接收器检测出射入的γ射线强度并通过显示仪表显示出煤位高度。核辐射式煤位探测存在一定的放射危险性，已限制在煤矿井下使用，且价格较高。

超声波式煤位测量利用超声波的回声定位原理完成数据采集过程。由于超声波在空气中传输时传输速度与温度等环境因素相关，影响测量精度。且超声波波束角较大，对煤仓直径与深度比有一定要求，影响测量深度。

针对上述煤仓监测系统存在的缺点，本文设计了一种新型基于雷达测量技术的煤仓监测系统。

3.基于雷达测距原理的物位仪

雷达测距传感器原理是通过换能器和天线发射电磁波，电磁波在空间传播时遇到被测物阻挡后反射回部分能量，该能量被天线和换能器接收。通过计算发射探测脉冲与接收反射脉冲的时间间隔就能推导出传感器与被测介质之间的距离。由于电磁波以光速（3×108米/秒）传播， 其穿透力强，传播速度不受粉尘、蒸汽及介质的影响，传播衰减也很小，被测物料的温度、压力、密度等几乎不影响对其准确的测量。对煤仓中可能存在的环境干扰，物位计设计有回波学习功能，可以通过软件设置达到去除干扰的目的。

4.基于分布式光纤测温技术的煤矿火灾监测方案

图1 系统组成

如图1所示，系统由雷达测距传感器、数据采集分站、网络传输设备、和监控主机组成。雷达测距传感器实现精确的煤仓煤位测量。数据采集分站采集煤仓煤位信号，并通过现场总线、以太网等数据通信接口传输至地面监控主机。地面监控主机对煤位数据进行处理、显示、存储等，并可接入皮带系统等，实现和皮带、给煤机等实现联动功能。

在煤仓上仓口新安装一台数据采集分站、一台声光报警装置。每个煤仓安装1台雷达物料传感器。雷达物料传感器实现精确的煤仓煤位测量。数据采集分站采集物料传感器的煤位信息并实现就地显示;数据采集分站可设定多级报警门限，煤仓煤位达到报警门限后控制声光报警装置发出声光报警。数据采集分站将煤仓煤位数据传输至皮带控制机主机，实现皮带与煤仓联动控制。数据采集分站通过传输接口将数据上传至地面监控主机。

下仓口设置1台数据采集分站，通过电缆与上仓口数据采集分站取得煤仓煤位信息并实现就地显示，给煤机司机根据煤仓煤位控制给煤机，有效控制煤仓煤量。数据采集分站设定多级报警门限，达到报警门限后控制语音主机发出声光报警。

地面监控主机对煤位数据进行处理、显示、存储等，并可接入皮带控制系统，实现和皮带、给煤机等联动控制功能。如图2所示。

5.结语

本文设计的煤仓煤位监测系统，解决目前煤矿煤仓监测系统主要存在两个问题：一是煤仓监测手段有限，存在各种缺陷;二是煤仓监测系统未融入自动化生产系统中，形成信息孤岛，导致其未能充分发挥其作用。基于雷达测量技术的煤仓监测系统将能极大的提高对井下煤仓煤位进行的实时监测，有效避免可能出现的煤仓堵口、满仓、设备毁坏等严重影响生产的事故，同时可将煤仓煤位信号与监测监控系统、皮带控制系统对接，实现煤位数据上传于地面控制中心站进行显示，为整体调度提供有效的监控、管理手段，提高了矿井安全指挥和有效生产能力，在煤矿生产中具有良好的应用前景。

参考文献

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[2]辛元芳，周孟然.井下煤仓煤位检测方法综述[J].煤矿机械，2013（5）：13-15.

[3]仲丽云.大量程矿用超声波物位仪的研究[J].工矿自动化，2010（3）：110-112.

项目来源：天地（常州）自动化股份有限公司科研项目（编号：2012SY013）。

作者简介：贾文琪（1978—），男，江苏武进人，大学本科，工程师，现供职于天地（常州）自动化股份有限公司，从事矿用产品研发工作。