超声波料位计在矿仓中的应用与推广

赵永波，赵名名，李先波

（赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司，内蒙古 赤峰 024000）

通过超声波传感器对料仓物位的检测在80 年代的时候就有了，但其更多的用在化工、水泥、粮仓等地方，用在矿山冶金方面还是非常少的，这与矿山物料粒度大、硬度大、粉尘浓度大、环境恶劣有很大关系。那么，如何选择检测所用的超声波传感器，是我们必须要思考的，本文我们将就此暂开探讨。

1 项目背景

本次研究我们将超声波料位计用于赤峰柴胡栏子金矿温家地西矿场中进行了研究。赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司温家地西分矿采用平硐竖井联合开拓方式，井口标高+877m，自+500m（十一）至+180m（十九中）归温家地西分矿管理，中段标高40m，共九个中段，十九中作为提升中段，各中段矿石及废石分别经主溜井系统溜至十九中段矿仓和废石仓，经皮带传送后由箕斗提升至+902m 水平矿仓及废石仓。如下图1 示意。

在实际成产过程中，经常需要确定902 矿仓或废石仓料石所在位置来控制箕斗提升量，以保证生产组织提升的有序进行，但确定矿石所在+902m 矿仓标高位置却需要人工进行抛石听声音判断，这在很大程度上影响提升进度，为此，我们常说将超声波料位计自动检测报警装置用于其中，这一应用起到了很好的效果，既减少作业人员升入井判断矿石标高的时间，也增加了作业人员的安全性，在一定程度提高了生产效益[1]。

2 超声波料位计的安装与应用

2.1 超声波料位计工作原理

超声波测量仪表一般会有两部分组成：一个坚固高效的探头和一个电信号微处理器，探头用来发出超声波脉冲和接收反射波，微处理器则是用来将这些波长信号转化为距离、物位等相关数据。在应用时，将超声波料位计垂直安装在物体的表面，它向物面发出一个超声波脉冲，经过一段时间，超声波料位计的传感器接收到从料面反射回的信号，信号经过变送器电路的选择和处理，根据超声波发出和接收的时间差，计算出料面到传感器的距离，从而判断矿仓的具体情况。

图1 矿仓工作示意图

2.2 矿山特情况下料仓料位计及传感器的要求

在矿山料仓中，普遍存在：噪音大、电磁干扰严重，卸车时因仓内矿石流动带来的粉尘严重问题，以及冬夏温差过大等问题，在这种情况下要用超声波传感器，首先就是要让传感器能长期稳定的在这些恶劣条件下工作，其次是因为装料时，铁矿石对仓体的冲击力很大，这就要求我们在传感器的选择上要考虑非接触式的，否则十分容易损坏，再次，因为料仓中粉尘污染大的问题，我们在传感器选择时需考虑到其要有较远的传送能力和较好的狂干扰能力，除此，也要尽可能降低公司成本，因矿山料场颇多，料位计也必须在能满足需求的同时，价格也要合理。

2.3 超声波料位计在矿仓中的应用效果

在赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司温家地西分矿的矿仓应用中，考虑到其环境恶劣的实际情况，我们采用的是将超声波料位计结合多点换能器、温度传感器、多点输入换能器、信号处理器、工业计算机等设备，使其成为矿仓超声波料位监控系统。

在整个料位系统安装时，我们考虑到矿仓的实际情况，在安装时首先考虑采用了保护装置，以此确保料位仪不易被损坏，我们将超声波料位计安装在+902m 矿仓顶部位置，使其运用仪器无接触测量方式确定矿石所到达矿仓位置。其次，在瞄准设备上也进行了选择，选择灵便瞄准器，同时对换能器角度进行调整，以此确保测量范围能达到最大。再次，考虑到矿仓中粉尘干扰的问题，我们在选择信号传输器上选用专用高频电缆，且对输出喜好进行了隔离处理。在完成设置后，经测试仪器精度在±0.2%，最大60m 量程，5 度声束角，在尘雾中也有较好的穿透能力，多种传感器材质，内置全量程温度补偿[2]。

通过实践案例充分说明了各粒级矿石料位均可通过这种方式测量，在测量过程中，因为仪表的测量信号同时也连接了计算机，其不仅能很好的反映矿仓内的实际料位，使工作人员更精准的布料，若有需要还可增加进行相关预警设置，实现自动预警，可有效避免矿仓空砸、溢仓损坏布料车的情况发生，能有效实现稳定生产。

3 结束语

通过改进后的超声波料位计不仅结构简单、便于安装、故障率也小，且其监测准确率也极高。超声波料位计能全天不间断的对料仓进行检测、监控，且其误差范围也能满足料场料仓的需求，是一种理想的连续监测料仓物位的装置，这对指导料场生产有着重要的意义。其不仅有效解决了人工认定矿石位置时的误差和盲目性，且其实时自动动态的监测，还能避免人工进入矿仓进行位置估计，能有效减少人工测试过程中带来安全风险，其系统在温家地西分矿+902m 矿仓的应用得到很好的效果，不仅使为柴胡栏子金矿公司也带来很大的生产效益，还使矿上的卸料小车等自动控制上下货成为了可能。不仅如此，超声波料位计的应用也可推广于其他企业，对饲料、水泥、煤、砂子、石块等固体在内的绝大多数的物位监测都具有良好的应用，还需工作者们不断从实践出发进行相关研发[3]。