[發(fā)明專利]一種非介入式膏體充填管路堵管監(jiān)測裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107064994A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 馮國瑞;王澤華;戚庭野;郭育霞;杜獻杰;宋凱歌;劉國艷;張聰俐;李慶東;李化運
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 申艷玲

技術領域

本發(fā)明涉及一種非介入式膏體充填管路堵管監(jiān)測裝置及方法，具體涉及一種礦山充填開采的長距離膏體充填管路堵管監(jiān)測裝置及方法，屬于膏體充填料管道輸送技術領域。

背景技術

我國 “三下”壓煤量巨大，為了有效開采“三下”煤炭資源，延長礦井服務年限，膏體充填開采是解放“三下”壓煤行之有效的方法之一。膏體充填在地面將原料混合后依靠管道實現(xiàn)高效連續(xù)輸送至采空區(qū)。在輸送過程中，雜物進入管道、料漿發(fā)生離析沉淀、泵送壓力不足等原因極易造成管道堵塞。堵管不僅影響充填作業(yè)的正常進行，給整個充填系統(tǒng)造成重大經(jīng)濟損失，而且會污染井下環(huán)境。膏體充填管道堵塞事故是一個在理論和實踐中始終需要深入研究和解決的技術難題。

目前主要采取檢測壓力的方法來進行堵管監(jiān)測，當某段管路出現(xiàn)堵塞時，其前面的管道會出現(xiàn)壓力升高的情況。傳統(tǒng)的壓力測量方法大多數(shù)采用的是介入式壓力測量，即在被測點（管道內或管道接口之間）安裝壓力傳感器，這樣不僅破壞了管道的完整性，而且管道內的流場會受到干擾。普通的壓力傳感器一方面很難適應料漿在管路中的高速流動，耐磨性要求較高，另一方面含有大粒徑骨料的膏體充填材料很容易造成壓力傳感器失靈，檢測不到壓力。因此普通的壓力傳感器不適于膏體充填管道堵管監(jiān)測。

中國專利CN103454099 A公開了一種膏體充填管路堵管檢測裝置，通過把檢測裝置安裝于輸送管路之間，當管路壓力增大到大于彈簧的阻力時，彈簧推動連桿接觸到檢測裝置并發(fā)出堵管報警信號，以此來達到監(jiān)測堵管的目的。該裝置采用機械傳動裝置，結構復雜，對裝置的靈敏度要求較高。中國專利CN 102121399 B公開了一種帶有壓力檢測功能的膏體充填堵管卸料閘門，該裝置同樣采用了在充填管道之間安裝壓力檢測裝置的方法，在膏體輸送之前需要預留壓力測量接口，破壞了管道系統(tǒng)結構的完整性。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在提供一種非介入式膏體充填管路堵管監(jiān)測裝置及方法，其結構簡單、操作方便，不會破壞管道系統(tǒng)結構的完整性，實現(xiàn)了堵管位置的精確定位。

本發(fā)明提供了一種非介入式膏體充填管路堵管監(jiān)測裝置，包括超聲波監(jiān)測裝置、PLC控制器、計算機；

所述超聲波監(jiān)測裝置包括超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收探頭、超聲波發(fā)射裝置、超聲波接收裝置、單片機，超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭分別設置在待監(jiān)測充填管道兩端，超聲波發(fā)射探頭連接超聲波發(fā)射裝置，超聲波發(fā)射裝置連接單片機，超聲波接收探頭連接超聲波接收裝置，超聲波接收裝置連接單片機；單片機控制超聲波發(fā)射裝置發(fā)射脈沖信號，超聲波發(fā)射探頭把接收到的電信號轉換為聲波信號；超聲波接收探頭把接收到的聲波信號轉換為電信號，超聲波接收探頭連接超聲波接收裝置，超聲波接收裝置把超聲波接收探頭送來的電信號處理后送至單片機，單片機根據(jù)超聲波在管道內的傳播時間和傳播距離計算出超聲波在充填管道內的波速；單片機另一端連接PLC控制器，通過PLC控制器自動控制膏體充填泵送系統(tǒng)開啟和停止；

所述PLC控制器連接計算機，計算機將管道沿線不同位置的超聲波波速繪制成圖形，觀察不同位置超聲波波速差異情況。

上述裝置中，所述PLC控制器能同時連接多個超聲波監(jiān)測裝置，超聲波監(jiān)測裝置的個數(shù)根據(jù)所需監(jiān)測點的個數(shù)確定。

上述裝置中，所述超聲波監(jiān)測裝置直接連接計算機制成便攜式設備，臨時監(jiān)測充填線路上任意位置的超聲波波速情況。

本發(fā)明提供了一種非介入式膏體充填管路堵管監(jiān)測方法，采用上述監(jiān)測裝置，包括以下步驟：

（1）連接超聲波監(jiān)測裝置，超聲波發(fā)射探頭與超聲波發(fā)射裝置相連，超聲波接收探頭與超聲波接收裝置相連，超聲波發(fā)射裝置和超聲波接收裝置分別連接到單片機；

（2）將超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭分別設置在充填管道兩側，在同一條充填線路上設置多個監(jiān)測點，監(jiān)測點的個數(shù)根據(jù)實際需要確定；

（3）將所有監(jiān)測點處的超聲波監(jiān)測裝置連接到PLC控制器、PLC控制器連接計算機；

或者，直接連接超聲波檢測裝置和計算機，制成超聲波檢測便攜式設備；

（4）當充填管道開始輸送膏體時，打開電源開關，啟動計算機，觀察不同監(jiān)測點之間超聲波波速的變化情況，當相鄰兩個監(jiān)測點的超聲波波速有明顯差別時，說明這兩個監(jiān)測點之間管路出現(xiàn)堵管，檢測到堵管信號后，PLC控制器控制泵送系統(tǒng)停止運行；

（5）在待監(jiān)測充填管道的兩個監(jiān)測點之間，利用超聲波監(jiān)測裝置檢測管道內超聲波波速變化情況，確定堵管發(fā)生的具體位置，采取相應的措施對堵管管路進行處理，避免堵管事故進一步擴大。