超聲波料位計(jì)在礦倉中的應(yīng)用與推廣

趙永波，趙名名，李先波

（赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

通過超聲波傳感器對(duì)料倉物位的檢測(cè)在80 年代的時(shí)候就有了，但其更多的用在化工、水泥、糧倉等地方，用在礦山冶金方面還是非常少的，這與礦山物料粒度大、硬度大、粉塵濃度大、環(huán)境惡劣有很大關(guān)系。那么，如何選擇檢測(cè)所用的超聲波傳感器，是我們必須要思考的，本文我們將就此暫開探討。

1 項(xiàng)目背景

本次研究我們將超聲波料位計(jì)用于赤峰柴胡欄子金礦溫家地西礦場(chǎng)中進(jìn)行了研究。赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司溫家地西分礦采用平硐豎井聯(lián)合開拓方式，井口標(biāo)高+877m，自+500m（十一）至+180m（十九中）歸溫家地西分礦管理，中段標(biāo)高40m，共九個(gè)中段，十九中作為提升中段，各中段礦石及廢石分別經(jīng)主溜井系統(tǒng)溜至十九中段礦倉和廢石倉，經(jīng)皮帶傳送后由箕斗提升至+902m 水平礦倉及廢石倉。如下圖1 示意。

在實(shí)際成產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要確定902 礦倉或廢石倉料石所在位置來控制箕斗提升量，以保證生產(chǎn)組織提升的有序進(jìn)行，但確定礦石所在+902m 礦倉標(biāo)高位置卻需要人工進(jìn)行拋石聽聲音判斷，這在很大程度上影響提升進(jìn)度，為此，我們常說將超聲波料位計(jì)自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警裝置用于其中，這一應(yīng)用起到了很好的效果，既減少作業(yè)人員升入井判斷礦石標(biāo)高的時(shí)間，也增加了作業(yè)人員的安全性，在一定程度提高了生產(chǎn)效益[1]。

2 超聲波料位計(jì)的安裝與應(yīng)用

2.1 超聲波料位計(jì)工作原理

超聲波測(cè)量?jī)x表一般會(huì)有兩部分組成：一個(gè)堅(jiān)固高效的探頭和一個(gè)電信號(hào)微處理器，探頭用來發(fā)出超聲波脈沖和接收反射波，微處理器則是用來將這些波長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為距離、物位等相關(guān)數(shù)據(jù)。在應(yīng)用時(shí)，將超聲波料位計(jì)垂直安裝在物體的表面，它向物面發(fā)出一個(gè)超聲波脈沖，經(jīng)過一段時(shí)間，超聲波料位計(jì)的傳感器接收到從料面反射回的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過變送器電路的選擇和處理，根據(jù)超聲波發(fā)出和接收的時(shí)間差，計(jì)算出料面到傳感器的距離，從而判斷礦倉的具體情況。

圖1 礦倉工作示意圖

2.2 礦山特情況下料倉料位計(jì)及傳感器的要求

在礦山料倉中，普遍存在：噪音大、電磁干擾嚴(yán)重，卸車時(shí)因倉內(nèi)礦石流動(dòng)帶來的粉塵嚴(yán)重問題，以及冬夏溫差過大等問題，在這種情況下要用超聲波傳感器，首先就是要讓傳感器能長(zhǎng)期穩(wěn)定的在這些惡劣條件下工作，其次是因?yàn)檠b料時(shí)，鐵礦石對(duì)倉體的沖擊力很大，這就要求我們?cè)趥鞲衅鞯倪x擇上要考慮非接觸式的，否則十分容易損壞，再次，因?yàn)榱蟼}中粉塵污染大的問題，我們?cè)趥鞲衅鬟x擇時(shí)需考慮到其要有較遠(yuǎn)的傳送能力和較好的狂干擾能力，除此，也要盡可能降低公司成本，因礦山料場(chǎng)頗多，料位計(jì)也必須在能滿足需求的同時(shí)，價(jià)格也要合理。

2.3 超聲波料位計(jì)在礦倉中的應(yīng)用效果

在赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司溫家地西分礦的礦倉應(yīng)用中，考慮到其環(huán)境惡劣的實(shí)際情況，我們采用的是將超聲波料位計(jì)結(jié)合多點(diǎn)換能器、溫度傳感器、多點(diǎn)輸入換能器、信號(hào)處理器、工業(yè)計(jì)算機(jī)等設(shè)備，使其成為礦倉超聲波料位監(jiān)控系統(tǒng)。

在整個(gè)料位系統(tǒng)安裝時(shí)，我們考慮到礦倉的實(shí)際情況，在安裝時(shí)首先考慮采用了保護(hù)裝置，以此確保料位儀不易被損壞，我們將超聲波料位計(jì)安裝在+902m 礦倉頂部位置，使其運(yùn)用儀器無接觸測(cè)量方式確定礦石所到達(dá)礦倉位置。其次，在瞄準(zhǔn)設(shè)備上也進(jìn)行了選擇，選擇靈便瞄準(zhǔn)器，同時(shí)對(duì)換能器角度進(jìn)行調(diào)整，以此確保測(cè)量范圍能達(dá)到最大。再次，考慮到礦倉中粉塵干擾的問題，我們?cè)谶x擇信號(hào)傳輸器上選用專用高頻電纜，且對(duì)輸出喜好進(jìn)行了隔離處理。在完成設(shè)置后，經(jīng)測(cè)試儀器精度在±0.2%，最大60m 量程，5 度聲束角，在塵霧中也有較好的穿透能力，多種傳感器材質(zhì)，內(nèi)置全量程溫度補(bǔ)償[2]。

通過實(shí)踐案例充分說明了各粒級(jí)礦石料位均可通過這種方式測(cè)量，在測(cè)量過程中，因?yàn)閮x表的測(cè)量信號(hào)同時(shí)也連接了計(jì)算機(jī)，其不僅能很好的反映礦倉內(nèi)的實(shí)際料位，使工作人員更精準(zhǔn)的布料，若有需要還可增加進(jìn)行相關(guān)預(yù)警設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警，可有效避免礦倉空砸、溢倉損壞布料車的情況發(fā)生，能有效實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)。

3 結(jié)束語

通過改進(jìn)后的超聲波料位計(jì)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于安裝、故障率也小，且其監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率也極高。超聲波料位計(jì)能全天不間斷的對(duì)料倉進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控，且其誤差范圍也能滿足料場(chǎng)料倉的需求，是一種理想的連續(xù)監(jiān)測(cè)料倉物位的裝置，這對(duì)指導(dǎo)料場(chǎng)生產(chǎn)有著重要的意義。其不僅有效解決了人工認(rèn)定礦石位置時(shí)的誤差和盲目性，且其實(shí)時(shí)自動(dòng)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，還能避免人工進(jìn)入礦倉進(jìn)行位置估計(jì)，能有效減少人工測(cè)試過程中帶來安全風(fēng)險(xiǎn)，其系統(tǒng)在溫家地西分礦+902m 礦倉的應(yīng)用得到很好的效果，不僅使為柴胡欄子金礦公司也帶來很大的生產(chǎn)效益，還使礦上的卸料小車等自動(dòng)控制上下貨成為了可能。不僅如此，超聲波料位計(jì)的應(yīng)用也可推廣于其他企業(yè)，對(duì)飼料、水泥、煤、砂子、石塊等固體在內(nèi)的絕大多數(shù)的物位監(jiān)測(cè)都具有良好的應(yīng)用，還需工作者們不斷從實(shí)踐出發(fā)進(jìn)行相關(guān)研發(fā)[3]。