一种煤矿泵房吸水井煤泥深度与液位高度检测装置及方法
阅读说明：本技术 一种煤矿泵房吸水井煤泥深度与液位高度检测装置及方法 (Coal slurry depth and liquid level height detection device and method for water suction well of coal mine pump room ) 是由 艾小锐 左东升 张也 于 2021-06-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种煤矿泵房吸水井煤泥深度与液位高度检测装置及方法,该装置包括可编程控制箱、轮辐式称重传感器、压力传感器、防水接线盒、信号变送器、滤芯、橡胶薄膜、环氧板、高头手拧螺钉；所述环氧板固定在防水接线盒内底部上,所述轮辐式称重传感器固定在环氧板上；所述滤芯置于防水接线盒内的入水口处,所述的高头手拧螺钉将轮辐式称重传感器的螺纹孔相配合,所述橡胶薄膜固定在防水接线盒顶部,所述压力传感器固定在防水接线盒侧壁上。与现有技术相比,本发明具有测量精确高效、安全性高等优点。(The invention relates to a coal slurry depth and liquid level height detection device and a method for a suction well of a coal mine pump room, wherein the device comprises a programmable control box, a spoke type weighing sensor, a pressure sensor, a waterproof junction box, a signal transmitter, a filter element, a rubber film, an epoxy plate and a high-head hand-screwed screw; the epoxy plate is fixed on the bottom in the waterproof junction box, and the spoke type weighing sensor is fixed on the epoxy plate; the filter core is arranged at a water inlet in the waterproof junction box, the high-head hand-screwed screws match with threaded holes of the spoke type weighing sensors, the rubber film is fixed at the top of the waterproof junction box, and the pressure sensor is fixed on the side wall of the waterproof junction box. Compared with the prior art, the method has the advantages of high measurement accuracy, high efficiency, high safety and the like.)
技术领域
本发明涉及煤矿排水检测领域，尤其是涉及一种煤矿泵房吸水井煤泥深度与液位高度检测装置及方法。
背景技术
现有技术通过重锤放下，记录没入水中的长度计算水的深度与淤泥深度或者是电机拖动重锤取代人力放重锤来测水的深度与淤泥深度。但是，现有技术要么是繁重的人力要么是不可靠的机械运动来测量淤泥深度，无法避免人去操作这些设备，增添了不安全因数，同时由于机械结构不可避免的特性，导致无法实时测量当前状态下淤泥的深度与液位的高度。
经过检索，中国专利201911375577.X公开了一种煤矿井下泵房吸水井淤泥深度检测装置及方法，该方法利用缆绳的一端固定在滚筒上，另一端连接重锤，电机带动滚筒转动时，重锤做升降运动；采用矿用隔爆兼本安型可编程控制箱根据编码器和矿用本安型拉力传感器采集的信息，计算出重锤下落的长度和缆绳受到的拉力，并以此计算出淤泥深度；该装置具有安全的防爆结构以及简洁高效的传动机构，工作稳定可靠，故障率低。但是，该现有技术采用的机械结构存在时延，安全性不高，拆卸较为复杂，且维护不易。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种能长期自动检测煤泥深度以及液位高度，提高矿井安全性的煤矿泵房吸水井煤泥深度与液位高度检测装置及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种煤矿泵房吸水井煤泥深度与液位高度检测装置，该装置包括可编程控制箱、轮辐式称重传感器、压力传感器、防水接线盒、信号变送器、滤芯、橡胶薄膜、环氧板、高头手拧螺钉；
所述环氧板固定在防水接线盒内底部上，所述轮辐式称重传感器固定在环氧板上；所述滤芯置于防水接线盒内的入水口处，所述的高头手拧螺钉将轮辐式称重传感器的螺纹孔相配合，所述橡胶薄膜固定在防水接线盒顶部，所述压力传感器固定在防水接线盒侧壁上；
所述信号变送器输入端分别连接轮辐式称重传感器的信号线以及压力传感器的信号线，所述信号变送器输出端分别连接轮辐式称重传感器的供电线、压力传感器的供电线和可编程控制箱的模拟量输入端子。
作为优选的技术方案，所述水接线盒侧壁上开孔，该开孔设置为入水口。
作为优选的技术方案，所述高头手拧螺钉带一字槽的一端平面与防水接线盒的表面齐平。
作为优选的技术方案，所述防水接线盒顶部开孔，该开孔大小大于高头手拧螺钉带一字槽的一端平面。
作为优选的技术方案，所述防水接线盒侧壁上设有用于固定压力传感器的开孔。
作为优选的技术方案，所述装置还包括用于紧固压力传感器的橡胶圈。
作为优选的技术方案，所述可编程控制箱为矿用防爆兼本安型可编程控制箱。
作为优选的技术方案，所述可编程控制箱包括电源模块和可编程控制器PLC，其中可编程控制器PLC带有以太网接口、RS-485通讯接口、RS-232通讯接口、模拟量接口、以及数字量接口。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于所述的煤矿泵房吸水井煤泥深度与液位高度检测装置的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
步骤S01，将防水接线盒置于煤矿井下泵房吸水井底部，并使防水接线盒的带有轮辐式称重传感器的螺纹孔的一面与煤矿井下泵房吸水井底部平行；
步骤S02，将可编程控制箱的24V电源输出与信号变送器的电源输入端相连接，将可编程控制箱的模拟量输入端口与信号变送器的信号输出端口相连接，将信号变送器的电源输出端分别与压力传感器和轮辐式称重传感器的供电线相连接，将信号变送器的信号输入端分别与压力传感器和轮辐式称重传感器的信号线相连接；
步骤S03，可编程控制箱根据经过信号变送器处理后的轮辐式称重传感器采集到的信号计算出煤泥深度H2；
步骤S04，输出煤泥深度H2，通过可编程控制箱的以太网接口或者RS-485或者RS-232通讯接口输出给矿井管理室的上位机，当煤泥深度H2超出上限值时，通过开关量接口输出控制信号发出警告通知煤矿管理人员进行清淤处理。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于所述的煤矿泵房吸水井煤泥深度与液位高度检测装置的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
步骤S01，将防水接线盒置于煤矿井下泵房吸水井底部，并使防水接线盒的带有轮辐式称重传感器的螺纹孔的一面与煤矿井下泵房吸水井底部平行；
步骤S02，将可编程控制箱的24V电源输出与信号变送器的电源输入端相连接，将可编程控制箱的模拟量输入端口与信号变送器的信号输出端口相连接，将信号变送器的电源输出端分别与压力传感器和轮辐式称重传感器的供电线相连接，将信号变送器的信号输入端分别与压力传感器和轮辐式称重传感器的信号线相连接；
步骤S03，可编程控制箱根据经过信号变送器处理后的压力传感器采集到的信号计算出防水接线盒所在位置的液压p水，根据水下压强公式知道所述吸水井液位高度H1＝p水/ρ水g；
步骤S04，输出液位高度H1，通过可编程控制箱的以太网接口或者RS-485或者RS-232通讯接口输出给矿井管理室的上位机，当液位高度H1超出上限值时，通过开关量接口输出控制信号对泵房吸水井的出水口进行控制或者发出警告通知煤矿管理人员进行处理。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)通过称重传感器和液压传感器的配合测出液位高度和淤泥高度；
1)通过将含有传感器的电气装置置于淤泥池底取代传统的机械结构，能够增加检测的长期可靠性；
2)具有安全的防爆结构以及高效的数据测量，可长时稳定可靠工作，测量数据精确；
3)实时监测淤泥深度与液位高度，实现无人化检测，提高了矿下作业的安全性；
4)本发明采用完全电气化装置，耗能较传统机械结构少。
附图说明
图1为本发明装置的主视图；
图2为本装置实际工作中的结构示意图。
其中1为可编程控制箱、2为轮辐式称重传感器、3为压力传感器、4为防水接线盒、5为信号变送器、6为滤芯、7为橡胶薄膜、8为橡胶圈、9为环氧板、10为高头手拧螺钉、11为盘头自攻螺丝钉、12为沉头自攻螺丝钉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，为本发明装置的主视图，该装置包括轮辐式称重传感器2、压力传感器3、防水接线盒4、滤芯6、橡胶薄膜7、橡胶圈8、环氧板9、高头手拧螺钉10；环氧板9通过平头自攻螺丝固定在防水接线盒4内底部上，轮辐式称重传感器2通过盘头自攻螺丝固定在环氧板9上，在防水接线盒4侧壁上开孔，该孔设置为入水口，将滤芯6置于防水接线盒4内入水口处，阻止淤泥进入防水接线盒4内。高头手拧螺钉10与轮辐式称重传感器2的螺纹孔相配合，使高头手拧螺钉10带一字槽的一端平面与防水接线盒4的表面齐平。在防水接线盒4顶部开孔，开孔大小略微大于高头手拧螺钉10带一字槽的一端平面，该螺纹孔接高头螺钉，使螺钉顶部与防水接线盒4盖子齐平。橡胶薄膜7固定在防水接线盒4顶部，通过顶部的矩形压条将橡胶薄膜7紧固于防水接线盒4顶部。在防水接线盒4侧壁上开孔，将压力传感器3固定在防水接线盒4侧壁上，橡胶圈8用于紧固压力传感器螺纹和焊接螺母。
如图2所示，为本装置实际工作中的结构示意图。所述信号变送器5输入端连接24V电源和轮辐式称重传感器2以及压力传感器3这两个传感器的信号线，信号变送器5输出端连接轮辐式称重传感器2以及压力传感器3这两个传感器的供电线和矿用防爆兼本安型可编程控制箱1的模拟量输入端子。所述矿用防爆兼本安型可编程控制箱1由电源模块和可编程控制器PLC组成，可编程控制器PLC带有以太网接口、RS-485通讯接口/RS-232通讯接口、模拟量接口、以及数字量接口。
实施例2
一种煤矿泵房吸水井煤泥深度与液位高度检测装置的检测方法包括以下步骤：
步骤S01，防水接线盒置于煤矿井下泵房吸水井底部，并使防水接线盒的带有轮辐式称重传感器的螺纹孔的一面与煤矿井下泵房吸水井底部平行；
步骤S02，将矿用防爆兼本安型可编程控制箱的24V电源输出与信号变送器的电源输入端相连接，将矿用防爆兼本安型可编程控制箱的模拟量输入端口与信号变送器的信号输出端口相连接，将信号变送器的电源输出端与压力传感器和轮辐式称重传感器的供电线相连接，将信号变送器的信号输入端与压力传感器和轮辐式称重传感器的信号线相连接；
步骤S03，矿用防爆兼本安型可编程控制箱根据轮辐式称重传感器输出的0-5V信号计算出煤泥深度H2
步骤S04，输出煤泥深度H2，通过矿用防爆兼本安型可编程控制箱的以太网接口或者RS-485或者RS-232通讯接口输出给矿井管理室的上位机，当煤泥深度H2超出上限值时，通过开关量接口输出控制信号发出警告通知煤矿管理人员进行清淤处理；
实施例3
一种煤矿井下泵房吸水井液位高度检测装置的检测方法包括以下步骤：
步骤S01，防水接线盒置于煤矿井下泵房吸水井底部，并使防水接线盒的带有轮辐式称重传感器的螺纹孔的一面与煤矿井下泵房吸水井底部平行；
步骤S02，将矿用防爆兼本安型可编程控制箱的24V电源输出与信号变送器的电源输入端相连接，将矿用防爆兼本安型可编程控制箱的模拟量输入端口与信号变送器的信号输出端口相连接，将信号变送器的电源输出端与压力传感器和轮辐式称重传感器的供电线相连接，将信号变送器的信号输入端与压力传感器和轮辐式称重传感器的信号线相连接；
步骤S03，矿用防爆兼本安型可编程控制箱根据经过信号变送器处理后的压力传感器采集到的信号计算出防水接线盒所在位置的液压p水，根据水下压强公式知道所述吸水井液位高度H1＝p水/ρ水g；
步骤S04，输出液位高度H1，通过矿用防爆兼本安型可编程控制箱的以太网接口或者RS-485或者RS-232通讯接口输出给矿井管理室的上位机，当液位高度H1超出上限值时，通过开关量接口输出控制信号对泵房吸水井的出水口进行控制或者发出警告通知煤矿管理人员进行处理。
本发明通过称重传感器和液压传感器的配合测出液位高度和淤泥深度，将含有传感器的电气装置置于淤泥池底取代传统的机械结构，增加了检测的长期可靠性；实时监测淤泥深度与液位高度，实现了无人化检测，提高了矿下作业的安全性
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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