【正文】 、整體防爆 ； ③ 測量范圍寬，流速 ； 實際上，以常村煤礦 S3水泵房為例，其理論上管路中液體的流速范圍是 :。 量 計的要求 隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的加強和進(jìn)步，各種智能型電磁流量計已經(jīng)很容易的 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 制造出 來，并應(yīng)用于測量管道中導(dǎo)電液體的體積流量，如水、污水、泥漿、礦漿、酸、堿、鹽液體及食品槳液等。 三、 電磁流 量 計的特點 ①測量管路內(nèi)沒有任何突出和可移動的部件，因此可用于有懸浮顆粒的漿液等流量的測量，且壓力損失極小； ②感應(yīng)電勢與被測液體溫度、壓力、粘度等無關(guān)，因此其使用范圍廣泛 。為了減少渦流，要求測量管路的材料具有高電阻率。 而對被測量介質(zhì)的流量測量采用交流電 (頻率為 5OHz)勵磁的交流磁場，即 max sin( )B B t?? （式 35） 感應(yīng)電動勢為 m ax si n( )E B t Dv?? （式 36） 所以體積流量為 m a x3 .1 4 1 54 sin ( )DQ V EBt??? （式 37） 為了避免測量管路引起磁分流，故需要用非導(dǎo)磁材料做成。破壞了原來的測量條件。但直流電勢將使被測液體電解， 使電極極化。 由式 (33 )得被測導(dǎo)電液體得體積流量為 23 .1 4 1 5 3 .1 4 1 544D D EQ V v B???? （式 34） 因 此，知道感應(yīng)電動勢就可以測出導(dǎo)電液體的流量。 當(dāng)被測導(dǎo)電液 體流過管道時，切割磁力線，于是在和磁場及流動方向垂直的方向 上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其數(shù)值與液體的流速成正比。其原理圖如圖 38所示，它是由產(chǎn)生均勻磁場的系統(tǒng)、不導(dǎo)磁材料的管道以 及在管道橫截面上的導(dǎo)電電極組成。電磁流量轉(zhuǎn)換器是為電磁流量傳感器提供電源，并將其測量的流量信號整定成為標(biāo)準(zhǔn)的420mA 電流等其他形 式的信號。自 20世紀(jì) 50年代末國內(nèi)首次 工業(yè)應(yīng)用以來，七八十年代在流量測量中運用和發(fā)展很快。因此出于造價、硬件系統(tǒng)的復(fù)雜等方面的考慮，優(yōu)先選擇圖 37所示的方式設(shè) 置 流量計。但是結(jié)合煤礦井下排水過程的特點 :水泵的工作方式 (輪番啟動 )， 如果采用如圖 37 所示的安裝方式，也可以判 斷出每個水泵的流量，但是需要比較復(fù)雜的軟件設(shè) 圖 各個水泵分別安裝流 量 傳感器 計來實現(xiàn)。 采用如圖 36示的安裝方式可以保證準(zhǔn)確測量每一個水泵在工作過程中的流量。 ② 流量檢測器安裝在水泵出口的總管路上，如圖 37 所示。因此水泵出口流量的檢測有非常重要的意義。 水泵流量檢測 置 水泵的流量與水泵出口的閘閥開度和出口壓力、電動機電流有直接的關(guān)系。 主要技術(shù)指標(biāo)： 介質(zhì) 液體、氣體或蒸汽 輸出 兩線制 4～ ； 量程 ,1,2, ,3,4,5,6,8,10,16,20,25,30,40,50,60Mpa 電源 ,無負(fù)載時可工作在 ， 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 最大電源電壓 36 ； 負(fù)載范圍 允許最小負(fù)載為零，最大負(fù)載 RL=50（ US12） Ω。%/℃ 適應(yīng)惡劣環(huán)境 耐溫、耐腐、抗振動 適應(yīng)性廣 產(chǎn)品體積小、重量 輕、無隔離膜片和中介液體； 全不銹鋼密封結(jié)構(gòu)，無可動部件；可直接、任意安裝。% 測量誤差小 綜合誤差可小于 177。是目前理想的流體壓力測量儀表。 HS956 系 列薄膜壓力變送器由高性能的薄膜壓力傳感器與信號調(diào)理電路組成。其中，1 2 3 4R R R R? ? ? ? ? ? ?，且 R1=R2=R3=R4，則： 10 1RUER?? （式 310） UKE? （式 311） 此時全橋差動電路不僅沒有非線形誤差，而且電壓靈敏度為單片工作時的 4倍，同時仍具有溫度補償作用。 由應(yīng)力分布圖可知，膜片彈性元件承受壓力 p 時，其應(yīng)變變化曲線的特點為：當(dāng) x=0時， max maxrt??? ；當(dāng) x=R 時， t? =0， r? = max2r?? 。 應(yīng)變式壓力傳感器大多采用膜片式或筒式彈性元件。 應(yīng)用范圍 ：氣液兩用型，可用于供水系統(tǒng)，液壓，氣動系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，自 動化工程等。 （ ＋│t│ ）； 熱響應(yīng)時間 30s； 最小置入深度：熱電阻的最小置入深度 ≥200mm ； 允通電流 ≤5mA 。 Pt100溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下： 測量范圍： 200℃ ～ +850℃ ； 允許偏差值 △℃ ： A 級 177。 （這樣的形式可以同時采集多路），還有一種就是單獨的一個 PT100 溫度傳感器（工作電源是 24VDC），產(chǎn)生一個 420mA的電流，然后再通過一個 420mA電流電路板把 420mA的電流變?yōu)?15V電壓 。 PT100溫度傳感器是一個模擬信號，它在實際應(yīng)用中有二種形式 :一種是不需要顯示的 ,主要采集到 PLC，這樣在使用的時候只需要一塊 PT100的集成電路，要注意的是這個集成電路采集的不是電流信號 而 是電阻值， PT100 的集成電路（需要一個 177。本文選擇 PT100溫度傳感器測電機及水泵溫度。 非接觸式溫度傳感器理論上不存在接觸式溫度傳感器的測量滯后和應(yīng)用范圍上的限制，可測高溫、腐蝕、有毒、運動物體及固體、液體表面的溫度，不干擾被測溫度場 ，但測量精度低，使用不太方便。所謂接觸式就是傳感器直接與被測物體接觸，這是測溫的基本形式。但是由于超聲波液位傳感器不能用在過于狹小的空間內(nèi)，當(dāng)條件不具備時，也可以使用兩個投入式傳感器來檢測水位。 在水位檢測裝置的選擇上，至少選擇兩個水位傳感器來提高水位檢測裝7 8 0 9A / D 轉(zhuǎn) 換 器放 大 電 路檢 測 電 橋傳 感 探 頭+ 6 V 6 V放 大 及 變 換電 流 輸 出數(shù) 碼 管 顯 示單片機振 蕩 器E P R O M 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 置的可靠 性。也就是說，一旦水位傳感器失靈，后面的排水硬件和響應(yīng)軟件設(shè)置的再好都無法啟動。 一、 兩種液位傳感器的比較 投入式液位傳感器的特點在于 : ① 制造成本相對于超聲波液位傳感器較為低廉 : ② 量程比較小 (5 — 10米 )，但一般能滿足測量水倉水位的要求 : ③ 性能受到被檢測介質(zhì)物理性質(zhì) (如液體有固體沉積或粘稠 )的影響 ； ④ 測量工作不受空氣中的懸浮成分如粉塵、濃煙等的影響 相對而言，超聲波液位傳感器的特點在于 : ① 超聲波傳播會受到空氣中粉塵的影響 ； ② 超聲波水位傳感器的測量量程大 ； ③ 超聲波水位傳感器屬于非接觸式傳感器，性能不受被檢測介質(zhì)的影響 ； ④ 制造成本比較高 。 液位檢測裝置的選擇 上述兩種液位傳感器是基于不同 的工作原理設(shè)計和制造出來的，分別適應(yīng)于不同 的工作場所。 圖 34水位計示意圖 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 圖 傳感器功能模塊圖 具體的來說是 :傳感頭根據(jù)水中的壓力與空氣中的壓力差，傳感頭把水位的高度 變換成壓力差，再把壓力差轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，該微弱的電信號經(jīng)放大器放大后送 A/D變換器，單片機采集數(shù)字信號經(jīng)運算處理后，輸出的水位高度用數(shù)碼管來顯示，同 時輸出對應(yīng)的輸出信號。利用處于一定深度時液體會產(chǎn)生一定的壓強這個基本原理制成的。傳感器采用四氟乙烯材料，可用于各種腐蝕性場合，多種輸出方式：可編程繼電器輸出、高精度 4～ 20mA電流輸出、 RS485數(shù)字通信輸出等方式 可供選擇。具有干擾回波的抑制功能 ， 保證測量數(shù)據(jù)的真實。先進(jìn)的檢測技術(shù)，豐富的軟件功能適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境。并由聲波的發(fā)射和接收之間的時間來計算傳感器到被測物體的距離。在一般使用條件下，它的測量誤差為 %? ，檢測液位的范圍為 210? ～ 410 m。 從以上公式中可以看出，只要測得超聲波脈沖從發(fā)射到接收的時間間隔，便可以求得待測的液位。 超聲波發(fā)射和接收換能器可以安裝在液面的上方，讓超聲波在空氣中傳播，如圖 32所示。單換能器的傳感器發(fā)射 和接收超聲波使用同一個換能器，而雙換能器的傳感器發(fā)射和接受各使用一個換能器。如果從發(fā)射超聲波脈沖開始，到接受到反射波為止的這個時間間隔為已知，就可以求出分界面的位置，利用這種方法可以對液位進(jìn)行測量。 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 圖 主排水泵自動化監(jiān)控系統(tǒng)圖 排水裝置實現(xiàn)自動化的過程中，必須對 圖所示 參數(shù)進(jìn)行 檢 測 ， 本 章 將對以下 5個 監(jiān)控的參數(shù)展開論述 并給出檢 測的方法和可實現(xiàn)性。 第 二 章 礦井自動排水系統(tǒng)的各種參數(shù)與檢測 排水裝置要實現(xiàn)自動控制、無人職守，最根本的就是讓控制系統(tǒng)了解自動化系 統(tǒng)中各個設(shè)備的狀況和運行狀態(tài)。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的集散式控制方式，建立了多級模塊化的結(jié)構(gòu)體系，提出了多參數(shù)的模糊綜合決策方法。 隨之， 一種新穎的礦井排水計算機自動控 制系統(tǒng)問世。 傳統(tǒng)的繼電器控制方法，用人工進(jìn)行檢測 (如人工檢測水 倉水位、淤泥厚度、管道、閘閥及配電設(shè)備狀況等 )，這 種檢測控制方法效率低，工 人勞動強度大，且由于井下環(huán)境惡劣，故障率較高 。 我國礦井主排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀 井下排水是伴隨著采礦工程產(chǎn)生的一項系統(tǒng)工程。自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將使得排水系統(tǒng)可靠性增強，整個工作流程通過軟件的編程來實現(xiàn)，程序確定后，水泵機組將按給定的程序自動 啟停水泵、開合閥門，極大的減小工人的勞動強度。而且，水泵房要時時有人值守，以便在發(fā)生異常情況時，及時報警檢修。人工操作無法避免高強度的勞作。作業(yè)過程比較復(fù)雜，要求工人具有很強的責(zé)任心，否則可能出現(xiàn)誤操作，甚至發(fā)生大的事故。這種排水系統(tǒng)的工作流程完全由手工完 成，工人按部就班的完成各個執(zhí)行件的操作。 根據(jù)現(xiàn)場涌水量的不同，工人還要判斷同時投入幾臺水泵工作， 以便于既能及時排出積水，又能使泵站合理使用，避免過度頻繁的起停。 停泵過程要進(jìn)行相反的操作。真空度達(dá)到要求后，起動水泵機組，使水泵運轉(zhuǎn)。這種排水系統(tǒng)的操作以離心式水泵的工作特性為基礎(chǔ)，泵站的起停時間判斷，完全依賴于工人的經(jīng)驗和已有的操作規(guī)程。它們的工作原理不同，但都能在系統(tǒng)中使水泵工作腔達(dá)到一定的真空度，保證系統(tǒng)正常工作。在無底閥的排水系統(tǒng)中，水泵每次起動都要灌水，這一工作由抽真空設(shè)備完成，一般使用射流泵或真空泵。 真空表測量范圍為 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 MPa(一個大氣壓 )。 根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征也可分為徑向無邊、徑向帶邊和軸向帶邊三種。壓力表所測出的壓力叫做表壓力或 相對壓力，它比絕對壓力小 1個大氣壓。 常用的壓力表為普通彈簧管壓力表，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征可分為徑向無邊、徑向帶邊和軸向帶邊三 種。此外，還可通過旁通管，利用排水管中的壓力水的反沖作用，沖掉積存于水泵流通部分和附著于濾水器上的雜物，但此時須通過連接在底閥上的鐵絲或鏈條將底閥提起。在向水泵和吸水管中灌引水時，要通過放氣栓 (又叫氣嘴 )將 水泵和吸水管中的空氣放掉。 ③ 逆止閥 逆止閥安裝在調(diào)節(jié)閘閥的上方，其作用是當(dāng)水泵突然停止運轉(zhuǎn) (如突然停電 )時，或者在未關(guān)閉調(diào)節(jié)閘閥的情況下停泵時，能自 動關(guān)閉，切斷水流，使水泵不致受到水力沖擊而遭到損壞。其缺點是密封面容易擦傷，檢修較為困難，高度尺寸較大，在安裝位置受到限制時，安裝不便，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較高。其功用為 : ① 調(diào)節(jié)水泵的流量和揚程 ； ② 起動時將它完全關(guān)閉，以降低起動電流。但是現(xiàn)在的排水系統(tǒng)中，為了提高排水效率，減小水泵腐蝕，一般不用底閥，而用射流泵或真空泵為水泵和吸水管注水。其作 中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計