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料位开关在矿用井下充填材料输送中的应用

在深井开采中,如何以安全、高效、环保的方式对充填支护材料进行输送是采矿企业面临的难题。充填材料一般成细颗粒的固体粉末,加水搅拌后常会快速凝固。对充填材料的传统的运输方式有两种,一种是矿车运输,另外一种是皮带运输。以上两种方式都存在运输时间长,运输环节多等问题。相较传统的运输方式,以压缩空气为动力通过管道输送,借助智能化控制系统,实现了充填材料从地面到井下迎头一站式自动化输送,从而使这一难题得到有效解决。智能化管道运输系统主要由地面站、中转站、工作面站、运输管道和通讯系统组成,如下图所示。这一系统的稳定运行离不开料位开关对物料的准确检测。那么,料位开关在矿用井下充填材料输送中主要应用在哪些环节?矿下环境对于料位开关又有哪些特殊要求?我们又应如何正确选型呢?

 

 

 

 

一、料位开关应用环节

地面总站包括数个十米、几十米的立式筒仓、中转料仓,它们是地面总的物料存储站和控制中心。中转站设置在地面总站和工作面站之间,需实现空仓自动上料、满仓自动停止要料。当工作面站发出要料请求信号时,中转站实现自动化发料,将充填料运输至工作面站。工作面站主要满足自动化配比和充填,而管道状态的监测则涉及到压力、流量、料位的检测。因此可以看出在充填材料的整个输送环节都涉及到料位的检测与控制。

二、料位开关使用要求

高可靠性、安装方便、免维护是对仪表十分重要的考量指标,这其中高可靠性尤为重要。高可靠性主要体现料位开关没有误报警、抗外界干扰能力强等特点。我们知道,粉料状的物料在空气潮湿的情况下,吸湿性会特别强,因此料位开关具有较强的抗挂料性能是必须具备的条件,以避免稍有轻微粘附就产生误动作的情况出现。

与地面总站采用料位开关做高位联锁报警,主要在抗挂料、防误报性能上考虑不同,地下的中转站和工作面站,除需要满足高可靠性的要求之外,还须满足矿井下的安全使用要求。我们知道,矿下存在瓦斯等易燃易爆气体,因此仪表的电路部分须设计成本安型电路。除此之外,为了避免外来物体与仪表外壳发生碰撞产生火花引燃易燃易爆气体,对壳体的材质也有非常严格的要求。根据GB3836.1的规定,制造IEPL MaMb级电气设备外壳材料,按质量百分比的总含量不应该超过:a) 15%的铝、镁、钛、锆;b) 7.5%的镁、钛、锆,且需要满足规定的摩擦火花试验方法。一般来说,不锈钢、铜、铸铁等金属能够满足上述要求。

三、料位开关产品性能比较和选型

不同料位开关性能对照表

料位开关分类

跟介质介电常数有关

抗挂料能力

安装调试

易产生误报警

本安防爆

性价比

阻旋料位开关

音叉料位开关

一般

射频导纳料位开关

一般

(需调试)

单棒料位开关

进口双棒料位开关

国产双棒料位开关

 

通过以上对比不难看出,在矿井这一特殊工况下进行料位的检测,采用内外嵌套的双棒振棒料位开关相较于其他料位开关产品优势更为明显:免维护、抗挂料强、安装方便和使用安全等。

在对国内外不同品牌和类型的料位开关认真对比后,北京某环保工程公司被计为振棒料位开关的过硬品质所折服,决定采购计为仪表用于天津某千米深井开采料位检测项目。计为自动化经和用户深入沟通,最后选定型号为Tube-11ICXXWXML的本安型振棒料位开关。该振棒料位开关是国产首款双棒振动料位开关,其探头采用独特的内外嵌套设置的双管设计,通过内外振动管的谐振频率调节到完全一致,使产品具有极高的检测灵敏度和可靠性,最低测量密度低达0.02g/cm³。防护等级达到IP66/67,其电路采用二线制输出、壳体采用T3铜进行煤安认证,并成功通过安监局的安全使用要求。自2018年以来一期项目共24台安装使用一年,运行效果良好,得到了客户一致认可。

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