工作麵（miàn）注漿及漏漿遠距離係統研究

摘要：本（běn）文對工作（zuò）麵注漿及（jí）漏漿遠距離監測係統進行研（yán）究，給出了監（jiān）測係統機構框圖，並對（duì）泥漿流量計和泥漿密（mì）度計（jì）測量原理作較詳細的推算，給出了係統的部分軟件框圖。
1、引言（yán）
利用注漿站向井下注漿曆來是煤礦企業的一個重要生產環（huán）節，在礦井防滅火工（gōng）作越亦受到到重（chóng）視的**，生產礦井（jǐng）對注漿量的（de）多少及注漿（jiāng）濃度決定的注漿土(灰)量很為關注，尤其在發火趨勢明顯和發生火（huǒ）災時更為重要，其注漿質量的好壞關（guān）係到井下火災處理的進展與結果，直接影響煤（méi）礦的安全生產。
但是，在注漿過程中，有時會出現（xiàn）偏、跑漿情況。一般情（qíng）況下偏漿、跑漿問題（tí）靠工人巡視注漿管線來檢查，工人勞動強度很大，發現（xiàn）漏漿、跑（pǎo）漿時也很難及時通知井上的注漿站，至於（yú）井下的偏漿、跑（pǎo）漿更不易被發現。為此，研究對（duì）注（zhù）漿過程（chéng）進行實（shí）時監測，對注漿流量、注漿土量作準確、科學計量的係統是非（fēi）常必要的。
2、注漿及漏漿遠（yuǎn）距離監剝係統設計思想
根據對注漿監測參數的要求，設計了一套注漿（jiāng）遠距離監測係統（tǒng）。係統采用設在現場（chǎng）的單片機作為下位（wèi）機，設在（zài）通風機房（fáng）的Pc計算機作上位（wèi）機。下位機數據可以傳到上位機。整個係統總體結構框圖如圖1所示（shì）。

在（zài）係統（tǒng）中，井上泥漿流量（liàng）計用於測量注漿站輸（shū）出的注漿（jiāng）流（liú）量，再配合核輻射密度計將注漿濃度檢測出來。兩者乘積（jī）便能（néng）反映注漿土方數量。為監（jiān）測注漿管路是否（fǒu）有偏漿發（fā）生（shēng），在靠近工（gōng）作（zuò）麵注漿管路上安裝了一個泥漿流量（liàng）計，通過比較地麵（miàn）注漿流量與井下注漿流量，便能反映（yìng）是否有漏漿發生。
注漿流量計與密度計輸（shū）出的信號（hào）為4-20mA電流信號，將其轉換成電壓信號，然後再輸入A／D轉換（huàn）電路(井上通過多路開關)轉換（huàn）成數字信（xìn）號，該信號通過單片機處理後（hòu）經串行VI發送至上位（wèi）機（jī）。上（shàng）位（wèi）Pc機接收（shōu）到下位機的流（liú）量、密（mì）度信息後，根據要求對數據進行處理，並實現顯示、打印、存儲、報警等功能。
3、係統（tǒng）的硬件（jiàn）設計
係統硬件主要包（bāo）括泥漿（jiāng）流量計、桉輻射（shè）密（mì）度計和單片機測量係（xì）統。
(1)LD泥漿流（liú）量計的測量原理
LD泥漿流量計由LDF一101係列電磁流量傳感器和（hé）LDZ一4B型電磁流量轉換器兩部分（fèn）組成。
LDF一101係列電磁流量傳感器根據法拉*電磁（cí）感應原理做成，它與轉換（huàn）器配套使用，用來測量各種導電液體或固、液兩相懸浮液的體積流量。
當（dāng）導電液體（tǐ）沿測（cè）量管在交變磁場中作與磁（cí）力線垂直方向運動時，導電液體切割磁（cí）力（lì）線產生感應電勢，此感應電勢通過測量管壁上的一對電（diàn）*測出（chū）。
若感應電（diàn）勢為E，則有：
E=KBVD
式中：B一磁感應強度，Wb/cm²；
D一電*間距離，僅似於測量（liàng）管內徑相等，cm；
V一測（cè）量管內被測流體（tǐ）在橫截麵上的（de）平均流速（sù），m/s；
K一與磁場（chǎng）分布及軸向長度（dù）有關的係數；
由（yóu）此可推得瞬時流量Q與流量V的關係為：

式中：A一測量管橫截麵積；

K一儀表常數。

當儀表常數K確定後，感應電勢與流（liú）量Q成正比，該流量信號輸（shū）入LDZ一4B型電磁流量轉換器，經放大，變換成與流量成正比（bǐ）的直流信號4~20mA。

LDZ一4B型電磁流量轉換器（qì）與（yǔ）LD—F1叭型的電磁流量傳感器配（pèi）套使用，將來自傳感（gǎn）器的低電平毫伏信號轉換成（chéng）與流量（liàng）成（chéng）正比例的4-20mADC統一的標準信號（hào）輸出，供顯示、記錄、調（diào）節控製和流量計算等使用。

(2)NMF一（yī）216型核輻射密（mì）度計測量原理

泥漿的（de）濃度和密度（dù）在某種意義上說也是同（tóng）一個概念，設泥漿混合液的濃度為Cv(體積（jī）百分比)，混合液的密度為p，幹泥的密度為p，水的（de）密度（dù）為（wéi）ρv，泥漿混合（hé）液的體積為V。

泥漿混合（hé）液的（de）質量百分比濃度為：

因此通過（guò）測量泥漿混合（hé）液的密度也可推算出泥漿的濃度值(Ps、ρv均（jun1）已（yǐ）知)。

NMF一216型（xíng）核輻射密度計能對被測介質(固態或液態)的密度（dù）進行非（fēi）接觸式測量，尤其能在環境比較惡（è）劣的條件下（xià）工作。

放射性同位素產生的γ射線具（jù）有穿透物（wù）質的能力，對於一束（shù）準（zhǔn）直的γ射線（xiàn），在穿過管徑為d，密度為ρ的被測（cè）介質後，人射到γ射線（xiàn）探（tàn）測器上的射線強（qiáng）度（dù）I與ρ=0時射線強度（dù）Io之間成指數關係：

式中：μm一質量密度吸收係數，cm²/g；

ρ一介質密度，g/cm³；

d一管道內（nèi）徑。

由此可推得：

通過測量射線強弱變化，即可知道介質密度大小，將放射源和射線探測器分別（bié）安裝在被測（cè）管道兩測，用計算機處理射線探測器的輸（shū）出信號，就可顯示出被測介質的（de）密度或濃度。

核輻射放（fàng）射源產生（shēng）的射（shè）線在穿過被測介質後，照射到閃爍計數（shù）器上，介質密度越（yuè）高，照射到閃（shǎn）爍計數器上的射線強度越弱，反之亦然 閃爍計數（shù）器（qì）將射線的強度成正比的轉換成電脈衝計數率，經（jīng）閃爍探頭的前置放大器，幅度甑別器、分頻器、射（shè）級（jí）輸出器（qì），輸出（chū）幅度恒定的電脈（mò）衝信號，送CPU板測量計（jì）數。CPU板上的單片機對測得的（de）計（jì）數頻率進行處理，得到被測介質的密度和濃度，一方麵送顯（xiǎn）示（shì）板顯示，另一方麵送電流（liú）輸出板得到4~20mA的電流輸出。

(3)單片機智能監測係統該部分由8031單片機、地址鎖存（cún）器7415373、EPROM2732、E²PROM2816、並行接口8l55、地（dì）址譯碼器74LS138組成，如圖2所示：

8031是（shì）片內無ROM的單片機，係統配置一（yī）片2732（4K）作程序存儲器，同時還擴展一片E²PROM2816(2K)作數據存儲器，該芯片是電可擦（cā）除可（kě）編程的半導體存（cún）儲器，掉電後存儲（chǔ）的信息不會丟（diū）失（shī），用它（tā）來存儲注漿原始記錄（lù）。為讀（dú）取A/D轉換（huàn）結果及作打印機接口，係統（tǒng）擴展一（yī）片8155芯片，它含有256ByteRAM，2個8位 、一個6位的可編程並行（háng）1/0和1個l4位定時器/計數器（qì）。

4、係統的（de）軟件設計

係統的軟件部分包括單片機測試程序、PC機通訊程序、PC機數據庫管（guǎn）理程序。受篇幅限製，這裏僅給出數據庫管理的程序結構框圖，其結構框圖如圖3所（suǒ）示。該部（bù）分程序用FoxPro2.5 for Windows編（biān）寫（xiě），按係統共要求設置三層（céng）菜單界麵。

5、結語

整套裝置試運行表明，該係統具有操作簡便（biàn），測試（shì）精度高，實時性好，顯示直觀，測試數據資料齊備等優點，很受用戶歡迎。此外，整套裝置還具有較高的性（xìng）能價格比，具有推廣應用價值。