一种充填管道内料浆状态监测装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种矿山充填管道内料浆状态监测技术，尤其涉及一种利用超声波监测充填管道内料浆状态的装置及其使用方法。

背景技术：

充填管道一般使用高强的钢管制作，钢管非透明可视，因此很难获取充填管道内料浆状态信息。若充填料浆在充填管道内发生沉淀离析、不满管、局部浓度过大等现象，会导致堵管、爆管事故。因此及时掌握充填料浆在充填管道内是否发生沉淀离析、是否满管以及管道内料浆浓度等信息，对维护充填系统的稳定具有重要意义。目前，矿山一般采用管道分段安装压力表和浓度仪来监测充填料浆在管道内流动状态，但这种方法只能获取某一管段内的料浆状态信息，且需要在管道内大量布设压力表与浓度仪。

目前尚无一种装置可以实现对任意一处充填管道进行精确无损的监测，获得充填料浆在充填管道内是否发生沉淀离析、是否满管以及管道内料浆浓度等信息。超声波在不同介质中传播的速度不同，充填管道内料浆状态不同时，充填管道不同方向上超声波波速会呈现不同的分布特性，因此可以利用充填管道不同方向上超声波波速分布来反推料浆在充填管道内的状态信息。

技术实现要素：

本发明所需要解决的技术问题是，提供一种充填管道内料浆状态监测装置及其使用方法，可以实现对任意一处充填管道进行精确无损的监测，获得充填料浆在充填管道内是否发生沉淀离析、是否满管以及管道内料浆浓度等信息。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种充填管道内料浆状态监测装置，其特征在于，此装置由超声波检测仪(1)、圆环(2)、发射探头(3)和接收探头(4)组成。

优选地，所述的发射探头(3)用于发射超声波信号，接收探头(4)用于接收超声波信号，发射探头(3)和接收探头(4)均与超声波检测仪(1)相连。

优选地，所述的圆环(2)由两个半圆环组成，两个半圆环一端铰接，一端用螺栓连接。

优选地，所述的圆环(2)有两个方形孔，用于安装发射探头(3)和接收探头(4)。

优选地，所述的发射探头(3)和接收探头(4)通过与螺钉(6)的摩擦力固定在圆环(2)上。

本发明提供一种充填管道内料浆状态监测装置的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤一：清洁待测管道(5)外壁，并在其外壁涂抹一层凡士林；

步骤二：将圆环打开后安装在管道(5)外壁，并使探头与管道(5)外壁保持接触；

步骤三：标记探头的初始位置，缓慢转动圆环(2)并记录转动过程中的转角与超声波波速；

步骤四：利用管道(5)各方向上的超声波波速分布与料浆状态的关系和步骤三获得的数据，计算获得管道(5)内是否发生沉淀离析、是否满管以及管道内料浆浓度等信息。

本发明具有如下有益效果：

1.可以实现对任意一处充填管道进行精确监测，获得充填料浆在充填管道内是否发生沉淀离析、是否满管以及管道内料浆浓度等信息。

2.结构简单，拆卸与安装方便。探头与圆环靠螺钉摩擦力固定，位置可调，可以适用于不同管径的充填管道无损监测。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

1-超声波检测仪，2-圆环，3-发射探头，4-接收探头，5-管道，6-螺钉。

图2为圆环俯视图。

2-圆环，4-接收探头，6-螺钉。

具体实施方式

下面对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于以下所描述具体实施方式的范围。

如图1所示，一种充填管道内料浆状态监测装置由超声波检测仪(1)、圆环(2)、发射探头(3)和接收探头(4)组成。发射探头(3)用于发射超声波信号，接收探头(4)用于接收超声波信号，发射探头(3)和接收探头(4)均与超声波检测仪(1)相连。圆环(2)由两个半圆环组成，两个半圆环一端铰接，一端用螺栓连接。如图2所示，圆环(2)上有方形孔，用于安装发射探头(3)和接收探头(4)。发射探头(3)和接收探头(4)通过与螺钉(6)的摩擦力固定在圆环(2)上。

一种充填管道内料浆状态监测装置使用方法具体包括以下步骤：

步骤一：清洁待测管道(5)外壁，并在其外壁涂抹一层凡士林；

步骤二：将圆环打开后安装在管道(5)外壁，并使发射探头(3)和接收探头(4)与管道(5)外壁保持接触；

步骤三：标记探头的初始位置，缓慢转动圆环(2)，并记录每次转动后的转角θ与超声波波速v。共转动n次，得到n组数据(θi，vi)，θi为第i次转动后的转角，vi为第i次转动后测量得到的超声波波速；

步骤四：利用管道(5)各方向上的超声波波速分布与料浆状态的关系和步骤三获得的n组数据(θi，vi)，计算获得管道(5)内是否发生沉淀离析、是否满管以及管道内料浆浓度等信息。

任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替换、外形尺寸改变明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

技术特征：

技术总结
一种充填管道内料浆状态监测装置及其使用方法，属于矿山充填领域，涉及一种利用超声波监测充填管道内料浆状态的装置及其使用方法。此装置主要由超声波检测仪、探头和圆环组成。探头与超声波检测仪相连，靠螺钉固定在圆环上，用于发射和接收超声波信号。此装置的使用方法具体包括：步骤一：清洁待测管外壁，并在其外壁涂抹一层凡士林；步骤二：将圆环打开后安装在管壁，并使探头与管壁保持接触；步骤三：标记探头的初始位置，转动圆环并记录转动过程中的转角与超声波波速；步骤四：利用转角与超声波波速计算获得管道内料浆状态参数。本发明利用超声波在不同介质中的传播速度不同的特性，可以实现管道料浆状态的精确、无损监测。

技术研发人员：王炳文;高利晶
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：2018.11.16
技术公布日：2019.02.15