一种膏体充填管路堵管监测装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种膏体充填管路堵管监测装置及方法。该装置包括监测管道、电阻率测试装置、绝缘垫片；监测管道设置在膏体充填管路上，在监测管道内壁的圆弧形凹槽内设置电阻率测试装置；通过测试管道中不同位置膏体的电阻率，当管道中出现堵管时，其堵管位置前后监测管道处的膏体电阻率差别明显，从而实现了堵管位置的精确定位。本发明实现了膏体充填管路堵管的自动化监测；监测装置结构简单，拆卸容易，操作方便，可在一条膏体输送管路上设置多个监测管道，且只需连接在一个电阻率测试装置上，节约了成本。
【专利说明】
一种膏体充填管路堵管监测装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种膏体充填管路堵管监测装置及方法，具体涉及一种矿山充填开采的长距离膏体充填管路堵管监测装置及方法，属于膏体充填料管道输送技术领域。
【背景技术】
[0002]我国“三下”压煤量巨大，为了有效开采“三下”煤炭资源，延长矿井服务年限，膏体充填开采是解放“三下”压煤行之有效的方法之一。膏体充填在地面将原料混合后依靠管道实现高效连续输送至采空区。在输送过程中，杂物进入管道、料浆发生离析沉淀、栗送压力不足等原因均容易造成管道堵塞。堵管不仅影响充填作业的正常进行，给整个充填系统造成重大经济损失，而且会污染井下环境。膏体充填管道堵塞事故是一个在理论上和实践中始终需要深入研究和解决的技术难题。堵管监测技术的开发是膏体充填技术实施的重难点之一O
[0003]目前主要采取检测压力的方法来进行堵管检测，当某段管路出现堵管时，其前面的管道会出现压力升高的情况。测试管壁压力是较为常用的方法，当前运用普通的压力传感器对管壁压力进行测量，一方面很难适应料浆在管路中的高速流动，耐磨性要求较高，另一方面含有大粒径骨料的膏体充填材料很容易造成压力传感器失灵，检测不到压力。因此普通的压力传感器不适于膏体充填管道堵管检测。中国专利CN103454099 A公开了一种膏体充填管路堵管检测装置，通过把检测装置安装于输送管路之间，当管路压力增大到大于弹簧的阻力时，弹簧推动连杆接触到检测装置并发出堵管报警信号，以此来达到堵管检测的目的。该装置采用机械传动装置，结构复杂，对装置的灵敏度要求较高。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种膏体充填管路堵管监测装置及方法，其结构简单、成本较低、实现了堵管位置的精确定位。
[0005]本发明提供了一种膏体充填管路堵管监测装置，包括监测管道、电阻率测试装置、绝缘垫片；
所述监测管道与膏体充填管路上的管道尺寸一致，通过法兰和螺母连接在充填管路之间；
在监测管道内壁的上方和下方分别开有相互对称且与管道曲率半径相同的圆弧形凹槽，在圆弧形凹槽内设置电阻率测试装置；
所述电阻率测试装置包括上、下电极、恒流源、信号放大器、单片机、PC计算机、电源，上、下电极分别安装在监测管道内壁的上、下两凹槽内，其中上电极连接恒流源，下电极连接信号放大器的入口端，信号放大器的出口端连接单片机，单片机与PC计算机相连，恒流源向电极提供稳定的电流，信号放大器对信号进行放大和低通滤波，为单片机提供不同放大倍数的静态电平，单片机中的ADC模块将信号放大器提供的模拟信号转换为数字信号并进行数据处理，单片机计算出两电极间充填膏体的电阻率，PC计算机将管道沿线不同位置的电阻率绘制成图形，观察不同监测点之间电阻率的变化情况，恒流源、信号放大器、单片机、PC计算机连接电源；
所述上、下电极与监测管道的连接处设有绝缘垫片，绝缘垫片为圆弧形结构，防止电极与监测管道内壁连通，同时防止膏体从管道内流出，提高管道的密封性。
[0006]上述装置中，所述监测管道内的凹槽的弧长占监测管道的截面内周长的1/3?1/2。
[0007]上述装置中，所述监测管道的管壁上设有圆形通孔，在绝缘垫片的对应位置设有圆形通孔，用于电极和导线的连接。
[0008]本发明提供了一种膏体充填管路堵管监测方法，采用上述监测装置，包括以下步骤:
(1)将两个电极分别固定在两个绝缘垫片中，然后分别把两个绝缘垫片粘结在监测管道内的上、下凹形槽内，与电极相连的导线依次穿过绝缘垫片和监测管道内壁凹形槽上的圆形小孔；
(2)将监测管道通过螺纹法兰和螺母连接在两充填管道之间，保证其密封性，在同一条充填线路上设置多个监测点，监测点的个数可根据实际需要确定；
(3)连接电阻率测试装置，上电极与电阻率测试装置的恒流源相连，下电极与信号放大器的入口端相连，放大器的出口端连接有单片机，单片机还与PC计算机相连，同时电源与恒流源、放大器、单片机、PC计算机相连，为它们提供所需的电力等级；
(4)当充填管道开始输送膏体时，打开电源开关，启动PC计算机，观察不同监测点之间电阻率的变化情况，当相邻两个监测点的电阻率有明显差别时，说明这两个监测点之间管路出现堵管，及时对堵管管路进行处理，从而保证整个充填管路的安全。
[0009]本发明的原理:通过把上述装置安装于充填管路中间，可以测得管道中不同位置膏体的电阻率，当管道中出现堵管时，其堵管位置前后监测管道处的膏体电阻率差别明显，从而实现了堵管位置的精确定位。
[0010]本发明的有益效果；
本发明提供了一种膏体充填管路堵管监测装置，实现了膏体充填管路堵管的自动化监测;本监测装置结构简单，拆卸容易，操作方便，可在一条膏体输送管路上设置多个监测管道，且只需连接在一个电阻率测试装置上，节约了成本。
【附图说明】
[0011]图1为本发明堵管监测装置的结构示意图；
图2为图1中沿A-A线的剖面图；
图3为监测管道与充填管路的连接示意图；
图中:I为监测管道，2为法兰，3为上电极，4为绝缘垫片，5为螺母，6为充填管道，7为下电极，8为恒流源，9为电源，10为单片机，11为信号放大器，12为PC计算机。
【具体实施方式】
[0012]下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
[0013]实施例:
如图1所示，一种膏体充填管路堵管监测装置，包括监测管道1、电阻率测试装置、绝缘垫片4;监测管道I内壁上方和下方分别开有相互对称且与管道曲率半径相同的圆弧形凹槽;在圆弧形凹槽内设置电阻率测试装置;所述电阻率测试装置包括上电极3、下电极7、恒流源8、信号放大器11、单片机10、PC计算机12、电源9，上、下电极分别安装在监测管道I内壁的上、下两凹槽内，其中上电极3连接恒流源8，下电极7连接信号放大器11的入口端，信号放大器11的出口端连接单片机10，单片机10与PC计算机12相连，恒流源8向电极提供稳定的电流，信号放大器11对信号进行放大和低通滤波，为单片机10提供不同放大倍数的静态电平，单片机10中的ADC模块将信号放大器提供的模拟信号转换为数字信号并进行数据处理，单片机10计算出两电极间充填膏体的电阻率，PC计算机12将管道沿线不同位置的电阻率绘制成图形，观察不同监测点之间电阻率的变化情况，恒流源、信号放大器、单片机、PC计算机连接电源9;
上述装置中，选用的单片机型号为C8051F060，信号放大器为GA204、PGA205两级程控仪用放大器级联，级联后的程控放大电路的可编程增益组合为1，2，4，8，10，20，40，80，100，200，400,800,1000，2000，4000，8000，能够满足数据采集的要求。
[0014]所述上、下电极与监测管道I的连接处设有绝缘垫片4，绝缘垫片4为圆弧形结构，中心开圆形小孔，防止电极与监测管道内壁连通，同时防止膏体从管道内流出，提高管道的密封性。
[0015]上述装置中，所述监测管道的管壁上设有圆形通孔，在绝缘垫片的对应位置设有圆形通孔，用于电极和导线的连接。
[0016]所述监测管道内的凹槽的弧长占监测管道的截面内周长的1/2，见图2所示。
[0017]图3为监测管道I与充填管道连接示意图，监测管道I通过法兰2和螺母5连接在两根相邻的充填管道之间。
[0018]本发明监测装置的工作过程是:
(1)将两个电极分别固定在两个绝缘垫片4中，然后分别把两个绝缘垫片4粘结在监测管道I内的上、下凹形槽内，与电极相连的导线依次穿过绝缘垫片4和监测管道I内壁凹形槽上的圆形小孔；
(2)将监测管道I通过螺纹法兰2和螺母5连接在两充填管道之间，保证其密封性，在同一条充填线路上设置多个监测点，监测点的个数可根据实际需要确定；
(3)连接电阻率测试装置，上电极与电阻率测试装置的恒流源相连，下电极与信号放大器的入口端相连，放大器的出口端连接有单片机，单片机还与PC计算机相连，同时电源与恒流源、放大器、单片机、PC计算机相连，为它们提供所需的电力等级；
(4)当充填管道开始输送膏体时，打开电源开关，启动PC计算机，观察不同监测点之间电阻率的变化情况，当相邻两个监测点的电阻率有明显差别时，说明这两个监测点之间管路出现堵管，及时对堵管管路进行处理，从而保证整个充填管路的安全。
【主权项】
1.一种膏体充填管路堵管监测装置，其特征在于:包括监测管道、电阻率测试装置、绝缘垫片； 所述监测管道与膏体充填管路上的管道尺寸一致，通过法兰和螺母连接在充填管路之间； 在监测管道内壁的上方和下方分别开有相互对称且与管道曲率半径相同的圆弧形凹槽，在圆弧形凹槽内设置电阻率测试装置； 所述电阻率测试装置包括上、下电极、恒流源、信号放大器、单片机、PC计算机、电源，上、下电极分别安装在监测管道内壁的上、下两凹槽内，其中上电极连接恒流源，下电极连接信号放大器的入口端，信号放大器的出口端连接单片机，单片机与PC计算机相连，恒流源向电极提供稳定的电流，信号放大器对信号进行放大和低通滤波，为单片机提供不同放大倍数的静态电平，单片机中的ADC模块将信号放大器提供的模拟信号转换为数字信号并进行数据处理，单片机计算出两电极间充填膏体的电阻率，PC计算机将管道沿线不同位置的电阻率绘制成图形，观察不同监测点之间电阻率的变化情况，恒流源、信号放大器、单片机、PC计算机连接电源； 所述上、下电极与监测管道的连接处设有绝缘垫片，绝缘垫片为圆弧形结构，防止电极与监测管道内壁连通，同时防止膏体从管道内流出，提高管道的密封性。2.根据权利要求1所述的膏体充填管路堵管监测装置，其特征在于:所述监测管道内的凹槽的弧长占监测管道的截面内周长的1/3?1/2。3.根据权利要求1所述的膏体充填管路堵管监测装置，其特征在于:所述监测管道的管壁上设有圆形通孔，在绝缘垫片的对应位置设有圆形通孔，用于电极和导线的连接。4.一种膏体充填管路堵管监测方法，采用权利要求1?3任一项所述的膏体充填管路堵管监测装置，其特征在于:包括以下步骤: (1)将两个电极分别固定在两个绝缘垫片中，然后分别把两个绝缘垫片粘结在监测管道内的上、下凹形槽内，与电极相连的导线依次穿过绝缘垫片和监测管道内壁凹形槽上的圆形小孔； (2)将监测管道通过螺纹法兰和螺母连接在两充填管道之间，保证其密封性，在同一条充填线路上设置多个监测点，监测点的个数可根据实际需要确定； (3)连接电阻率测试装置，上电极与电阻率测试装置的恒流源相连，下电极与信号放大器的入口端相连，放大器的出口端连接有单片机，单片机还与PC计算机相连，同时电源与恒流源、放大器、单片机、PC计算机相连，为它们提供所需的电力等级； (4)当充填管道开始输送膏体时，打开电源开关，启动PC计算机，观察不同监测点之间电阻率的变化情况，当相邻两个监测点的电阻率有明显差别时，说明这两个监测点之间管路出现堵管，及时对堵管管路进行处理，从而保证整个充填管路的安全。
【文档编号】G01N27/04GK106093131SQ201610427332
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】戚庭野, 王泽华, 冯国瑞, 李振, 郭军, 张玉江, 白锦文
【申请人】太原理工大学