一種新型機(jī)械式煤礦水倉(cāng)水深水位的測(cè)量方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤礦自動(dòng)化檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種用于煤礦水倉(cāng)的水深、水位和煤泥厚 度的測(cè)量方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的煤礦水倉(cāng)水深、水位測(cè)量的方式主要是靠超聲波的檢測(cè)，由于煤礦水倉(cāng)泥 水界面的交界處水很渾濁，導(dǎo)致測(cè)量效果很差，容易誤判，目前，沒(méi)有一款傳感器能夠可靠 地實(shí)現(xiàn)煤礦水倉(cāng)水位、水深和煤泥厚度的同時(shí)檢測(cè)。
[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有煤礦水倉(cāng)的數(shù)字化監(jiān)測(cè)和控制的難題，設(shè)計(jì)了一款安全穩(wěn)定、性 能可靠的機(jī)械式煤礦水倉(cāng)水深、水位和煤泥厚度檢測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)了煤礦水倉(cāng)水深、水位和 煤泥厚度三者同時(shí)檢測(cè)的功能，有助于實(shí)現(xiàn)煤礦水倉(cāng)的自動(dòng)化可靠監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是：為解決現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)法準(zhǔn)確測(cè)量煤倉(cāng)水深、水位和煤泥厚度的問(wèn) 題，本發(fā)明提出了一種新型機(jī)械式煤礦水倉(cāng)水深、水位和煤泥厚度的測(cè)量方法及其裝置。該 測(cè)量裝置通過(guò)可編程序控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)光電編碼器的旋轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)，從而測(cè)量和計(jì)算得出 滾筒鋼絲繩下方重錘的下降位移、速度、加速度和加速度差等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，判斷水倉(cāng)水面和水 倉(cāng)泥水界面兩個(gè)臨界點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算出重錘的下落距離，最終得到煤礦水倉(cāng)水深、水位和煤泥 厚度。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 重錘14從外殼2底部開(kāi)始自由下落，至下落到水倉(cāng)15的泥水界面處y的整個(gè)下降過(guò) 程中，以時(shí)間間隔泣為采樣周期，實(shí)時(shí)采集重錘14下降的位移;設(shè)光電編碼器 1旋轉(zhuǎn)一圈輸出脈沖數(shù)為M，滾筒6直徑為Dl ;設(shè)在某一時(shí)刻，可編程序控制器采集到光 電編碼器1輸出的脈沖數(shù)為況則重錘14下降的位移Z為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型機(jī)械式煤礦水倉(cāng)水深水位的測(cè)量方法及其裝置，其特征在于：新型機(jī)械式 煤礦水倉(cāng)水深水位的測(cè)量方法是基于重錘14進(jìn)入水倉(cāng)水面和到達(dá)水倉(cāng)泥水界面時(shí)因受到 阻力而導(dǎo)致重錘14下降加速度發(fā)生突變的現(xiàn)象而得到的，根據(jù)重錘14下降的位移、加速度 的突變程度判斷出水倉(cāng)水面和水倉(cāng)泥水界面，從而得到水倉(cāng)水深、水位和水倉(cāng)煤泥厚度；新 型機(jī)械式煤礦水倉(cāng)水位測(cè)量裝置由滾筒提升裝置、夾緊裝置和控制裝置三部分組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械式煤礦水倉(cāng)水深水位的測(cè)量方法及其裝置，其特 征在于：首先，以時(shí)間間隔Ai為采樣周期，重錘14從水倉(cāng)水面上方開(kāi)始自由下落，至下落 到水倉(cāng)泥水界面處的整個(gè)下降過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集重錘14下降的位移;根據(jù)采 樣周期M，計(jì)算出速度序列;接著，根據(jù)采樣周期Δ?和速度序列* ，計(jì)算出加速度序列和相鄰加速度差序列;根據(jù)相鄰加速度差 n-3)由零變?yōu)樨?fù)值時(shí)，確定出水倉(cāng)15水面X處的采樣點(diǎn)；根據(jù)相鄰加速度差~取 負(fù)值的最小值時(shí)，確定出水倉(cāng)15泥水界面y處的采樣點(diǎn)；最后計(jì)算得到煤礦水倉(cāng)水深、水位 和煤泥厚度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械式煤礦水倉(cāng)水深水位的測(cè)量方法及其裝置，其特征 在于：滾筒提升裝置由光電編碼器1、外殼2、左聯(lián)軸器3、左軸承支座4、鋼絲繩5、滾筒6、右 軸承支座7、右聯(lián)軸器8、滾筒電動(dòng)機(jī)9和重錘14組成；通過(guò)右聯(lián)軸器8與滾筒6相連，滾筒 6上纏繞著鋼絲繩5,鋼絲繩5末端連接重錘14,滾筒6軸通過(guò)左聯(lián)軸器3與光電編碼器1 相連；滾筒電動(dòng)機(jī)9轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾筒6旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩5收繩的動(dòng)作，將重錘14提起。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械式煤礦水倉(cāng)水深水位的測(cè)量方法及其裝置，其特征 在于：夾緊機(jī)構(gòu)由絲杠10、夾緊電動(dòng)機(jī)11、光軸12和夾緊擋板13組成；夾緊電動(dòng)機(jī)11的軸 與絲杠10連接在一起，絲杠10的另一端連接帶有螺紋孔夾緊擋板13,同時(shí)夾緊擋板13的 光孔與光軸12來(lái)連接；當(dāng)夾緊擋板13緊壓在滾筒6表面時(shí)，由于滾筒6表面摩擦力，阻止 滾筒6旋轉(zhuǎn)，從而使重錘14停止自由下落。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械式煤礦水倉(cāng)水深水位的測(cè)量方法及其裝置，其特征 在于：控制裝置由可編程序控制器、光電編碼器1、光電開(kāi)關(guān)、電源、滾筒電動(dòng)機(jī)9和夾緊電 動(dòng)機(jī)11組成；在可編程序控制器的自動(dòng)控制下，當(dāng)光電開(kāi)關(guān)獲得輸入信號(hào)時(shí)，夾緊擋板13 松開(kāi)滾筒6,重錘14在自身重力作用下開(kāi)始自由下落，測(cè)量開(kāi)始；當(dāng)重錘14下落到水倉(cāng)泥 水界面y處時(shí)，可編程序控制器控制滾筒電動(dòng)機(jī)9動(dòng)作，通過(guò)滾筒6和鋼絲繩5將重錘14 提起；可編程序控制器控制夾緊電動(dòng)機(jī)9動(dòng)作，通過(guò)絲杠10、光軸12和夾緊擋板13,將夾緊 擋板13緊壓在滾筒6表面，重錘14停止下落，測(cè)量結(jié)束。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械式煤礦水倉(cāng)水深水位的測(cè)量方法及其裝置，其特征 在于：重錘14自由下降時(shí)，重錘14下降的位移正比于滾筒6的旋轉(zhuǎn)角度，通過(guò)測(cè)量滾筒6 的旋轉(zhuǎn)角度就可以得到重錘14的下降位移；滾筒6的旋轉(zhuǎn)角度可以通過(guò)采集固定于滾筒6 的光電編碼器1的輸出脈沖獲得；可編程序控制器通過(guò)實(shí)時(shí)采集光電編碼器1輸出的脈沖 信號(hào)，計(jì)算出重錘14下降的位移￡、速度F、加速度?和相鄰加速度差&，判斷出煤礦水倉(cāng) 水面X處和水倉(cāng)泥水界面y處的兩個(gè)加速度突變臨界點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于煤礦自動(dòng)化檢測(cè)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種用于煤礦水倉(cāng)水深、水位和煤泥厚度的測(cè)量方法及其裝置。傳統(tǒng)的煤礦水倉(cāng)深度測(cè)量的方式主要是靠超聲波的檢測(cè)，由于泥水界面的交界處水很渾濁，導(dǎo)致效果很差。本發(fā)明的測(cè)量方法是通過(guò)可編程序控制器實(shí)時(shí)采集光電編碼器的旋轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)，從而測(cè)量和計(jì)算得出滾筒下方重錘的下降位移、速度、加速度和加速度差等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，判斷水倉(cāng)水面和水倉(cāng)泥水界面兩個(gè)臨界點(diǎn)，從而計(jì)算出重錘的下落距離，最終得到煤礦水倉(cāng)水深、水位和煤泥厚度。本發(fā)明的測(cè)量裝置由滾筒提升裝置、夾緊裝置和控制裝置三部分組成。本發(fā)明是一種機(jī)械式檢測(cè)傳感器，抗污染能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了水倉(cāng)水深、水位和煤泥厚度三者同時(shí)檢測(cè)。
【IPC分類】G01D21-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104729585
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510111891
【發(fā)明人】張業(yè)明, 朱建安, 王耿, 李智國(guó), 宋娜娜, 劉旭, 李玉坤, 王昆鵬, 王浩
【申請(qǐng)人】河南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日