注水孔流量的监测与控制装置气雾阀

注水孔流量的监测与控制装置

注水孔流量的监测与控制装置 2011年12月09日 来源： 王泰1，彭担任2（1．北京工业职业技术学院，北京100042；2．中国矿业大学，江苏徐州221008） 1　引　言　　　　在煤矿井下，对煤层注水是防治粉尘的根本性措施，同时，也是防治冲击地压和软化煤体以提高放顶煤开采过程中顶煤回收率的一项重要措施。煤层注水的流量是影响煤层注水质量的关键性指标。因此，研究煤层注水流量的监测和控制具有重要的实际意义。2　注水系统监测监控装置的功能　　　　长期以来，煤层注水的流量都是通过流量表来获得，而在煤矿井下这种特殊的工作环境中，所采用的流量表不易读数，不能记忆累计流量，更重要的是它对注水流量不能实现有效而自动的控制。煤层注水系统监测监控装置实现了对多个注水孔流量的自动监测和监控，它具有以下多项功能：监测煤层注水孔的流量；显示累计流量；监测注水孔在开机24 h后，是否发生泄漏；实现实时显示；显示屏可以清零。3　注水系统监测监控装置的构成3．1　硬件系统的构成　　煤层注水系统监测监控装置的硬件系统由隔爆箱体、电源、主控板、显示器、SSR组、3路流量计和3路电磁阀组装而成。硬件系统的结构如图3—1所示。 　　（1）隔爆箱体：图3—1中虚线方框表示隔爆箱体，箱体采用AYJ－1型矿用防爆外壳，它具有良好的隔爆性能。将电源、SSR组、主控板、显示模块等器件全部装在隔爆箱内，以达到电气防爆的目的。箱体具有5个接线口（其中有1个喇叭口）、1个显示窗口和1个隐蔽式的外置开关，基本能够满足该装置设计的要求。　　（2）电源：采用线性集成一体化电源，其外型尺寸为160 mm×130 mm×45 mm，输入电压为127VAC，50 Hz，其输出电压为5 VDC、12 VDC，功率为22W，输出电流完全满足要求。这种固态继电器所需的输入控制电流小，用TTL、HTL、CMOS等集成电路或增加简单的辅助电路就可直接驱动，适宜在微机测控系统中做输出通道的控制元件。　　（4）主控板：是以菲利浦公司的80C552单片微机为主的应用系统，可以控制电磁阀的开启、输送显示数据、数据存贮、流量计脉冲数计量和扩展I／O，还具有一板多功能的特点，很容易与其它应用系统接口；所有芯片都选用CMOS芯片，因而具有耗电小的优点；它还装有Watchdog监控电路，使系统能可靠地运行。　　主控板结构如图3—2所示。 　　（5）显示屏：采用NYC1602－03SGN型液晶显示（LCD），该液晶显示为5×7点阵式显示模块，每行16个字符，2行显示。显示模块具有发光二极管LED背光电源，使LCD在井下黑暗条件下也容易读数。　　（6）电磁阀：采用矿用防爆型电磁阀，其输入电压为127 VAC，功率为20 W，其流量和压力都能满足煤层注水系统的要求。　　（7）流量计：选用涡轮流量传感器（LWGY－15－B），其公称通径为15 mm，最大工作压力为6．3 MPa，流量范围为0．6～6 m3／h，精度为0．5级，前置放大器电源为＋12 V，传感器至显示仪表的距离可达500m，其技术参数完全满足煤层注水的要求。　　工作原理：当被测液体经传感器时，其内部叶轮借助于液体的动能而旋转。此时，叶轮叶片使检出装置中的磁路磁阻发生周期性变化，因而在检出线圈两端感应出与流量成正比的电脉冲信号，经前置放大器放大后输送给主控板。在测量范围内，传感器的流量脉冲信号与体积流量成正比，这个比值即为仪表系数K：　　式中f为信号频率（Hz）；Q为流量（m3／h或L／h）；N为脉冲数；V为总体积（m3或L）。　　流量传感器应远离外界电磁场，如不能避免，应采取必要的屏蔽措施。另外，流量计必须竖直安装，所测数值才准确。3．2　软件系统的组成　　软件系统使用PL／M－51程序设计语言和单片机汇编语言混合编程。PL／M－51语言是INTEL公司为开发MCS－51单片机系统软件和应用软件而专门设计的一种高级程序设计语言。　　使用PL／M－51语言开发软件可提高效率，缩短开发周期，便于软件的维护和修改。但是，其编译后的目标代码通常比用汇编语言直接编写要长一些，又受到使用的单片机开发系统所能仿真程序大小的限制。所以，采用PL／M－51语言和汇编语言混合编程，这有利于软件系统的开发与维护，并缩短程序目标代码的长度。　　软件系统采用模块化设计，有主程序、多字节二进制数转换为浮点数子程序、存储子程序、延时及清零子程序、多字节浮点数乘法子程序、显示器初始化子程序、16位二进制数转换为BCD码子程序、调用O－F显示子程序、脉冲数转换为流量子程序、中断及流量显示码子程序等10个模块功能。　　该监测监控装置系统的软件流

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