煤礦豎井罐道間距測量的研究與應(yīng)用

趙新平

（陽煤集團(tuán)技術(shù)中心機(jī)電研究所，山西 陽泉 045008）

引 言

罐道是一段固定在井壁上的槽鋼，對罐籠起著限位和導(dǎo)向的作用。有時會因井壁周圍的地質(zhì)應(yīng)力變化而發(fā)生變形，這種變形開始往往是緩慢而逐漸的，不易被覺察。但時間長了，就可能發(fā)生較大的量變。如果發(fā)現(xiàn)不及時，有可能發(fā)生提升事故，所以應(yīng)該定期檢查測量。但是，井筒深度都在幾百米以上，不同的深度，間距變化也不同，采用傳統(tǒng)的人工法，測量起來很不方便，且誤差較大，更不能進(jìn)行數(shù)據(jù)微變分析，給井筒的安全工作帶來不便［1－2］。連接示意圖見圖1。

圖1 連接示意圖

1 罐道測距法對比（見表1）

表1 罐道測距法對比表

2 位移傳感器法

2.1 儀器組成及其框圖

該裝置專用于罐道間距的精確測量，主要由1臺測量主機(jī)、2只高精度位移傳感器、1只深度測量傳感器、電池等組成。

2.2 設(shè)計原理

為實(shí)現(xiàn)自動測量，將所需各傳感器及數(shù)據(jù)采集器合理安裝在行走機(jī)構(gòu)上。行走機(jī)構(gòu)可安裝在罐籠上。安裝測量示意圖見第52頁圖2。

2.2.1 測量主機(jī)

圖2 安裝測量示意圖

測量主機(jī)采用的是80C51系列單片機(jī)。顯示采用標(biāo)準(zhǔn)LED顯示器，主要顯示初始位置測量值、各個測量點(diǎn)測量值、數(shù)據(jù)采集狀態(tài)、通訊狀態(tài)等。采用全雙工異步串行口，用以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與其他設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸。

2.2.2 深度測量傳感器

深度測量的目的是標(biāo)記行走機(jī)構(gòu)在管道上相對井口的距離。它由行程編碼器和信號轉(zhuǎn)換電路組成。

2.2.3 模擬電路和模擬數(shù)字混合電路

高速采樣模擬數(shù)字混合電路采用32位分辨率的ICL7135，它由片內(nèi)1V電壓基準(zhǔn)器、內(nèi)部時鐘、抽樣／信號放大器、低通濾波器、微處理器以及數(shù)據(jù)緩沖器等組成。

測量時行走機(jī)構(gòu)是運(yùn)動的，儀器進(jìn)入自動檢測狀態(tài)時，罐籠可以開始慢速下降，儀器會實(shí)時顯示當(dāng)前管道間距變化及下降深度，并每隔一定距離將當(dāng)前一組數(shù)據(jù)存儲在相應(yīng)的存儲芯片中。

2.2.4 計算機(jī)及通信系統(tǒng)

計算機(jī)主要把現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、處理，將其轉(zhuǎn)換成圖表的形式，并顯示打印輸出。

通信方式采用串行通信，主要由串口模塊RS485和通信電纜組成。

2.3 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件采用C＋＋語言編寫，運(yùn)行環(huán)境Windows XP環(huán)境，主要功能為取測量主機(jī)中測量的數(shù)據(jù)、各設(shè)定值的輸入、測量結(jié)果的分析、顯示和打印等。

3 應(yīng)用前景及效果

該系統(tǒng)在陽煤集團(tuán)一礦用于罐道間距測量，裝置運(yùn)行可靠，取得了良好效果：1）該項(xiàng)目攻克了罐道間距在線檢測技術(shù)的難題，實(shí)現(xiàn)了罐道間距在線檢測，有利于準(zhǔn)確了解罐道間距，及時進(jìn)行故障預(yù)測，提高檢修計劃的準(zhǔn)確性和目的性；2）該技術(shù)測量用時時間短，對生產(chǎn)影響小，資金投入少，檢測效率高；3）完全避免了人為檢測的誤差，提高了測量精度，確保了安全提升。

［1］ 張友德.飛利浦80C51系列單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)手冊［M］.北京：航空航天大學(xué)出版社，1992.

［2］ 何立民.MCS－51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù)［M］.北京：航空航天大學(xué)出版社，1990.