導語：傳統(tǒng)煤倉料位計的測量方式有雷達、激光、超聲波3D影像、聲吶、重錘等，這些料位計是在自動化礦井背景下應運而生的。本期轉化果平臺推薦的《第五代智能煤位計的研究與應用》，介紹了智能煤位計為一體式結構，采用接觸式測量原理、搭載了手機APP；可測量粉狀、顆粒狀、塊狀固體物料以及某些液體的液面和界面，毫米級可顯示當前料位高度，解決了重錘式料位計易埋錘的疑難雜癥，核心技術屬國內(nèi)領先。
一、研發(fā)背景
傳統(tǒng)煤倉料位計的測量方式有雷達、激光、超聲波3D影像、聲吶、重錘等，這些料位計是在自動化礦井背景下應運而生的。其共性缺點有：
1.抗干擾能力弱，具體表現(xiàn)為生產(chǎn)期間倉內(nèi)煤塵大（影響雷達探測）、倉內(nèi)水氣大（影響激光測量）、入倉物料粒度跨度大（影響3D影像測量）、入倉聲音雜亂（影響聲吶測量）、重錘料位計易埋錘斷繩。
2.生產(chǎn)期間數(shù)據(jù)精度誤差超出允許范圍（以煤倉高度60米為例，當倉位在40米以上時誤差是1-2米；當倉位在40米以下時誤差是5-7米）。不能實時掌握倉位變化情況，主要依靠職工間隔兩小時用人工測倉的方法來觀察倉位變化，增加了職工的勞動強度，稍不注意就有可能發(fā)生頂倉事故和因拉空倉而砸倉底的情況發(fā)生。
3.現(xiàn)在國家提倡智慧礦山和數(shù)字化煤倉，其特點是精準實時采集數(shù)據(jù)，故對煤位計的精度要求很高。
二、研究內(nèi)容
為解決上述問題，技術人員研發(fā)了一種抗干擾能力強且精度高的接觸式智能煤位計。
1.主要技術數(shù)據(jù)及功能
（1）依據(jù)自主研發(fā)的接觸式煤位計（智能煤位計）實時在線采集精確的倉位數(shù)據(jù)，生產(chǎn)期間煤位誤差±5mm。
圖1 在線精確測量
圖2 現(xiàn)場安裝圖
（2）依據(jù)多點陣測量原理，研究多點陣接觸式煤位計（智能煤位計）4G+5G無線透傳技術的應用與自組網(wǎng)技術。
圖3 多點陣自組網(wǎng)
（3）針對每個倉4-8個點陣傳感器數(shù)據(jù)進行融合分析，構建煤位點陣數(shù)據(jù)庫；基于煤位圖形分析技術，實現(xiàn)煤位圖像表達。
（4）基于精確的煤位測量，智能控制煤倉多點位入料時根據(jù)各個測量點位的高低自動灌倉，即：低點位入料，高點位停止；實現(xiàn)塊煤、沫煤和倉位值均衡的效果，確保后續(xù)設備（篩子和破碎機）正常的入料需求；
（5）控制倉下多臺給煤機出料時依據(jù)高點位啟動液壓閘板和給煤機出料，低點位停止該給煤機并自動切換到其他同煤種高點位的給煤機繼續(xù)出料，保證了皮帶正常的帶煤量，杜絕低倉位入料時砸倉底和因拉空倉后發(fā)生潰倉撒煤事故。
（6）水煤圖像識別及邊緣計算，正常煤流呈松散狀，異常為泥石流狀或者泥乎乎狀；搭載的激光煤流（速）檢測儀，水煤（潰倉的前兆）＞正常煤流速為0.2m/s＜下料溜槽卡異物或蓬倉，杜絕潰倉和智能排除蓬倉現(xiàn)象；
（7）實現(xiàn)了調(diào)度根據(jù)當前倉位（空高）指導井下生產(chǎn)和當前庫存（噸）合理安排裝車計劃，提高車皮的有效使用率。
2.技術拓展功能
該技術通過拓展功能后可實現(xiàn)——智慧倉儲無人值守系統(tǒng)（數(shù)字化煤倉管控平臺）。該系統(tǒng)由煤位終端傳感器（智能煤位計）、水煤圖像識別防爆攝像頭、激光煤流（速）檢測儀等主要部件組成；解決了多點陣均衡入倉、智能配煤、筒倉煤塵及瓦斯治理、防潰倉和筒倉煤位精確監(jiān)測及指導生產(chǎn)等難題，根據(jù)用戶的需求進行工藝設計、平臺軟件設計、算法開發(fā)、多點陣接觸式煤位計傳感器（智能煤位計）自組網(wǎng)技術、控制軟件開發(fā)、產(chǎn)品測試、聯(lián)調(diào)聯(lián)試等幾個步驟來實現(xiàn)上下游設備的智能控制。
三、智能測倉儀技術資料
1.功能及特點
智能煤位計為一體式結構，采用接觸式測量原理、搭載了手機APP；可測量粉狀、顆粒狀、塊狀固體物料以及某些液體的液面和界面，毫米級可顯示當前料位高度。
（1）主要特點
☆ 結構緊湊、多功能電子傳感器，無機械觸點，靈敏度高，動作可靠。
☆ 直流伺服減速電機，恒速運動。
☆ 上下限報警及故障報警，根據(jù)故障代碼可快速判斷故障原因。
☆ 手動測量和自動定時測量，可快速切換。定時時間1-60分鐘。
☆ 遠程按鈕啟動遠控功能。
☆ 4-20mA電流環(huán)有內(nèi)部和外部供電兩種方式，方便配接調(diào)度計算機系統(tǒng)。(可選配2路)
☆ 485通訊可選配2路獨立操作：一路供煤位計自帶的手機APP使用；一路供第三方智慧礦山系統(tǒng)使用，達到數(shù)據(jù)共享、只監(jiān)不控的目的；數(shù)據(jù)安全采用物理隔離、數(shù)據(jù)加密及阿里云安全服務等技術措施。
☆ 兩種工作模式：直接測量：每次上升到頂，適合小量程低筒倉。
（2）懸停測量：每次上升一定距離（可自由設定該數(shù)值），不到頂；達到次數(shù)返回校準一次，適合大量程高筒倉。
☆ 參數(shù)設置靈活，方便用戶用于不同料倉，節(jié)省成本。
☆ 結構緊湊、不銹鋼部件、機構動作流暢。
☆ 帶有手機APP，可隨時登陸系統(tǒng)查看倉位及上下游設備的運行狀態(tài)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析可得出近一個月的生產(chǎn)狀況和查看上下游設備的運行狀態(tài)。
☆ 手動測量和自動定時測量，有手機APP切換和由倉上設備的啟停自動切換兩種模式即：生產(chǎn)時為自動定時測量、停車檢修時為手動測量，達到延長設備使用壽命的目的。定時時間0-9999分鐘。
2.技術參數(shù)
測量范圍：0～199.99米；
環(huán)境溫度：-20～70℃；
測量精度：±5mm（生產(chǎn)期間）；
探測速度：7.5米/分鐘；
鋼 絲 繩：直徑1.5mm ，結構7*19，材質(zhì)304/316，承重157kg；
法蘭尺寸：外徑160mm 孔距130mm 安裝孔M8*4；
電氣接口：M18X1.5全金屬,適合5-11mm電纜；
傳感器重量：500g；
整機重量：9kg；
功 耗：待機5W 最大120W；
電源電壓：220VAC±10% 50HZ；
報警輸出：上限、下限、故障報警，獨立繼電器常開觸點。觸點容量：2A/DC24V；
輸出信號：4～20mA ±0.2%（可選多路）；
通訊功能：Modbus RTU 485 (可選2路獨立操作)自帶手機APP智控平臺；
定時時間：1-60分鐘；
外形尺寸：高310mm 寬180mm 長200mm。
3.測倉儀的選型及使用條件
訂貨例子：SJMW-16A1R2B000K10，量程16m，1路電流輸出，2路485輸出，無報警繼電器輸出，有手機APP，無遠程按鍵啟動控制；本智能煤位計選型很簡單，客戶只需提供測量范圍及介質(zhì)溫度、介質(zhì)類型。介質(zhì)的類型，可能會影響傳感器的形狀，訂貨時需說明。
☆ 安裝位置：在煤位計測量路徑中，應避開探測通道障礙物。
☆ 震動幅度：應離振動篩或震動給煤機等振動幅度較大的振動源兩米左右，電動減速機等通常的震動不會影響煤位計的正常運行。
4.安裝及接線
（1）煤位計安裝
☆ 安裝時嚴禁對鋼絲繩有損傷行為，如磕碰、打折、磨損。
☆ 安裝的位置應避開進料口和下料口，有吹灰裝置的還要避開吹灰管。
☆ 物料的堆積角會變化，盡可能的選擇近似等高的位置安裝。
☆ 煤位計探測過程中有左右搖擺的可能，因此在選擇安裝位置時應遠離探測通道周圍的障礙物，如料倉內(nèi)有補強結構。
☆ 在煤位計加長管距離地面安裝點500mm內(nèi)，設置檢修口，方便檢查和更換鋼絲繩。
☆ 安裝時，必須保證垂直于水平面，可觀察鋼絲繩是否在出線口中央，使煤位計帶動鋼絲繩運動時自然下垂，不受阻礙。
檢查機械倉：
檢查鋼絲繩是否脫軌，剪斷固定鋼絲繩的鎖扣，讓鋼絲繩自然懸垂于殼體底孔的中間位置，若偏離中心較多可通過調(diào)整儀表水平糾正。
（2）電氣倉接線
☆ 打開電氣倉，左側電源端子標有L、N、接地標志，為輸入AC220V。
圖片 ☆ 按主板底部輸出接口示意圖 接好配線。
5.智能煤位計的操作
?：上電后，若傳感器未到頂，會自動上升到頂，請注意安全。
智能煤位計上電后數(shù)碼管顯示最大量程，測量可通過以下幾種方式實現(xiàn)，所有啟動操作持續(xù)時間要在0.5秒以上：
☆ 按住面板或者殼體左下方的“啟動”鍵。
☆ 端子啟動，A和B，外接遠程開關。
☆ 設置自動測量定時參數(shù)A。自動測量時，以上3種方式可同時生效。
（1）按鍵及參數(shù)設置
關于模式：在待機狀態(tài)和故障狀態(tài)可按【確認/模式】切換3種顯示模式，顯示窗會有對應指示燈亮起。
重力：此模式可觀察重力值和校準重力傳感器參數(shù)；
米：顯示當前料位高度；
檢修：此模式只允許手動控制升降錘，以便排除故障或換繩。
●系統(tǒng)參數(shù)設置：
切換顯示“米”按【設置】進入菜單，顯示“P 0000”，設置成“P0001”按【確認】進入用戶菜單，顯示“A ****” 首位閃動，按【移位】可循環(huán)閃動，按【加數(shù)】鍵使閃動位增加1，設置好定時時間后，按【確認】后出現(xiàn)下個參數(shù)設置，依此類推，直至出現(xiàn)“ESC”按【確認】，退出菜單，進入正常工作模式。
參數(shù)代碼：
（2）關于定時時間
定時時間單位為分鐘，工作時為每次測量結束后才開始第二次定時，可按實際生產(chǎn)需要設置定時時間，越大儀表壽命越長。
（3）關于故障代碼
當智能煤位計發(fā)生故障時，控制儀表故障燈亮起，同時內(nèi)部蜂鳴器響起，數(shù)碼管會顯示故障代碼，此時如想取消報警音可按“消音”鍵。但是只消除控制儀表的報警狀態(tài)，傳感器故障不會消除。消音后可按啟動鍵復位。手機APP也會同步顯示故障名稱及處理方法。
可參考第六章“故障與檢修”處理。
6.故障與檢修
（1）故障處理
（2）日常檢查項目：
●鋼絲繩是否脫軌、磨損；
●到頂開關：可用金屬擋住，觀察是否動作；
●手動轉動計數(shù)輪一圈，顯示器上計數(shù)應閃爍兩次。
（3）換繩步驟
●切換到檢修模式，此時按【自動/升錘】【啟動/降錘】可控制電機正反轉，再按一次停止，如此循環(huán)。按鍵【設置/移位】可提升速度。按鍵【消音/加數(shù)】可降低速度。
長按【自動/升錘】3秒釋放可清零面板數(shù)值。
●按圖示方向把鋼絲繩固定在線盤上，安裝好線盤，長按【自動/升錘】3秒釋放，清零面板數(shù)值。然后短按【自動/升錘】開始繞線，程序會自動在量程+2米時停止繞線。
7. RS485通訊數(shù)據(jù)表
說明：遵循MODBUS RTU 協(xié)議規(guī)則，讀參數(shù)用03命令，寫參數(shù)用06命令。
以上地址和數(shù)據(jù)為十進制。使用PLC地址讀寫時，本表地址+1。
四、推廣應用前景
第五代智能煤位計的研制與應用，能夠杜絕頂倉事故、空倉砸倉底事故的發(fā)生，消除安全隱患；采用即時測量方式精確采集與傳輸數(shù)據(jù)；不受煤倉復雜的入料環(huán)境影響，達到抗干擾的目的；運用“智控云平臺”聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)多點測量，數(shù)據(jù)精度高；解決了重錘式料位計易埋錘的疑難雜癥，核心技術屬國內(nèi)首創(chuàng)。
主要優(yōu)點是抗干擾能力強、測量精度高、維護簡單方便、通訊方式多元化。智能煤位計應用的領域是煤炭企業(yè)、化工行業(yè)、糧倉、水泥、礦石等。
圖片轉化果平臺咨詢電話：400-1817-969
