煤矿开采业中可靠的料位管控

煤矿开采业中可靠的料位管控

矿井工作和露天采掘的凹坑因其恶劣的工作条件而闻名。部署设备和技术也同样困难。 为此,需要持久可靠的测量仪器来监测地下水。

澳大利亚的煤炭数量占全球煤炭储量的10%。 作为主要的煤炭出口国,采煤业是该大陆最重要的经济支柱之一。 然而,开采矿原料也碰到了难题。 澳大利亚露天营运商与STS接洽,因为他们正在寻找一个压力变送器进行料位监测,深度达400米。

采矿作业对地下水的影响很大。 煤矿周围的含水层水分流失,导致土层呈凹陷锥体式下沉。 这种下沉通过产生降低阻力的途径来改变地下的自然水文条件。 那么这就导致了水渗透到露天坑和地下工作场地。 因此,不断流入的水需要连续地从坑中抽出,以确保原料的平稳和安全的提取。

为了控制地下水位和用于排水的泵,露天作业队需要一个压力变送器以根据他们的要求来监测料位。 规定的压力范围为0至40巴(400 mH2O)环境压力,以及电缆长度为400米。 当时STS提供的解决方案ATM.ECO/N/EX只读取25巴,电缆长度为250米。

但是,由于STS是专门针对客户提供专用的压力测量解决方案,因此这一挑战也是并不难解决。 在短时间内,STS开发了带有故障安全保险的eATM.1ST/N/Ex 压力变送器,用于料位管控,它不但能精确地满足压力要求,且并配备有400米长的Teflon®电缆。 它的精准度也令人信服,精度可达到0.1% 。STS决定开发新型压力变送器,这种变送器使用Teflon®电缆,这种电缆带有密封电缆密封套和开放曝气管(PUR太软)。 此外,还有一个螺口式压重,以确保一个直线且稳定的测量位置。 也可以拧紧的不锈钢溢放口以减轻电缆的张力。 如设备名称所示,它还有可用于爆炸区域作业的EX认证。

ATM.1ST/N/Ex 左边溢放口,右边压重,均使用螺口,可拧紧

作为客户专用压力变送器的专家,STS能够在不到三周的时间内提供ATM.1ST / N / Ex。

ATM.1ST/N/Ex 的功能简介:

  • 压力范围: 1…250 mH2O
  • 精度: ≤ ± 0.1 / 0.05 % FS
  • 总误差: ≤ ± 0.30 %FS (-5 … 50°C)
  • 工作温度: -5…80 °C
  • 介质温度: -5…80 °C
  • 输出信号: 4…20 mA
  • 材质:不锈钢,钛
  • 电子补偿
  • 带有通用接口连接件

压阻式静水液位监测

压阻式静水液位监测

液体静压测量是监测载液罐液位最可靠、最简单的方法之一。下面,我们将介绍静态液位监测的工作原理和用户应考虑的事项。

在液体静压液位测量中,要测量容器内液体的灌装液位。在这种情况下,作用在安装容器底部的压力传感器上的重量被测量。在这种情况下,重量称为液柱。它与充液液位成比例增加,并在测量仪器上作为到静水压力。在流体静力液位监测中,必须始终考虑流体的比重。因此,填充高度的计算公式如下:

h = p/sg

在这个公式中,h为灌装高度,p为罐底静水压力,sg为液体比重。

在流体静态液位监测中,实际的流量并不起作用,只有充填高度才是决定性的。这意味着,只要液体和填充高度相同(例如3米),在一个向底部缩小的200升容器和一个包含150升液体的直边容器中,静水压力是相同的。

静水压力测量最简单的应用是当测量介质为水时,因为这里的比重可以完全忽略。当涉及一种非水的流体时,压力传感器必须相应地按比例缩放,以补偿该液体的比重。这样通过水箱底部的静水压力来确定填充液位。当不同的液体在一个容器中时,情况会变得更加复杂。在这种情况下,不仅要测量水箱底部的静水压力,同时还要测量各自流体的比重。在这一点上,我们将把后一种情况放在一边,而是考虑在封闭和开放的容器中测量流体静压。

开放和封闭罐体中的静水压力测量

对于开放式罐体,无论它们是在地面上还是在地下,只要它们有一个开口,为储罐内外提供平衡的空气压力就可以了。液体静压的测量不需要在罐底进行进一步的调整。如果不能在储罐底部测量,也可以用探头从上面用电缆送入罐体,从而用投入式探头确定充液液位

在密闭罐体中,气体压力通常高于罐体周围的大气压力。液体上方的气体层增加了对液体本身的压力。因此,液体可以更快地流动,由于蒸发会产生较少的损失。因此,在石油和化学工业中经常使用与周围空气隔绝的罐体。压在液体上的气层也间接作用于容器底部的压力传感器,因此必须考虑到以确定正确的灌装液位(一个比实际的灌装液位更高的液位将通过增加的压力指示)。

因此,在封闭的容器中,必须测量两个压力:气体压力和容器底部的压力。流体的静水压力是由测量到的气体压力和测量到的底部压力之间的差异造成的。然后,这个差值就可以转换成油箱的填充水平的指示。对于这种类型的应用,通常使用差压传感器。

综述

在罐体的静压液位监测中,必须考虑两个因素:介质和容器类型。最简单的应用是监测开放容器中的水位,因为不需要对此进行调整。然而,如果是一种不同的液体,那么也必须考虑这种液体的比重。此外,要选择一种能够承受有关介质性能的测量仪器。然而对于大多数液体,不锈钢作为外壳材料就足够了,高腐蚀性介质也可能需要不同的材料。

采用压阻式液位传感器的静水压力测量

采用压阻式液位传感器的静水压力测量

无论是作为生命的给予者、危机,还是仅仅是夏季的一缕馨香,水的元素在许多方面决定着地球上的日常生活。由于它的绝对重要性,对此进行可靠的监测变得至关重要。

不能测量的当然也不能进行有效地管理。从淡水供应、饮用水处理、储存和消耗检测,到废水处理和水文观测,没有正确的测量就不可能有效地进行工作和规划。现在有一系列的设备和程序可以用来获取当今复杂的水文基础设施信息。针对液位测量最为经典的无疑是液位计。它的精度必须达到+/- 1厘米,当然,它是完全模拟式的——必须进行目测,而且不需要进行电子数据传输。现在,更先进、更精确的仪器提供了测量数据的远程传输,包括用于地下水和地表水水位测量的压阻式压力传感器。

压力传感器的液位测量

用于液位测量的压力传感器安装在水域底部进行监测。与液位计相比,它必须浸入水底才能读数。这也不是必须的,因为压阻式传感器是为了满足当今过程自动化和控制的需求而开发的。毫无疑问,在没有人为干涉的情况下,水位是可以测量的,这使得在难以接近的地点进行持续监测成为可能。

流体液位传感器测量水体底部的静水压力,静水压力与液柱高度成正比。此外,它也取决于液体密度和重力。根据帕斯卡定律得到以下公式:

p(h) = ρ * g * h + p0

p(h) = 静水压力
ρ = 液体密度
g = 重力
h =液柱高度

可靠的液位监测需考虑的重要事项:

因为压阻式液位传感器通常安装在水域底部,因此它们免于收到地表影响。泡沫和漂浮物现在都影响不到测量。当然,它们必须适应预期的水下环境。比如盐水应用中,需选择钛材质壳体的液位传感器。如需要电偶腐蚀效应,则PVDF 材质的测量设备是最好的选择。在大多数的淡水中,高质的不锈钢就足够了。最后,液位传感器要充分的接地,以避免雷击造成损害。

例如 (更多示例请点击这里).

现代液位传感器:一台设备提供所有数据

压阻式液位传感器可用于湖泊、地下水等开放水域的水位监测,也可用于封闭的罐体。开放水域宜采用相对压力传感器。利用这些装置,气压补偿由压力传感器电缆内的毛管提供。差压传感器通常用于罐体,因为附在液体上的气体覆盖层也必须考虑在内。 (了解更多请点击这里 )。

压阻式液位传感器可用于湖泊、地下水等开放水域的水位监测,也可用于封闭的罐体。开放水域宜采用相对压力传感器。利用这些装置,气压补偿由压力传感器电缆内的毛管提供。差压传感器通常用于罐体,因为附在液体上的气体覆盖层也必须考虑在内。

Figure 1: Examples of level sensors for hydrostatic pressure measurement

除了几乎没有深度限制这一方面之外,这些现代的测量仪器也极为万能。毕竟我们关注的不仅仅是水体的液位,水质对于地下水的监测也起着很重要的作用。比如地下水库的水的纯净度也由它的电导率来决定,电导率越低,水质越纯净。(了解更多电导率)。除了电导率传感器,液位探头现在也有集成的温度测量。压阻式液位传感器提供了广泛的监测任务,在大多数情况下毫无疑问比液位计更可取。

雨水和污水罐体内泵控液位监测

雨水和污水罐体内泵控液位监测

供水和废水处理因各地情况而异。在比利时的建筑中,许多地窖比污水系统还要深。因此,这里的废水处理必须通过泵来调节。

比利时的泵业公司Pumptech为业主和管理员提供强大的工业水泵,通过这种水泵,建筑物内的水循环会受到相应的监管。这在比利时的各个地区都是常见的,因为建筑内的地窖通常位于污水系统的下方。

由于废水不会直接流入污水系统,因此只能暂时储存在废水池中。这些建筑也会经常收集雨水,用于卫生设施。屋顶的雨水被注入地下储罐,可以继续使用。而废水,它最终流入单独的废水池,从而流入污水系统。

无论是在废水罐还是雨水罐体中,液位的监测对于水泵的日常运行都是至关重要的。因此,Pumptech使用投入式液位传感器 ATM.ECO/N已经15年了。最初是通过浮球开关来监测液位。随着时间的推移,发现这一方法不尽如人意——尤其是在废水罐方面。与投入式液位传感器相比,浮球开关的最大缺点是受到浮在污水面上的杂质影响,从而不能正常工作。这可能会产生深远的影响,因为水泵本身是通过测量罐装高度来控制的。当超过预定液位值时,第一个泵开始工作,同时第二个泵在下一个固定水位进行接入。如果达到限定高度,也会引发警报。

投入式液位传感器通常安装在罐体底部不易受到水中杂质污染。Pumptech测试了不同的供应商的产品,他们的选择最终了STS模拟量液位传感器ATM.ECO/N。因为与竞争对手相比,这些产品在长期稳定性方面最符合它们的要求。长期以来,这些泵控装置一直在正常工作,没有发生事故。

ATM.ECO/N投入式液位传感器采用高质不锈钢制的全密封膜片。压力连接电缆上的防潮过滤器还可以防止水或其他污染物进入其测量芯体。另一个优势是,与之前的浮球开关相比,它的反应迅速,现在用户可以立即看到罐体内部情况。

点击 这里可下载ATM.ECO/N电子版资料。

液位传感器接地保护避免浪涌冲击

液位传感器接地保护避免浪涌冲击

当监控填充水位时,务必确保液位传感器充分接地避免遭受严重损害。如果接地不充分或着完全不接地,可能会导致以下三种严重后果。

  1. 由于导电介质中如水的潜在平衡不足,可能会发生腐蚀。这是一个逐步的过程,能够在长期应用中观察到。传感器和周围液体之间的电压差导致了电解腐蚀。金属外壳逐渐被穿透,液体渗入到壳体内部。将会造成对电子设备的损坏的严重后果。这一过程既可以在开阔水域中观察,也可以在罐体内的填充液位监测中观察到,在罐体中,液位传感器、介质和管壁之间的电位差会导致电解腐蚀。
  2. 液位传感器通过电缆或插件连接到控制系统。通过这些连接,大气压中的电压能够传导到传感器。会导致传感器电路部分过压。
  3. 如果液位探头附近发生雷击,那么在较短的时间内就会出现高压。水中增加的电压会通过液位传感器寻找到地面的捷径。

液位传感器的接地和防雷电保护

为避免液位传感器受到以上因素的影响,因此要配备防雷电保护。出于此,液位探头集成瞬态过电压保护,它将对快速上升的电压差做出反应。如果突然出现电压浪涌,避雷器将会电路短路,从而将过压传导至地面。这种浪涌保护通常安装在非导电区域,但它确实会发生电压瞬变,这样它们就能在不造成任何损害的情况下传导到地面。然而,应该注意的是,对液位探头的雷击,即使是过压保护也无法防止损坏。

另外,与大地连接的阻值需小于100欧姆。对于用金属或塑料制成的液罐进行液位监测,必须注意所有的金属部件都要接地。在开阔水域的工况中,一般要求接地的电阻值要尽量的小。出于此,在这些应用中通常在地面按装接地网。

一般建议用户根据各自应用来跟制造商讨论接地形式。