1 背景

晓明矿400 m3水仓负责向井下供水，800 m3水仓负责提供洗煤用水，对矿井生产起着至关重要的作用。只有及时准确监测水仓中的水位是低水位还是高水位，才能做到及时补水或排水，以保证矿井的正常生产和安全。

 

目前，晓明矿400 m3、800 m3水仓液位监测系统采用的传感器是浮标式液位计。其由浮标和机械装置组成，浮标的底面与液体表面相接触[1]。液位上升时，浮标随之上浮，与浮标软连接的牵引索带动重锤做向下移动，在标尺上读取的水仓液位为高水位；液位下降时，浮标随之下沉，与浮漂软连接的牵引索带动重锤做向上移动，在标尺上读取的水仓液位为低水位。浮标式液位计的缺点是读取难度大、无报警提示，作业人员需要定时前往水仓查看标尺，不仅增加了工作人员的工作量，还降低了工作效率。 2 液位监测系统改造方案实施为解决上述问题，采用液位变送器+液位光柱显示仪+蜂鸣器组成一套液位监测系统，检测液位数据，实施报警安全提示，如图1所示。

2.1 液位变送器

2.1.1 液位变送器的工作原理

基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理[2]，液位变送器采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应，将静压转成电信号，经过温度补偿和线性校正，转换成DC4～20 mA标准电流信号输出。

 

2.1.2 液位变送器的选型与应用

投入式液位变送器安装方便，直接将探头投入水仓中，即可测量出变送器末端到液面的液位高度，且适用于400 m3和800 m3水仓易腐蚀、易堵塞、易冷结等特殊条件，因此400 m3和800 m3水仓均选用投入式液位变送器。因400 m3和800 m3水仓均为5 m高，故选择量程范围为0～5 m，供电电压为AC220 V。液位变送器探头沉于水底，远离水流速过快的位置。

 

2.2 液位光柱显示仪

2.2.1 液位光柱显示仪的工作原理

液位光柱显示仪采用微处理器进行控制运算[3]，集数字仪表与模拟仪表于一体，可对液位测量信号进行数字量显示控制及相对模拟量显示，使测量值的显示更为清晰直观；具有水位高度、光柱模拟显示、兼备声光报警功能；用户可按自己的需要调节上、下限液位值，当被测的液位到达上、下限值时，即能自动报警[4]。

 

2.2.2 液位光柱显示仪的选型与应用

液位变送器与液位光柱显示仪相连接，把通过其测量送来的液位用数字和光柱显示出来。液位光柱显示仪型号为LF-100，供电电压为AC220 V。根据400 m3、800 m3水仓的实际情况，设定报警液位值。400 m3水仓低液位报警为2.6 m，超低液位报警为2.4 m，上限液位报警为3.8 m，超上限液位报警为4 m。800 m3水仓低液位报警为3 m，超低液位报警为2.7 m，上限液位报警为3.8 m，超上限液位报警为4 m。

 

2.3 蜂鸣器

2.3.1 蜂鸣器的工作原理

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、发光二极管、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5～15 V直流工作电压），多谐振荡器起振，输出1.5～2.5 kHz的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声[5]。

 

2.3.2 蜂鸣器的选型与应用

蜂鸣器与液位光柱显示仪上限、下限、上上限、下下限报警输出相连接，型号为AD16-22SM，供电电压为AC220 V。当水仓液位上升到设定水位线时，液位光柱显示仪相应位置的红灯亮起，蜂鸣器报警，提示工作人员关闭送水阀门；当水仓液位下降到设定水位线时，红灯亮起，蜂鸣器报警，提示工作人员开启送水阀门。液位没有恢复前，对应的报警不会消失。

 

3 现场应用情况

该水仓液位监测系统应用期间，作业人员在操作室内即可监控水仓液位，及时、准确、安全、充足地供水，有效消除了工作疲劳，减少了人为失误，提高了生产过程的实时性、安全性，避免了因水仓缺水或冒水造成的矿井生产事故及损失。

 

 4 效益分析

 

自2019年11月份该水仓液位监测系统投入使用以来，400 m3和800 m3水仓未出现一次跑水或缺水事故。至2019年12月底，较去年同期相比节约清水10 458 m3，按每立方水3元计算，2个月以来共节约水费约3.14万元。 Y=10 458×3=31 374 元式中：Y为2个月节约水费的总金额（元）。 5 结语

 

综上所述，400 m3、800 m3水仓液位监测系统升级改造，避免了员工频繁就地观测标尺导致的疲劳和失误，提高了生产过程的实时性、安全性，减少了水仓因缺水或冒水造成的矿井生产事故及损失，提高了工作效率。