CN203162549U - 一种矿浆管道堵塞监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种矿浆管道堵塞监测装置包括信号采集系统、以太网干线和信号处理系统，压力传感器的输出端与数据采集卡的输入端连接，数据采集卡的输出端通过RS-485串口通信与工业控制计算机连接，工业控制计算机通过RS-485集线器I与以太网干线连接，以太网干线上接有信号处理系统的RS-485集线器II,RS-485集线器II通过RS-232/RS-485转换器与上位机连接。本实用新型通过实时监测管道两端的压力波信号，有效的将管道的堵塞信息反馈到泵站端点，通过在泵站端点设置的监测点采集和处理数据，通过定位公式实现矿浆管道堵塞的定位，本装置硬件设备少，稳定性、可靠性强，提高了矿浆管道的自动化管理水平。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种矿浆管道堵塞监测装置，主要应用于矿物管道输送技术领域。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，管道在运输中发挥着越来越重要的作用，作为与公路、铁路、水运、航空并驾齐驱的五大运输工具之一管道运输以其独特的优势被广泛运用在气体、液体、浆液等流体的运输过程中。矿浆管道作为上世纪50年代发展起来的一种新的运输方式，在国外金属矿山和煤矿中得到了广泛的应用。我国自上世纪70年代开始关注这一新的运输方式并在80年代规划了几条精矿和煤矿的长距离水力输送管线，特别是2003年云南大红山管道的核准建设以来，矿浆管道在我国得到了快速的发展。
由于目前我国可开发利用的矿产资源多集中在崇山峻岭之间，其复杂的地形条件制约着公路与铁路运输的安全性和经济性。因此矿浆管道多铺设在这些地形条件复杂的环境中，例如云南大红山管道。云南大红山管道铺设在复杂的云贵高原，由于特殊的地形在铺设的过程中管道形成多个大U型起伏状，矿浆扬送高差为1520m，输送难度空前，极易在管道弯道处和U型起伏点处形成堵塞。目前的管道研究多集中在油气管道泄漏方面，对于矿浆管道则鲜有研究，特别是矿浆管道堵塞方面更是少之又少。如何快速判断堵塞情况以及准确定位矿浆管道堵塞位置是目前该领域研究的一个重点。
实用新型内容
本实用新型提供了一种矿浆管道堵塞监测装置，通过实时监测管道两端的压力波信号，有效的将管道的堵塞信息反馈到泵站端点，通过在泵站端点设置的监测点采集和处理数据，通过定位公式实现矿浆管道堵塞的定位，本装置硬件设备少，稳定性、可靠性强，提高了矿浆管道的自动化管理水平。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿浆管道堵塞监测装置包括信号采集系统11、以太网干线6和信号处理系统12，信号采集系统11包括压力传感器1，数据采集卡2，485串口通信3，工业控制计算机4，RS-485集线器I5,信号处理系统12包括RS-485集线器II7，RS-232/RS-485转换器8，上位机9。压力传感器1的输出端与数据采集卡2的输入端连接；数据采集卡2的输出端通过RS-485串口通信3与工业控制计算机4连接；工业控制计算机4通过RS-485集线器I5与以太网干线6连接；以太网干线6上接有信号处理系统12的RS-485集线器II7, RS-485集线器II7通过RS-232/RS-485转换器8与上位机9连接。
压力传感器1可以为两个，彼此间距为8-12m。
GPS授时装置10通过串行RS-232接口与工业控制计算机4连接。
压力传感器1采用的是罗斯蒙特3051型压力传感器，数据采集卡2选用研华PCI-1716型数据采集卡，信号在PCI-1716型采集卡中经过信号放大后，将采集到的模拟信号转换成数字信号，工业控制计算机4采用研华PIII-800MHz型CPU模块的工业控制计算机，上位机9选用IBM-PC机。
所述的信号采集系统11可以为多个分别固定在泵站的左右两侧，距离泵站45-55m。
本实用新型的有益效果：本实用新型通过实时监测管道两端的压力波信号，有效的将管道的堵塞信息反馈到泵站端点，通过在泵站端点设置的监测点采集和处理数据，通过定位公式实现矿浆管道堵塞的定位，本装置硬件设备少，稳定性、可靠性强，提高了矿浆管道的自动化管理水平。
附图说明
图1：本实用新型的结构框图；
图2：本实用新型的实际装配图；
图3：本实用新型矿浆管道堵塞定位示意图；
图中：1-压力传感器，2-数据采集卡，3-485串口通信，4-工业控制计算机，5-RS-485集线器I,6-以太网干线，7-RS-485集线器II，8-RS-232/RS-485转换器，9-上位机，10- GPS授时装置，11-信号采集系统，12-信号处理系统。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明，以方便技术人员理解。
如图1所示：一种矿浆管道堵塞监测装置包括信号采集系统11、以太网干线6和信号处理系统12，信号采集系统11包括压力传感器1，数据采集卡2，485串口通信3，工业控制计算机4，RS-485集线器I5,信号处理系统12包括RS-485集线器II7，RS-232/RS-485转换器8，上位机9。压力传感器1的输出端与数据采集卡2的输入端连接；数据采集卡2的输出端通过RS-485串口通信3与工业控制计算机4连接；工业控制计算机4通过RS-485集线器I5与以太网干线6连接；以太网干线6上接有信号处理系统12的RS-485集线器II7, RS-485集线器II7通过RS-232/RS-485转换器8与上位机9连接。
压力传感器1可以为两个，彼此间距为8-12m。
为保证泵站采集点采样时间的同步一致性，GPS授时装置10通过串行RS-232接口与工业控制计算机4连接。
压力传感器1采用的是罗斯蒙特3051型压力传感器，具有强大的操作性能；数据采集卡2选用研华PCI-1716型数据采集卡，信号在PCI-1716型采集卡中经过信号放大后，将采集到的模拟信号转换成数字信号，工业控制计算机4采用研华PIII-800MHz型CPU模块的工业控制计算机，以便于系统日后的扩展；上位机9选用IBM-PC机。
如图2所示，在实际中所述的信号采集系统11可以为多个分别固定在泵站的左右两侧，距离泵站45-55m。
本实用新型的工作原理：在相邻的泵站内侧，堵塞点上下游压力波的传播速度不同，压力传感器1将信号送入数据采集卡2，数据采集卡2处理的初步结果送至工业控制计算机4，工业控制计算机4将搜集到的信息处理传输给RS-485集线器I5，通过已有以太网干线6 、RS-485集线器II7、RS-232/RS-485转换器8与上位机9连接，上位机9对工业控制计算机4传输过来的信息进行处理分析，并且定位堵塞的位置。
如图3所示，定位计算部分：当管道发生堵塞时，堵塞点处由于矿浆的聚集引起该处密度增大形成蹩压，造成压力增大，这种依次向上下游传播，产生水力学上的压力波。安装在两泵站间的压力传感器组捕捉压力波达到的时刻，即可进行堵塞定位。
定位公式为： 
式中
为堵塞点距泵站首端声波采集点距离（m）；为管道测量长度（m）；
为压力波到达泵站首端采集点的时刻；
为压力波到达下级泵站首端采集点的时刻。
本实用新型通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型专利进行各种变换及等同代替，因此，本实用新型专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本实用新型专利权利要求范围内的全部实施方案。
Claims (8)
1.一种矿浆管道堵塞监测装置，其特征在于：一种矿浆管道堵塞监测装置包括信号采集系统、以太网干线和信号处理系统，信号采集系统包括压力传感器，数据采集卡，485串口通信，工业控制计算机，RS-485集线器I,信号处理系统包括RS-485集线器II，RS-232/RS-485转换器，上位机；压力传感器的输出端与数据采集卡的输入端连接，数据采集卡的输出端通过RS-485串口通信与工业控制计算机连接，工业控制计算机通过RS-485集线器I与以太网干线连接，以太网干线上接有信号处理系统的RS-485集线器II, RS-485集线器II通过RS-232/RS-485转换器与上位机连接。
2.根据权利要求1所述的一种矿浆管道堵塞监测装置，其特征在于：压力传感器为两个，彼此间距为8-12m。
3.根据权利要求1所述的一种矿浆管道堵塞监测装置，其特征在于：GPS授时装置通过串行RS-232接口与工业控制计算机连接。
4.根据权利要求1所述的一种矿浆管道堵塞监测装置，其特征在于：压力传感器采用的是罗斯蒙特3051型压力传感器。
5.根据权利要求1所述的一种矿浆管道堵塞监测装置，其特征在于：数据采集卡选用研华PCI-1716型数据采集卡。
6.根据权利要求1所述的一种矿浆管道堵塞监测装置，其特征在于：工业控制计算机采用研华PIII-800MHz型CPU模块的工业控制计算机。
7.根据权利要求1所述的一种矿浆管道堵塞监测装置，其特征在于：上位机选用IBM-PC机。
8.根据权利要求1所述的一种矿浆管道堵塞监测装置，其特征在于：所述的信号采集系统为一个以上分别固定在泵站的左右两侧，距离泵站45-55m。
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