CN211927016U - 一种矿用超声波水位自动排水及报警控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用超声波水位自动排水及报警控制装置，通过设置超声波水位检测模块，发出超声波打到液面后反射回探头内，探头从发波到接收到波后、计算发波到收波的时间，得到测量的准确距离精确监测水位的高度。本实用新型的超声波水位控制装置、电路部分完全脱离开与液面接触，取代了电接点水位传感器的控制方法，完全没有明火接触，不易产生电火花而引起瓦斯煤尘爆炸，所以适用于煤矿井下自动排水控制；本实用新型具有安全、清洁、高精度、长寿命、采集信号稳定可靠、抗干扰能力强，安装维护方便等特点，同时适用于酸、碱、盐、防腐、高温等各种液体排放的自动控制中使用。

Description

一种矿用超声波水位自动排水及报警控制装置

技术领域

本实用新型涉及矿井设备自动排水及保护技术领域，更具体地说，涉及一种矿用超声波水位自动排水及报警控制装置，实时监测并自动排水的功能。

背景技术

一般地，在煤炭开采过程中，由于地层结构被破坏，使得采区与储水层连通，地下水会流入巷道和工作面，容易发生突水事故，导致井下的生产受到阻碍、施工安全性能降低，严重时可能会造成重大事故，不仅给井下作业人员的生命安全带来巨大威胁，还会给企业造成严重的经济损失，因此，需要及时把流入煤矿井下巷道中的矿井积水排至地表或水仓，确保煤矿的安全生产。

目前，煤矿井下巷道和工作面的排水工作一般采用人工控制的方法，积水较多时，开启抽水泵，抽水完成后，关闭抽水泵；人工控制的方法，需要严格执行相关安全管理规范，否则，可能会因为作业人员的疏忽大意，导致安全事故的发生，如：抽水完成后，忘记关闭抽水泵，使得水泵在抽完水后长时间运转造成水泵损坏、甚至将水泵烧毁；或者水位升高、积水较多时，无法及时开启水泵，导致设备掩膜进水，严重时造成重大机电事故。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种矿用超声波水位自动排水及报警控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种矿用超声波水位自动排水及报警控制装置，包括：

供电电源模块、超声波探测系统、水泵控制继电器及接触器、警铃控制继电器及警铃；其中，超声波探测系统包括水位检测探头和超声波液位计模块，两者之间经过排线进行信号传输，超声波水位计模块的电源、由电源模块的输出直流24V的电源供给、其电源模块输入端为交流220V交流电，超声波水位计模块输出两路控制信号分别接入、水泵控制继电器和警铃控制继电器，水位检测探头垂直设置于井下储水区液面正上方，以实时探测液面高度；水泵控制继电器常开触点连接水泵接触器线圈上，水泵接触器接入三相交流电经过三组主触点接入储水区排水水泵；警铃控制继电器连接警铃；超声波水位计模块连接水位检测探头，根据水位检测探头测定到的水位高度信号传输给超声波水位计模块，超声波水位计模块对其信号进行分析处理后、分别向水泵控制继电器和警铃控制继电器发送不同的控制信号，以控制水泵和警铃的启动与停止。

其中，超声波液位计模块的型号是MK21-P2。

其中，水泵控制继电器和水泵之间设置一接触器，是为了起到功率放大的作用，接触器选型可根据排水泵的功率大小而选定。

其中，供电电源模块的输入端输入120—230V/50Hz的宽带交流电，输出DC24V/1A直流电源， DC24V的正、负极分别连接超声波液位计模块的电源输入端，是其为整个电路供电。

其中，设置水位检测探头与液面最低高度之间的距离大于水位检测探头的检测盲区，例如，盲区为 0.3m，则最高液位与探头之间距必须大于 0.3m。

区别于现有技术，本实用新型的矿用超声波水位自动排水及报警控制装置通过超声波水位检测探头，发出超声波打到水位后反射回探头内，探头接收到发波到收波的时间，将其数据传输给超声波水位计模块计算后分析、得到测量的准确距离精确监测水位的高度。本实用新型的超声波水位控制装置、电路部分完全脱离开与液面的接触，取代了电接点式水位传感器控制方法，完全没有明火接触，不易产生电火花而引起瓦斯煤尘爆炸，所以适用于煤矿井下自动排水控制；本实用新型具有抗干扰能力强，安全、清洁、高精度、长寿命、采集信号稳定可靠，安装维护方便的特点，同时适用于酸、碱、盐、防腐、高温等各种液体排放的自动控制使用中。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型提供的一种矿用超声波水位自动排水及报警控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型提供了一种矿用超声波水位自动排水及报警控制装置，包括：

供电电源模块1、超声波探测系统2、包括超声波水位计模块21和水位检测探头22，超声波水泵控制继电器KJ1、水泵控制接触器KM，警铃控制继电器KJ2及警铃5；其中，电源模块1输入为220V交流电压，输出为24V直流电源、接入超声波液位计模块21的电源输入端，超声波水位计模块21与水位检测探头22，两者之间经过排线进行信号交叉传输，超声波水位模块21、一路输出控制信号接入水泵控制继电器KJ1的线圈上，水泵控制继电器KJ1的常开触点接入水泵接触器KM的线圈，三相交流电分别通过接触器KM的三组主触点接入排水泵6；其中，超声波水位计模块21，另一路输出信号接入警铃控制继电器KJ2线圈，警铃控制继电器KJ2的常开接点接入报警器或者送到集控中心；水位检测探头22垂直设置于井下储水区液面正上方，以实时探测液面高度；根据水位检测探头22测定的水位高度，向超声波水位计模块21提供水位高度数据，使超声波水位计模块21、经过计算输出两路不同功能的信号、来控制水位继电器KJ1和警铃控制继电器KJ2动作，以控制水泵6或警铃5的启动与停止。

其中，超声波液位计模块21的型号是MK21-P2。

其中，水泵控制继电器KJ1和水泵6之间设置一接触器KM，是为了起到功率放大的作用，其控制继电器KJ1的触点闭合后接触器KM、水泵启动，以使水泵6通电工作

其中，供电电源模块1的输入端输入120—230V/50Hz的宽带交流电，输出DC24V/1A直流恒定电压， DC24V的正、负极分别连接超声波水位计模块21的电源输入端。

其中，设定水位检测探头22与液面最低高度之间的距离大于水位检测探头的检测盲区；其中，检测盲区是在水位检测探头22附近且无法被水位检测探头探测到的区域，例如，盲区为 0.3m，则最高液位与探头之间距必须大于 0.3m，否则水位检测探头22无法正常工作。

具体的，在实际使用过程中，水位检测探头22通过支架（图未示）固定于储水区液面正上方。本实用新型使用的是超声波水位探测计新技术，水位检测探头22实时向液面垂直发出超声波，经过液面反射后回到水位检测探头22，根据超声信号从发出波到接收波的时间，传输到超声波水位计模块21，从而计算出水位检测探头21与储水区液面的实时距离。

预先对超声波水位计模块21进行设置，设置结果如下：首先设定三个水位：一是设定高水位，二是设定低水位，三是设定报警水位。设定好三个水位后，根据超声波水位计模块21、水位检测探头22探测的结果和超声波水位计21设定数据比较，来控制每个继电器动作。

当超声波水位自动排水及报警控制装置送电后，水位检测探头22就会对储水区的液面源源不断地发出超声波、其超声波经过水面又反射回水位检测探头22，一、水泵启动工作原理：此时当水位上升到规定的高水位置时，这时从发波到收波完成一个周期，完成一个周期所用的时间、正好与超声波水位计模块21设定第一个高水位参数的时间相同，这时，超声波水位计模块21发出水泵启动信号，KJ1继电器线圈得电、其继电器KJ1吸合，KJ1其常开触点闭合，KM接触器线圈得电吸合，其KM三组常开主触点闭合接通三相交流电，储水区水泵6启动排水。

二、水泵停止：排水泵对储水区水排至低水位置时，其原理同上，这时水位监测探头22、从发波到收波完成的一个周期时间、正好与超声波水位计模块21设定的第二个低水位参数的时间相同，这时，超声波水位计模块21发出水泵停止信号，KJ1继电器线圈失电、其继电器KJ1释放、KJ1其常开触点断开，KM接触器线圈失电释放，其KM三组主触点断开三相交流电，储水区水泵6停止排水。

三、系统报警：当水位上升到高水位时，由于故障原因，排水泵不能启动，水位继续上升0.1m，其原理同上，这时水位监测探头22、从发波到收波完成的一个周期时间、正好与超声波水位计模块21、设定第三个报警水位参数的时间相同，这时，超声波水位计模块21发出报警启动信号，KJ2继电器线圈得电、其继电器KJ2吸合，KJ2其常开触点闭合，从而接通电警铃，发出警报信号，或传送至集控中心，提醒工作人员水泵6故障，通知工作人员进行修理。

安装水位检测探头22时，在开敞的环境下，一般采用支架安装方式，通过安装支架01固定水位检测探头22，安装孔径为60mm，把水位检测探头21装入孔内通过螺母将水位检测探头22拧紧安装在安装支架01上。安装时必须保证安装支架01与被测水面垂直，超声波探头有盲区、安装是探头于水面必须大于0.3m， 探头发波是个扩散过程，既有方位角，安装的时候要注意，否则有可能打到池壁的边缘或凸起物，以便影响控制性能。

区别于现有技术，本实用新型的矿用超声波水位自动排水及报警控制装置、通过设置超声波水位检测探头，发出超声波打到液面后反射回探头内，探头接收到后计算从发波到收波的时间，得到测量的准确距离精确监测水位的高度。本实用新型的超声波水位控制装置电路部分完全脱离开与液面接触，取代了电接点式水位传感器控制方式，完全没有明火接触，不易产生电火花而引起瓦斯煤尘爆炸，所以适用于煤矿井下自动排水控制；本实用新型具有抗干扰能力强，安全、清洁、高精度、长寿命、采集信号稳定可靠、安装维护方便的特点，同时适用于酸、碱、盐、防腐、高温等各种液体排放的自动控制使用中。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (4)

1.一种矿用超声波水位自动排水及报警控制装置，其特征在于，包括：供电电源模块、超声波探测系统、水泵控制继电器及接触器、警铃控制继电器及警铃；其中，超声波探测系统、包括水位检测探头和超声波水位计模块两部，两者之间经过排线进行信号传输，超声波水位计模块的电源、由电源模块的输出直流24V的电源供给、其电源模块输入端为交流220V交流电，超声波水位计模块输出两路控制信号分别接入、水泵控制继电器和警铃控制继电器，水位检测探头垂直设置于井下储水区液面正上方，以实时探测液面高度；水泵控制继电器常开触点连接水泵接触器线圈上，水泵接触器接入三相交流电经过三组主触点接入储水区排水水泵；警铃控制继电器连接警铃；超声波水位计模块连接水位检测探头，根据水位检测探头测定到的水位高度信号传输给超声波水位计模块，超声波水位计模块对其信号进行分析处理后、分别向水泵控制继电器和警铃控制继电器发送不同的控制信号，以控制水泵和警铃的启动与停止。

2.根据权利要求1所述的矿用超声波水位自动排水及报警控制装置，其特征在于，超声波液位计模块的型号是MK21-P2。

3.根据权利要求1所述的矿用超声波水位自动排水及报警控制装置，其特征在于，水泵控制继电器和水泵之间设置一接触器，是为了起到功率放大的作用。

4.根据权利要求1所述的矿用超声波水位自动排水及报警控制装置，其特征在于，供电电源模块选用输入端输入120—230V/50Hz的宽带交流电，输出DC24V/1A直流电源， DC24V的正、负极分别连接超声波液位计模块的电源输入端。

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