本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)膏體充填管路的裝置及方法，屬于膏體充填料管道輸送技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

膏體充填是指將一種或多種充填材料與水進(jìn)行優(yōu)化組合，配制成具有良好穩(wěn)定性、流動(dòng)性和可塑性的牙膏狀膠結(jié)體，在重力或外加力（泵壓）作用下以柱塞流的形態(tài)輸送到采空區(qū)完成充填作業(yè)的過(guò)程。

膏體充填開(kāi)采的優(yōu)點(diǎn)是可以解決我國(guó)煤礦垮落式開(kāi)采，可以防止采空區(qū)塌陷，保護(hù)環(huán)境；有利于提高開(kāi)采的安全性；相對(duì)于傳統(tǒng)的垮落式的采空區(qū)處理方法，充填開(kāi)采能減少對(duì)水資源、土地、建筑物等的破壞；能有效解放“三下”的殘存的煤柱，提高資源的利用率，延長(zhǎng)了礦井的服務(wù)年限；有效利用廢棄的矸石等，進(jìn)行廢棄物的資源化利用。但它的不足是在輸送過(guò)程中，由于彎道處流動(dòng)速度減緩等原因易造成管道堵塞。堵管不僅影響充填作業(yè)的正常進(jìn)行，給整個(gè)充填系統(tǒng)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。堵管事故更是一個(gè)需要深入研究和解決的技術(shù)難題，預(yù)判是否發(fā)生堵管的重要手段之一是對(duì)管道中的漿體進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)觀察管道中指標(biāo)的變化來(lái)判斷。因此，研發(fā)更先進(jìn)的堵管監(jiān)測(cè)技術(shù)是解決充填堵管情況的首要任務(wù)和重要難題。

目前大部分使用的方法是檢測(cè)管壁的壓力，從而來(lái)判斷是否堵管。假如某段管路出現(xiàn)堵管，前面的一段管道壓力就會(huì)升高。當(dāng)前使用的傳統(tǒng)的壓力傳感器在進(jìn)行管壁壓力測(cè)量時(shí)，由于管道內(nèi)是高速流動(dòng)的漿體，需要具有較高的耐磨性；除此之外，膏體充填材料中大的骨料容易破壞壓力傳感器，從而起不到檢測(cè)的作用。中國(guó)專利cn103454017a公布了一種壓力可調(diào)節(jié)型膏體充填管路堵管檢測(cè)裝置，包括有下缸體和上缸體，其特點(diǎn)是當(dāng)壓力增大時(shí)，活塞桿推動(dòng)缸體內(nèi)連接桿，連接桿壓力表連接測(cè)量壓力，此裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中間傳遞壓力過(guò)于頻繁，誤差大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種監(jiān)測(cè)膏體充填管路的裝置及方法，原理簡(jiǎn)單，成本較低，操作方便。

本發(fā)明提供了一種監(jiān)測(cè)膏體充填管路的裝置，包括圓形開(kāi)口卡環(huán)，極化率測(cè)量裝置；

所述圓形開(kāi)口卡環(huán)為開(kāi)口可調(diào)節(jié)的空心圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)均勻布置有固定電極的位置，圓形開(kāi)口卡環(huán)的開(kāi)口處設(shè)有連接件，該卡環(huán)通過(guò)連接件固定在待測(cè)的膏體充填管路外側(cè)；

所述極化率測(cè)量裝置包括供電電極、測(cè)量電極、電源、信號(hào)放大器、單片機(jī)和pc計(jì)算機(jī)；供電電極和測(cè)量電極布置在圓形開(kāi)口卡環(huán)內(nèi)，卡環(huán)內(nèi)分別設(shè)有一對(duì)供電電極和一對(duì)測(cè)量電極，上半圓環(huán)內(nèi)分別布置一個(gè)供電電極和一個(gè)測(cè)量電極，下半圓環(huán)內(nèi)交叉設(shè)置一個(gè)供電電極和一個(gè)測(cè)量電極，相鄰的供電電極和測(cè)量電極通過(guò)導(dǎo)線連接，供電電極與第一電源相連，卡環(huán)上部的測(cè)量電極與單片機(jī)連接，卡環(huán)下部的測(cè)量電極與信號(hào)放大器連接，信號(hào)放大器連接單片機(jī)，單片機(jī)與pc計(jì)算機(jī)連接，信號(hào)放大器、單片機(jī)和pc計(jì)算機(jī)均與第二電源連接，上述元件均通過(guò)導(dǎo)線連接。

上述裝置中，所述圓形開(kāi)口卡環(huán)內(nèi)共設(shè)有四個(gè)電極，四個(gè)電極總長(zhǎng)占圓環(huán)周長(zhǎng)的的1/2。

上述裝置中，所述圓形開(kāi)口卡環(huán)內(nèi)均勻布置有四個(gè)固定電極的位置，為扇形固定模塊，每個(gè)扇形固定模塊對(duì)應(yīng)的圓心角為45度。

上述裝置中，所述連接件為調(diào)節(jié)螺桿，卡環(huán)邊緣設(shè)有帶螺孔的鋁合金片，調(diào)節(jié)螺桿與卡環(huán)連接。

上述裝置中，所述單片機(jī)選用msc-51系列中的8031單片機(jī)，信號(hào)放大器選用isoema-p-o系列，信號(hào)轉(zhuǎn)換器選用模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明提供了一種監(jiān)測(cè)膏體充填管路的方法，包括以下步驟：

（1）根據(jù)對(duì)稱性，將四個(gè)電極分別固定在圓形開(kāi)口卡環(huán)內(nèi)的對(duì)稱位置處，并將電極連接；（2）連接極化率測(cè)量裝置：將相鄰的供電電極和測(cè)量電極通過(guò)導(dǎo)線連接，供電電極與第一電源相連，卡環(huán)上部的測(cè)量電極與單片機(jī)連接，卡環(huán)下部的測(cè)量電極與信號(hào)放大器連接，信號(hào)放大器連接單片機(jī)，單片機(jī)與pc計(jì)算機(jī)連接，信號(hào)放大器、單片機(jī)和pc計(jì)算機(jī)均與第二電源連接；

（3）將安裝好的圓形開(kāi)口卡環(huán)安裝在待測(cè)的膏體充填管路外側(cè)，通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿緊固；根據(jù)需求，在一條充填管道上布置多個(gè)卡環(huán)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；通過(guò)設(shè)置多個(gè)圓形開(kāi)口卡環(huán)即可實(shí)現(xiàn)；

布置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)不同位置處的極化率便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常；

（4）充填開(kāi)始時(shí)，閉合第一電源為供電電極充電，一段時(shí)間后斷開(kāi)第一電源，此時(shí)，供電電極開(kāi)始為測(cè)量電極供電，閉合第二電源，啟動(dòng)各電器元件，測(cè)量電極會(huì)測(cè)量出管道內(nèi)料漿的極化率，通過(guò)信號(hào)放大器放大后將信號(hào)傳輸給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后傳輸信號(hào)給pc計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上得出管路上不同地點(diǎn)的信號(hào)大小，根據(jù)兩測(cè)量點(diǎn)間信號(hào)異常，從而判斷出兩點(diǎn)之間是否出現(xiàn)堵管；當(dāng)某段管道出現(xiàn)堵管時(shí)，此處的極化率會(huì)增大，從而便能精確定位堵管位置。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的堵管監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，方便拆裝，監(jiān)測(cè)裝置布置在管道外，與那些布置在管道內(nèi)的裝置相比，一方面沒(méi)有料漿對(duì)裝置的磨損和破壞，使用壽命長(zhǎng)，節(jié)約成本；另一方面，開(kāi)口卡環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于拆卸、安裝和制造。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明監(jiān)測(cè)膏體充填管路的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中圓形卡環(huán)的剖面圖；

圖中，1為第一電源，2為供電電極，3為測(cè)量電極，4為圓形開(kāi)口卡環(huán)，5為單片機(jī)，6為信號(hào)放大器，7為pc計(jì)算機(jī)，8為第二電源，9為調(diào)節(jié)螺桿，10為導(dǎo)線。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1：

如圖1~2所示，一種監(jiān)測(cè)膏體充填管路的裝置，包括圓形開(kāi)口卡環(huán)4，極化率測(cè)量裝置；

所述圓形開(kāi)口卡環(huán)4為開(kāi)口可調(diào)節(jié)的空心圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)布置有四個(gè)固定電極的位置，所述圓形開(kāi)口卡環(huán)內(nèi)均勻布置有四個(gè)固定電極的位置，為扇形固定模塊，每個(gè)扇形固定模塊對(duì)應(yīng)的圓心角為45度。圓形開(kāi)口卡環(huán)的開(kāi)口處設(shè)有連接件，該卡環(huán)通過(guò)連接件固定在待測(cè)的膏體充填管路外側(cè)；所述連接件為調(diào)節(jié)螺桿9，卡環(huán)邊緣設(shè)有帶螺孔的鋁合金片，調(diào)節(jié)螺桿與卡環(huán)連接。

所述極化率測(cè)量裝置包括供電電極2、測(cè)量電極3、電源、信號(hào)放大器6、單片機(jī)5和pc計(jì)算機(jī)7；供電電極2和測(cè)量電極3布置在圓形開(kāi)口卡環(huán)4內(nèi)，卡環(huán)內(nèi)分別設(shè)有一對(duì)供電電極2和一對(duì)測(cè)量電極3，上半圓環(huán)內(nèi)分別布置一個(gè)供電電極2和一個(gè)測(cè)量電極3，下半圓環(huán)內(nèi)交叉設(shè)置一個(gè)供電電極2和一個(gè)測(cè)量電極3，相鄰的供電電極2和測(cè)量電極3通過(guò)導(dǎo)線10連接，供電電極2與第一電源1相連，卡環(huán)上部的測(cè)量電極3與單片機(jī)5連接，卡環(huán)下部的測(cè)量電極3與信號(hào)放大器6連接，信號(hào)放大器6連接單片機(jī)5，單片機(jī)5與pc計(jì)算機(jī)7連接，信號(hào)放大器6、單片機(jī)8和pc計(jì)算機(jī)7均與第二電源8連接，上述元件均通過(guò)導(dǎo)線連接。

上述裝置中，所述圓形開(kāi)口卡環(huán)4內(nèi)共設(shè)有四個(gè)電極，四個(gè)電極總長(zhǎng)占圓環(huán)周長(zhǎng)的的1/2。

所述單片機(jī)5選用msc-51系列中的8031單片機(jī)，信號(hào)放大器選用isoema-p-o系列，信號(hào)轉(zhuǎn)換器選用模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置的具體監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟：

（1）分別將供電電極2、測(cè)量電極3固定在圓形開(kāi)口卡環(huán)4內(nèi)規(guī)定的對(duì)稱位置處，將圓形開(kāi)口卡環(huán)4套在待測(cè)管道上，通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿緊固；

（2）連接極化率測(cè)量裝置：供電電極2與第一電源1連接，測(cè)量電極3上電極與單片機(jī)5連接、下電極與信號(hào)放大器6入口端連接，信號(hào)放大器6出口端與單片機(jī)5入口端連接，單片機(jī)5出口端連接與pc計(jì)算機(jī)7連接，信號(hào)放大器6、單片機(jī)5和pc計(jì)算機(jī)7均與電源8連接；

（3）根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)需求，在待測(cè)管道上布置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)固定一個(gè)卡環(huán)，卡環(huán)內(nèi)已經(jīng)布置好電極；布置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)不同位置處的極化率便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常；

（4）充填開(kāi)始時(shí)，閉合第一電源1為供電電極充電，一段時(shí)間后斷開(kāi)第一電源1，此時(shí)，供電電極2開(kāi)始為測(cè)量電極3供電，閉合第二電源8，啟動(dòng)各用電器，測(cè)量電極3會(huì)測(cè)量出管道內(nèi)料漿的極化率，通過(guò)信號(hào)放大器6放大后將信號(hào)傳輸給單片機(jī)5，經(jīng)單片機(jī)5處理后傳輸信號(hào)給pc計(jì)算機(jī)7，在pc計(jì)算機(jī)7上便可看到管路上不同測(cè)量點(diǎn)的信號(hào)大小，根據(jù)兩測(cè)量點(diǎn)間信號(hào)異常，從而判斷出兩點(diǎn)之間是否出現(xiàn)堵管。當(dāng)某段管道出現(xiàn)堵管時(shí)，此處的極化率會(huì)增大，從而便可以精確定位堵管位置。