一种矸石浆长距离运输管道堵塞点监测装置与系统及方法与流程

1.本发明属于管道堵塞监测技术领域，具体涉及一种矸石浆长距离运输管道堵塞点监测装置与系统及方法。


背景技术：

2.通常，大型煤矿的矸石堆积位置距离采空区往往在数公里以上，因此，对于煤矸石的水力充填，长距离管道运输是确保矸石从堆放区域顺利输送至地面注浆井口的关键。由于矸石浆内颗粒粒径不均且组分差异较大，随着矸石浆的输送可能发生重力分异，逐渐在管道底部堆积进而发生管道堵塞。
3.目前，针对长距离管道运输堵塞点的确定方法，已有较多的方法报道，主要针对油气输送、水煤浆、充填采矿等应用，包括基于低频声波的方法(cn109114436a、cn208060449u)、基于压力监测的方法(cn109723976a、cn113738960a)、基于光纤和gps信号的方法(cn104613320a)等等。上述方法均存在不同程度的适用性限制或即时性差以及成本高等问题，对于煤矸石水力充填而言，一旦发生堵塞而不能及时准确的找出堵塞点并进行疏通，一方面会直接影响充填工程的进行，另一方面可能直接造成整个管道的报废。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种矸石浆长距离运输管道堵塞点监测装置与系统及方法，以解决背景技术提到的问题。
5.为达上述目的，本发明提供了一种矸石浆长距离运输管道堵塞点监测装置，包括外壳体，所述外壳体内设置有磁铁与感应线圈，且所述感应线圈置于所述磁铁的磁场内，所述感应线圈与所述外壳体通过弹性组件连接，所述感应线圈电连接有传输接口。
6.进一步的，所述感应线圈固定在绝缘筒体上，所述绝缘筒体与所述弹性组件连接。
7.进一步的，所述弹性组件包括弹簧，所述弹簧下端连接于所述绝缘筒体上侧，所述弹簧上端连接有绝缘板，所述绝缘板上端与所述外壳体连接。
8.进一步的，所述磁铁为永磁铁。
9.进一步的，所述磁铁上方设有内凹的环形槽，所述感应线圈位于所述环形槽内。
10.进一步的，所述外壳体下侧设置有连接杆，所述连接杆下端套设有基座，所述基座与所述连接杆通过螺杆固定。
11.进一步的，所述感应线圈电连接有信号放大器。
12.第二方面，本发明提供了一种矸石浆长距离运输管道堵塞点监测系统，该系统包括上述监测装置以及信号采集处理终端，所述监测装置与所述信号采集处理终端电连接。
13.进一步的，所述监测装置为多个。
14.第三方面，本发明提供了一种使用上述矸石浆长距离运输管道堵塞点监测系统的监测方法，包括如下步骤：
15.s1：模拟实际工程背景特征，利用监测装置测试不同输送条件下的运输管道振动
特征，作为运输管道正常输送的基准，并记录为基准振动特征a；
16.s2：在运输管道正式运行过程中，利用监测装置对运输管道振动进行实时监测，作为运输管道持续输送振动特征，记录为输送振动特征b；
17.s3：运输过程中，将基准振动特征a与输送振动特征b做实时比对，根据输送振动特征b判定运输管道内部状态。
18.本发明的优点是：
19.1.本发明提供的这种矸石浆长距离运输管道堵塞点监测装置，基于电磁感应原理可以对振动特征进行实时监测，适用性强，结构简单，成本较低。
20.2.本发明提供的这种监测系统，通过检测装置可以对振动特征进行实时监测，通过信号采集处理终端便于使用者观察监测信号。
21.3.本发明提供的这种监测方法，可以对运输管道内的状态进行实时监测，通过对比正常输送和淤积后或堵塞后的管道振动特征变化，即可快速断定矸石淤积和堵塞位置。
22.下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。
附图说明
23.图1是第一种监测装置的结构示意图。
24.图2是监测装置安装于运输管道的示意图。
25.图3是第二种监测装置的结构示意图。
26.图4是监测系统的原理图。
27.附图标记说明：1、外壳体；2、磁铁；3、感应线圈；4、弹性组件；401、弹簧；402、绝缘板；5、传输接口；6、绝缘筒体；7、环形槽；8、连接杆；9、基座；10、螺杆；11、运输管道；12、信号放大器。
具体实施方式
28.为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
32.实施例1
33.本实施例提供了一种如图1所示的矸石浆长距离运输管道堵塞点监测装置，包括外壳体1，外壳体1内设置有磁铁2与感应线圈3，且感应线圈3置于磁铁2的磁场内，具体的，所述感应线圈3为螺旋状，且感应线圈3是由漆包线制成，感应线圈3与外壳体1通过弹性组件4连接，感应线圈3电连接有传输接口5。
34.如图2所示，在使用时，该监测装置安装于运输管道11上，监测装置通过传输接口5与信号采集处理终端，在运输管道11输送矸石浆时，运输管道11会产生振动，由于感应线圈3是通过弹性组件4与外壳体1连接，因此感应线圈3会相对于磁铁2振动，当感应线圈3振动时，感应线圈3切割磁铁2的磁场并形成感应电流，电信号通过传输接口5对外传输信号至采集处理终端。
35.进一步的，感应线圈3固定在绝缘筒体6上，绝缘筒体6为感应线圈3提供载体，绝缘筒体6与弹性组件4连接。
36.进一步的，弹性组件4包括弹簧401，弹簧401下端连接于绝缘筒体6上侧，弹簧401上端连接有绝缘板402，绝缘板402上端与外壳体1连接。运输管道11输送浆体过程中在管道振动作用下，检测器内的弹簧401可以发生伸缩振动，带动感应线圈3切割内部磁铁2磁场并形成感应电流。弹性组件4不限于上述结构，也可以用橡胶减震球或其它可轴向伸缩的弹性件进行替换。
37.进一步的，所述磁铁2为永磁铁2，磁铁2上方设有内凹的环形槽7，感应线圈3位于环形槽7内，所述磁铁2的磁极方向如图所示，采用这种结构可以提高感应电流的强度。
38.进一步的，外壳体1下侧设置有连接杆8，连接杆8下端套设有基座9，基座9与连接杆8通过螺杆10固定。具体的，本装置基于振动波的传递性，基座9是预留在运输管道11外壁的外侧，螺杆10与基座9螺纹连接，连接杆8下部的侧壁设有安装孔，在进行安装时，通过螺杆10穿过安装孔与基座9螺纹连接即可对连接杆8的位置进行固定，采用该机构便于将监测装置与传输管道进行固定。
39.进一步的，如图3所示，所述感应线圈3电连接有信号放大器12，且所述信号放大器12与所述传输接口5电连接，信号放大器12可以保证检测信号的稳定传输。具体的，所述信号放大器12可以集成在外壳体1上，也可以通过线路外接，在使用时，所述信号放大器12通过太阳能电板或电池作为电源供电。当信号放大器12集成在外壳体1时，通过传输接口5作为信号传输口与电源接口。
40.实施例2
41.如图4所示，本实施例提供了一种矸石浆长距离运输管道堵塞点监测系统，该系统包括上述监测装置以及信号采集处理终端，监测装置与信号采集处理终端电连接。为了高效检测出管道堵塞点，监测装置设置为多个，安装于运输管道11的所需监测位置的侧壁。具体的，所述信号采集处理终端为电压监测仪，电压监测仪将电压信号转化为数字信号后显示在电脑终端并实时记录。
42.实施例3
43.本发明提供了一种使用上述矸石浆长距离运输管道堵塞点监测系统的监测方法，包括如下步骤：
44.s1：根据管道调试过程中分别针对工程设计需要，模拟实际工程背景特征，测试不
同输送条件(泵送压力、流速、输送管道的管径)下的管道振动特征，利用监测装置测试不同输送条件下的运输管道11振动特征，作为运输管道11正常输送的基准，并记录为基准振动特征a；
45.泵送压力、流速、输送管道的管径等参数根据不同需求会有所不同。例1：输送距离为8km，管径为244mm，流速为1.6m/s，泵送压力为20mpa；例2：输送距离为15km，管径为244mm，流速为1.6m/s，泵送压力为25mpa；
46.s2：在运输管道11正式运行过程中，利用监测装置对运输管道11振动进行实时监测，作为运输管道11持续输送振动特征，记录为输送振动特征b；
47.s3：运输过程中，将基准振动特征a与输送振动特征b做实时比对，根据输送振动特征b判定运输管道11内部状态。
48.当输送振动特征b与基准振动特征a之间出现持续性特征偏离时，结合管道浆体输送流量、流速、压力等特征，判定运输管道11内是否发生矸石颗粒淤积；
49.若管道出口浆体输送流量、流速、压力等特征发生降低，在管道未发生泄露的情况下，可断定管道内发生一定程度的矸石颗粒淤积；
50.根据出现异常振动的监测装置位置，即可快速确定运输管道11内矸石颗粒淤积位置；
51.另一方面，当管道出口浆体停止流动，且确定运输管道11未发生泄露的情况下，可断定运输管道11内发生堵塞；
52.同样根据出现异常振动的监测装置位置，即可快速确定运输管道11堵塞位置；
53.对于可能存在的因外部偶发事件造成的振动检测器数据异常，可以通过异常振动的持续时间和变化趋势来判断，如果异常振动后检测器数据逐渐恢复正常，同时管道输送特征未发生明显变化，可判定为外部偶发事件造成的异常振动。
54.综上所述，本发明提供的这种矸石浆长距离运输管道11堵塞点监测装置，基于电磁感应原理可以对振动特征进行实时监测，适用性强，结构简单，成本较低；监测系统通过检测装置可以对振动特征进行实时监测，通过信号采集处理终端便于使用者观察监测信号，可以高效检测出运输管道11堵塞点；监测方法可以对运输管道11内的状态进行实时监测，通过对比正常输送和淤积后或堵塞后的运输管道11振动特征变化，即可快速断定矸石淤积和堵塞位置。
55.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。