淺議水箱液位控制系統(tǒng)研究

摘 要:水箱液位控制系統(tǒng)是整機設(shè)計的重要部分，一般應(yīng)用在蓄水庫、發(fā)電站、污水凈化站等需要監(jiān)控液位的地方，目前并沒有相關(guān)文獻規(guī)范液位控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，只是依靠以往的經(jīng)驗理論進行設(shè)計工作，本論文簡單介紹下液位控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計。

關(guān)鍵詞:水箱液位控制系統(tǒng)非線性

中圖分類號:TU71文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(a)-0010-01

煤自燃發(fā)火期是預(yù)測井下煤自燃災(zāi)害發(fā)生的重要指標(biāo)之一，實驗自然發(fā)火期即為在實驗條件下，使松散煤體從供風(fēng)開始到冒青煙所經(jīng)歷的時間。它反映實驗條件下的最短自然發(fā)火期，其意義在于確定各類煤體相對自然發(fā)火性的強弱。近二十年，世界各主要產(chǎn)煤國先后建立了靜態(tài)模擬煤層自燃過程的大型自然發(fā)火實驗臺(其中法國的實驗臺裝煤5t、美國的13t、前蘇聯(lián)的4t、英國的1t)。根據(jù)實驗結(jié)果，從煤自燃的氧化性和放熱性兩個方面對煤的自燃性進行了考察。該實驗采用我國最大的煤自然發(fā)火實驗臺(西安科技大學(xué)XKIII型)進行煤自然發(fā)火過程的實驗研究，較好地模擬了煤實際條件下的自燃過程及特征參數(shù)，其測試的自燃性及自然發(fā)火期與實際情況基本相符。

1 實驗原理及過程

煤自然發(fā)火是由于煤與氧接觸時發(fā)生化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)放出熱量，當(dāng)放出熱量大于散發(fā)的熱量時，煤溫上升而導(dǎo)致發(fā)火。煤低溫自然發(fā)火實驗就是該過程的模擬，即在實驗條件下，依靠煤自身氧化放熱升溫，考察其煤溫、氧氣消耗量、一氧化碳產(chǎn)生量以及其它氣體的變化規(guī)律。

1.1 實驗原理

該實驗裝置主要采用西安科技大學(xué)XKIII型實驗發(fā)火臺，可以模擬現(xiàn)場散熱情況、漏風(fēng)狀況及浮煤厚度，以井下溫度(15～30℃)作為實驗起始溫度，利用煤氧化放熱引起自然升溫，連續(xù)檢測實驗爐內(nèi)各點煤樣的溫度、氣體變化情況，以研究煤的低溫氧化放熱特性，預(yù)測煤的自燃傾向性及自然發(fā)火期。

1.2 實驗條件及過程

在實驗前從王洼二礦煤礦采集混煤2t，用塑料編織袋包裝，運送到實驗地點。將塊煤用鄂式破碎機邊破碎邊裝入實驗爐，共裝煤1524kg，煤樣的粒度分布及實驗條件見表1，表2。實驗從2010年9月19日開始，經(jīng)過一段時間氧化，爐內(nèi)最高煤溫從25.6℃升至170℃，歷時23天，在此過程中觀測煤體的自然升溫過程，并測試相應(yīng)氣體變化規(guī)律。

2 煤自然氧化指標(biāo)氣體變化規(guī)律

在煤自然升溫過程中，從實驗爐體的頂部采取氣樣，各種指標(biāo)氣體濃度及其對應(yīng)的爐內(nèi)最高溫度、各種指標(biāo)氣體濃度及其比值及其對應(yīng)的爐內(nèi)最高溫度見表2。

(1)CO濃度與溫度的關(guān)系

王洼二礦煤樣在常溫下就會檢測到少量的CO氣體，并且隨著溫度升高CO濃度呈指數(shù)規(guī)律增加。當(dāng)煤溫在50℃左右的時候，氣體產(chǎn)生速度增加，當(dāng)溫度達(dá)到160℃時，CO氣體產(chǎn)生速度劇增，因此可以采用CO氣體濃度判斷煤自燃的溫度階段。

(2)CO2/CO

利用氣體的比值來判斷煤自燃的狀況可消除風(fēng)流大小對氣體濃度的影響。根據(jù)煤燃燒理論，煤在不同溫度階段與碳氧化的反應(yīng)機理是不同的。低溫下，氧與碳首先形成絡(luò)合物體系，然后在氧氣的碰撞下，絡(luò)合物體系分解，產(chǎn)生CO和CO2。高溫下，絡(luò)合物體系勿須在氧的碰撞下即可產(chǎn)生CO和CO2。不同溫度階段產(chǎn)生的CO和CO2的比例是不同的。據(jù)此可以用CO2/CO值來判斷自燃的發(fā)展階段。

根據(jù)王洼二礦煤樣自然發(fā)火實驗，隨著溫度的升高CO2/CO比值先升高后降低，到39.5℃第一次達(dá)到谷值，然后伴隨溫度的升高而升高，當(dāng)溫度達(dá)到41.7℃達(dá)到峰值。隨著溫度繼續(xù)升高，CO2/CO值呈下降趨勢，到48.9℃達(dá)到谷值，到64.9℃左右又達(dá)到峰值。因此，王洼二礦煤樣自燃過程中各種氣體指標(biāo)發(fā)生突變的溫度范圍就不一樣了。

3 煤自燃極限參數(shù)

根據(jù)煤自燃機理及特點進行分析，引起煤自燃的必要條件主要有:最小浮煤厚度;下限氧濃度;上限漏風(fēng)強度;上限平均粒徑。松散煤體自然發(fā)火必須滿足這四個條件即

式中松散煤體內(nèi)的漏風(fēng)強度，;h為松散煤體的厚度，m;為松散煤體平均粒徑，cm。

式中，，分別為煤體平均溫度和巖石溫度，℃;h為松散煤體厚