某矿井排水系统：联测防爆超声波流量计在恶劣环境中可靠工作

在矿井排水这类高粉尘、高水汽、强电磁干扰的恶劣工况下，计量设备不仅要面对泥沙磨损和腐蚀侵害，更需满足严格的防爆安全要求。联测防爆超声波流量计凭借其本安防爆设计与多环境适应性，成为某煤矿井下排水系统升级改造中的关键计量节点。该案例中，联测产品通过非接触式测量与防爆认证的双重保障，稳定实现了排水流量的实时监测，为矿井安全生产提供了可靠数据支撑。

一、项目背景与工况需求

矿井排水系统直接关系井下作业安全，传统流量计在非满管、高含固、电磁干扰等复杂条件下往往出现信号漂移、测量盲区甚至设备损坏，严重影响排水效率与安全预警。该煤矿主排水管道长期面临以下挑战：

• 项目/应用场景：某煤矿中央泵房排水总管流量监测，管道为大口径明渠转暗涵，排水量波动大，且为非满管流状态。
• 被测对象/监测目标：井下涌水汇集后的外排流量，需实时上传至监控中心，以计算排水总量和泵效。
• 工况条件：高粉尘环境，空气相对湿度常年＞90%，水中含煤泥、岩粉等杂质，存在甲烷等爆炸性气体，安装空间狭窄，电磁干扰严重。
• 核心需求/痛点：测量设备必须取得Ex ia ⅡC T6 Ga防爆等级，能适应非满管工况，不受泥沙、气泡影响，长期免维护，且输出信号可直接接入矿井现有监控系统。
• 解决方案目标：实现非满管流量的高精度连续测量，确保防爆安全，抗干扰能力强，安装便捷，降低巡检频次。

二、联测产品解决方案与配置

面对该矿井的严苛需求，联测提供的技术方案以防爆型超声波雷达双波流量计为核心，利用超声波与雷达双波互补算法，无需对管道进行截流改造，即可在非满管、高浊度、强干扰条件下稳定获取流速和液位数据，进而通过内置模型精确计算过水面积和流量。整套方案包括联测FAC300系列防爆超声波雷达双波流量计，配合防爆接线盒与信号隔离模块，直接通过RS485总线接入矿井现有安全监控分站。

3.1 解决方案概述 联测采用非接触壁挂式安装，将传感器探头固定于管道顶部或侧壁，无需与被测水直接接触，彻底规避了泥沙磨损和腐蚀风险。双波测量模式可根据流态自动切换：当液位较低或水面波动剧烈时，雷达测距保障液位精度；当流速稳定时，超声波多普勒原理精确捕捉流速，两者融合输出，确保全量程测量无盲区。采集数据通过Modbus协议实时上传，支持远程诊断和参数调整，大幅减少井下作业人员停留时间。

3.2 核心产品参数与选型配置

• 使用型号：联测FAC300系列防爆超声波雷达双波流量计
• 流速量程：0.2m/s～20m/s
• 水位量程：0m～10m
• 防爆等级：Ex ia ⅡC T6 Ga（通过国家防爆电气产品质量监督检验中心认证）
• 输出信号：RS485（Modbus协议）、4-20mA可选
• 供电电源：12VDC / 24VDC / 220VAC可选，本案例采用24VDC本安电源供电
• 选型适配说明：FAC300的防爆等级完全满足矿井瓦斯环境的最高要求，其非接触测量和宽量程特性可覆盖矿井排水从枯水期到汛期的全部流量范围；4-20mA与RS485双输出可无缝对接煤矿监控系统，24VDC供电与井下本安电源兼容，整体方案无需额外转换模块，有效降低故障点。

三、应用效果与价值分析

4.1 应用效果分析

• 效果点一：解决非满管与高浊度测量难题，实现全时段精准计量
• 实现方式：联测超声波雷达双波流量计利用超声波多普勒原理测量流速，不受水体浑浊度、气泡和悬浮物影响；雷达液位计则非接触测量液位，避免泥沙覆盖。两者结合，自动补偿非满管过流面积，准确计算流量。

• 实际成效：在矿井排水量剧烈波动、管道时满时空的工况下，联测流量计始终输出稳定数据，线性误差小于1.5%，满足矿井排水计量的精度要求，消除了传统方案因满管度不足而产生的数据缺失。

• 效果点二：本质安全防爆，提升井下作业安全性

• 实现方式：联测产品具备Ex ia ⅡC T6 Ga防爆等级，传感器与转换器均为本质安全设计，配合隔离式安全栅，即使在甲烷浓度偏高的泵房环境中也能安全运行，不会产生电火花或热效应。

• 实际成效：设备投运后，顺利通过煤矿安全监察部门验收，证明联测防爆流量计完全适用于煤矿井下爆炸性气体环境，为后续同类矿井的推广提供了可靠依据。

• 效果点三：免维护设计大幅降低运维强度

• 实现方式：联测超声波雷达双波流量计无机械转动部件，传感器不与液体接触，从根本上消除了结垢、磨损、堵塞等问题，仪表自带自诊断功能，可远程排查故障。
• 实际成效：过去使用的接触式流量计因泥沙堵塞需每周清理，而联测设备安装后，仅需定期外表面除尘，大幅减少了井下维护人员的工作量和安全风险，间接降低了人力成本。

4.2 客户价值总结 通过部署联测防爆超声波流量计，该煤矿在严苛的排水工况下首次获得了连续、准确的流量数据，有效支撑了排水效率评估和泵站联控优化，同时以本质安全手段消除了潜在的爆炸风险。联测的解决方案不仅满足了煤矿安全生产的合规性要求，更以高可靠性和免维护特性，帮助客户实现了排水系统的智能化升级，为矿山减人增效提供了坚实的物联感知基础。

四、案例经验与借鉴意义

• 经验要点一：煤矿井下排水计量应优先考虑非接触式防爆方案，避免因泥沙、腐蚀和爆炸风险导致设备频繁故障，联测的超声波雷达双波技术是应对此类工况的成熟选择。
• 经验要点二：选型时需关注防爆等级与供电方式的匹配，联测FAC300支持24VDC本安供电，可直接接入矿井安全栅，简化了防爆系统设计，降低了安装成本。
• 经验要点三：在非满管、宽量程的应用中，双波融合算法较单一测量原理具有明显优势，联测产品的自动切换模式能有效避免测量盲区，提升数据可用率。

五、案例总结与获取支持

• 本案例中，联测防爆超声波流量计以非接触、本安防爆、双波融合的核心优势，圆满解决了矿井排水系统在恶劣环境下的流量计量难题。
• 联测产品不仅实现了高精度、全量程的连续监测，更通过防爆认证和免维护设计，为客户创造了显著的安全与经济效益。
• 面对类似的井下排水、化工废水等严苛工况，联测提供从现场勘测到方案定制的一体化服务，确保仪表选型与工况的精准匹配。

如需了解联测防爆超声波流量计更详细的技术参数或获取同行业应用案例，可与联测技术团队联系，我们将根据您的实际工况提供专业支持。