在礦井排水這類高粉塵、高水汽、強電磁干擾的惡劣工況下，計量設備不僅要面對泥沙磨損和腐蝕侵害，更需滿足嚴格的防爆安全要求。聯測防爆超聲波流量計憑借其本安防爆設計與多環境適應性，成為某煤礦井下排水系統升級改造中的關鍵計量節點。該案例中，聯測產品通過非接觸式測量與防爆認證的雙重保障，穩定實現了排水流量的實時監測，為礦井安全生產提供了可靠數據支撐。

一、項目背景與工況需求

礦井排水系統直接關系井下作業安全，傳統流量計在非滿管、高含固、電磁干擾等復雜條件下往往出現信號漂移、測量盲區甚至設備損壞，嚴重影響排水效率與安全預警。該煤礦主排水管道長期面臨以下挑戰：

• 項目/應用場景：某煤礦中央泵房排水總管流量監測，管道為大口徑明渠轉暗涵，排水量波動大，且為非滿管流狀態。
• 被測對象/監測目標：井下涌水匯集后的外排流量，需實時上傳至監控中心，以計算排水總量和泵效。
• 工況條件：高粉塵環境，空氣相對濕度常年＞90%，水中含煤泥、巖粉等雜質，存在甲烷等爆炸性氣體，安裝空間狹窄，電磁干擾嚴重。
• 核心需求/痛點：測量設備必須取得Ex ia ⅡC T6 Ga防爆等級，能適應非滿管工況，不受泥沙、氣泡影響，長期免維護，且輸出信號可直接接入礦井現有監控系統。
• 解決方案目標：實現非滿管流量的高精度連續測量，確保防爆安全，抗干擾能力強，安裝便捷，降低巡檢頻次。

二、聯測產品解決方案與配置

面對該礦井的嚴苛需求，聯測提供的技術方案以防爆型超聲波雷達雙波流量計為核心，利用超聲波與雷達雙波互補算法，無需對管道進行截流改造，即可在非滿管、高濁度、強干擾條件下穩定獲取流速和液位數據，進而通過內置模型精確計算過水面積和流量。整套方案包括聯測FAC300系列防爆超聲波雷達雙波流量計，配合防爆接線盒與信號隔離模塊，直接通過RS485總線接入礦井現有安全監控分站。

3.1 解決方案概述 聯測采用非接觸壁掛式安裝，將傳感器探頭固定于管道頂部或側壁，無需與被測水直接接觸，徹底規避了泥沙磨損和腐蝕風險。雙波測量模式可根據流態自動切換：當液位較低或水面波動劇烈時，雷達測距保障液位精度；當流速穩定時，超聲波多普勒原理精確捕捉流速，兩者融合輸出，確保全量程測量無盲區。采集數據通過Modbus協議實時上傳，支持遠程診斷和參數調整，大幅減少井下作業人員停留時間。

3.2 核心產品參數與選型配置

• 使用型號：聯測FAC300系列防爆超聲波雷達雙波流量計
• 流速量程：0.2m/s～20m/s
• 水位量程：0m～10m
• 防爆等級：Ex ia ⅡC T6 Ga（通過國家防爆電氣產品質量監督檢驗中心認證）
• 輸出信號：RS485（Modbus協議）、4-20mA可選
• 供電電源：12VDC / 24VDC / 220VAC可選，本案例采用24VDC本安電源供電
• 選型適配說明：FAC300的防爆等級完全滿足礦井瓦斯環境的最高要求，其非接觸測量和寬量程特性可覆蓋礦井排水從枯水期到汛期的全部流量范圍；4-20mA與RS485雙輸出可無縫對接煤礦監控系統，24VDC供電與井下本安電源兼容，整體方案無需額外轉換模塊，有效降低故障點。

三、應用效果與價值分析

4.1 應用效果分析

• 效果點一：解決非滿管與高濁度測量難題，實現全時段精準計量
• 實現方式：聯測超聲波雷達雙波流量計利用超聲波多普勒原理測量流速，不受水體渾濁度、氣泡和懸浮物影響；雷達液位計則非接觸測量液位，避免泥沙覆蓋。兩者結合，自動補償非滿管過流面積，準確計算流量。

• 實際成效：在礦井排水量劇烈波動、管道時滿時空的工況下，聯測流量計始終輸出穩定數據，線性誤差小于1.5%，滿足礦井排水計量的精度要求，消除了傳統方案因滿管度不足而產生的數據缺失。

• 效果點二：本質安全防爆，提升井下作業安全性

• 實現方式：聯測產品具備Ex ia ⅡC T6 Ga防爆等級，傳感器與轉換器均為本質安全設計，配合隔離式安全柵，即使在甲烷濃度偏高的泵房環境中也能安全運行，不會產生電火花或熱效應。

• 實際成效：設備投運后，順利通過煤礦安全監察部門驗收，證明聯測防爆流量計完全適用于煤礦井下爆炸性氣體環境，為后續同類礦井的推廣提供了可靠依據。

• 效果點三：免維護設計大幅降低運維強度

• 實現方式：聯測超聲波雷達雙波流量計無機械轉動部件，傳感器不與液體接觸，從根本上消除了結垢、磨損、堵塞等問題，儀表自帶自診斷功能，可遠程排查故障。
• 實際成效：過去使用的接觸式流量計因泥沙堵塞需每周清理，而聯測設備安裝后，僅需定期外表面除塵，大幅減少了井下維護人員的工作量和安全風險，間接降低了人力成本。

4.2 客戶價值總結 通過部署聯測防爆超聲波流量計，該煤礦在嚴苛的排水工況下首次獲得了連續、準確的流量數據，有效支撐了排水效率評估和泵站聯控優化，同時以本質安全手段消除了潛在的爆炸風險。聯測的解決方案不僅滿足了煤礦安全生產的合規性要求，更以高可靠性和免維護特性，幫助客戶實現了排水系統的智能化升級，為礦山減人增效提供了堅實的物聯感知基礎。

四、案例經驗與借鑒意義

• 經驗要點一：煤礦井下排水計量應優先考慮非接觸式防爆方案，避免因泥沙、腐蝕和爆炸風險導致設備頻繁故障，聯測的超聲波雷達雙波技術是應對此類工況的成熟選擇。
• 經驗要點二：選型時需關注防爆等級與供電方式的匹配，聯測FAC300支持24VDC本安供電，可直接接入礦井安全柵，簡化了防爆系統設計，降低了安裝成本。
• 經驗要點三：在非滿管、寬量程的應用中，雙波融合算法較單一測量原理具有明顯優勢，聯測產品的自動切換模式能有效避免測量盲區，提升數據可用率。

五、案例總結與獲取支持

• 本案例中，聯測防爆超聲波流量計以非接觸、本安防爆、雙波融合的核心優勢，圓滿解決了礦井排水系統在惡劣環境下的流量計量難題。
• 聯測產品不僅實現了高精度、全量程的連續監測，更通過防爆認證和免維護設計，為客戶創造了顯著的安全與經濟效益。
• 面對類似的井下排水、化工廢水等嚴苛工況，聯測提供從現場勘測到方案定制的一體化服務，確保儀表選型與工況的精準匹配。

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