新型非接触式在线计量装置—核子秤.pdf

彳 7 一r f新型非接触式在线计量装置一 一 核子秤 咝 了 7 毽． f 摘 要 坟子秤是一种新型的 先进计量工具．早在7 0 年代．世界上一些先进的国 家已开始 推广使用．本文对拔子秤的作用、现状．工作原理．特赢等作了较全面 的介绍．并对国内应用最多的 Hc s坟子秤的放射安全性作了评价． 关 键 词 核 子 秤 射 螽 测 器 一， 1 一 1 核子秤在工 业 生产 中的作用 长 期 以 来 ， 由 于 缺 乏 有 效 的 计 量 手 段 ，在一 些 物料必 须进 行计量 的场合 ，不 得不采用笨拙 的办法或间接地进行估算 ． 给 生 产 企 业 带 来 极 大 的不 便 和 困难 ． 因 此，传送带上物料在线计量一直是企业十 分头痛的问题．压力传感器式电子皮带秤 的出现，解决了皮带输送机上物料的计量 问题 。但对无法用压力传感取得物料重力 信号的履带，链条、刮板 、螺旋铰刀等多 种输送机．电子皮带秤仍无 能为力．电子 皮带秤受 强力、震 动、跑偏，惯性力等因 素的影响，以及对使用环境条件、维修人 员 技术水 平 和企 业 管理水平 高的要求 ，致 使一些已购置 电子皮带秤的企业，在使用 一 段时 间后 。 出现性 能不稳定，精度下 降，甚至干脆弃之不用。髓着工业生产的 发展，企业迫切需要新 的计量器具．核子 秤就是一种非接触式计量装置，它不仅克 服了电子皮带秤的弊病 ．而且还解决 了履 带，链斗、刮板、螺旋铰刀等多种输送机 物料在线计量 的难题，为提高企业的计营 水平、强化生产管理、增加生产和节约能 源提供 了可靠的计量手段． 2 核子秤 的国内外现状 核子秤是一 种新型 的先进计量器具 ， 早在 7 0 年代．国外一些先进的国家就已开 始 大 量 推 广 应 用 ． 如 美 国 凯 瑞 Ka y ． - Ra y 公 司 生 产 的6 0 0 0型 和 6 0 0 0 X型．美国拉姆斯 R a ms c y 公司生 产的 WS系列，英 国爱弗里 A v o r y 公 司 生 产 的9 8 0 0型 以 及 德 国 波 索 尔 德 B e r t h o l d 公司的 L B - 3 3 0 型等 ．其中美 国凯瑞公司的 6 0 0 0 X型技公认为世界先进 水平，仅在 1 9 7 5 1 9 8 5年十年问就已向世 界 4 2年国家和地区销售 了 8 0 0 0余台．我 国 首钢 、上海 吴泾 化工厂 ，包钢 第二 热 电 厂也相继购买了凯瑞公司的 6 0 0 0 X型核子 秤；云南三聚磷酸钠厂也购买 了德国渡索 尔德的 L B 一 3 3 0型核子秤 ．由于国外产品 价格昂贵，国内未能大量采用． 我国 8 0年代中期就已开始了核子秤的 研制，目前已有 2 0 3 0家从事这方面的工 作 ．主要产品有HC S系列、Q H 系列、 HZ CI 、TNB - A、F J -2 8 1 4等 等 ．清华 大学工程物理系 第一完成单位与华海 公 司于 1 9 8 5年开始研制 HC S核子秤．经 新型非接齄式在线计量装置一一棱子秤一邸生才 一 4 7 维普资讯 过方案选择、可靠性分折设计、物理实验 与数学模型确定、现场可靠性试验、工业 试验等六个 阶段，1 9 8 8 年 4月通过成果鉴 定 ．HCS型核子秤是 核技术 与计算 机技术 相 结合 的高新 技术产 品，在 国 内首次采 用 了高灵敏、高稳定 高压气体电离室作为 称 重传感 器 ，采用 了工控 微 机作为数 据采 集 与数 据处理 系统 ，其 主要性 能指 标 已赶 上国外产品，并在主控机功能、电离室灵 敏度 、负荷 变化 范 围及传输 距离方 面超 过 了美 国凯瑞公 司的 6 0 0 0 X 型．两个 产 品技 术指标对 比如下表所示． HC S型 与 6 0 0 0 X 型核 子秤技术指标对 比 Hcs核子 秤 叉于 】 9 8 8年 8月 通过 中 国计 量 科 学研 究 院计 量 新 产 品定型 鉴 定 ， 并首家获得中华人民共和国新型计量器具 型式批准证书，填补了国内计量器具的一 项空 白，从 此，核 子秤 作 为一项 新型计量 器具在国内开始推广使用． 3 核子秤的特点 核子秤与 电子秤相 比有如下 特点 1 核子秤计量不受物料高温、强腐 蚀的影响，并适用于高温、高粉尘、强震 动等恶劣情况条件下工作； 2 核子秤 不受皮带张力、震动．跑 偏、惯性力、超载等因素的影响，并具有 稳定性好、动态计量精度高等特点； 3 结 构简单 、安 装方便 、 维修量 小 ； 4 应用范围广，可用于多种类型的 输 送机． 核 子 秤 的 缺 点 是 实 物 标 定 工 作 量 大 ，计量 精度 受物料 水分变 化 以及物 料 成 分 变化的影 响． 4核子秤 的组成 、工作 原理及其计量特性 4 ． 1 核子秤的组成 核子秤由五部分组成 1 放射源部 件 2 射线探测器 3 A型支架 4 测速装置 5 主控微机系统 4 ． 2 核子秤工作原理 核子秤 是基于 物料 对 射 线 的吸 收原 理 研制 而成 的． 当输 送机 上无 物料 时 ，7 射线探测器接收到放射源部件发射的 射 线强度是一个常数 u 即秤的零点 ， 当 输 送机上有物 料 时，放射 源 发射 的 射 线 一 部分被 物料 吸收 ，另一 部分 穿过物 料 被 探测器接收，假设探测器 接收的 ， 射线强 度为 uI ，则 u0 u1 与物料负荷 F为如下 关系式 FK l n UI ／u0 式中F 一皮带物料负荷，k g ／12 1 K一物 料标定 常数 uI l_ 无物料 时 探褪f 器 接收 到 的 7射 线强度 u． 一有物 料 时探测器 接 收到 的 射 线强度 利用测定装置可 以测 出传输带 速度 V 即物料速度 ；根据 F与 V可求出物料流 4 8 有色 矿 山一 1 9 9 3 ． 3 维普资讯 量， 即 Pl FI V i 在一 定时 间间隔 内通 过对物 料 的连续 取样．可得到物料 总量 w 一 ∑ F ，V △f 通过计算机连续采样，可以计算和显 示出物料的流量、负荷、累积量和带速。 4 ． 3 核 子秤 的计量 特性 由中国计量科学研究院、辽宁省计量 局 、轻工 部沈 阳研究 院计量测试 中心 、沈 阳市能源计量测试研究所等八个单位的专 家组成 的测试小组 ，对 HC S核子秤计量 性 能进行 了全 面 的测 试 ，其结果 如下 在 三种稳定流量、变动流量、断流、跑偏 、 输送带变 速、 电网 电压变化 的各种情 况 下，对 HC S核子秤 的精度进行了 1 7 次测 量．结果达到 了小于 1 ％ 的精度 。 此外。还对 HCS核子秤的空载稳定 性、空载灵敏性、最大流量 Q 一 时的灵敏 性，以及重复性都进行测试．其结果十分 令人满意 。 5 核子秤推广应用状况 及其经济效益 近几年来，核子秤市场以每年翻番的 速度 在增长，其 中 HcS型棱子秤应用最 多 ，国内市 场 占有 率在 8 0 ％以上， 目前 HCS核 子 秤 系列 产 品在 国 内应 用 的 已达 1 0 0 0多 台，普 及 全 国 2 7个 省市 地 区。 广 泛应用 于建材 、煤炭 、电力 、 冶金 、化 工、矿山、有色金属、轻工等部 门。实现 了对皮带机、螺旋铰刀等多种输送机的物 料在线测量。被测物料有煤、焦炭 、矿 石 、水 泥生熟 料 、 高炉烧 结 料 原盐 洗 衣粉、大麦、甜菜等 。通过几百家用户的 实际应用，核子秤的精度均保持在 1 ％以 内，运行稳定 ，维 修量 小．深受用 户欢 迎 。 下 面 介绍一 下 建材部 门应 用 核子秤 的 情 况 HCS核子秤首先用于建材方面的厂家 是湖北黄石华新水 泥厂。该厂于 1 9 8 7年安 装 了两 台核子秤 进行工 业试验 ，获 得 圆满 成 功 。该 厂对秤 的评 价是 1 9 8 7年在 1号 生 产管磨安装了两台核子秤，对人磨前的 石灰石和砂页岩进行计量，其计量准确可 靠，使原料配比误差 由原来 的 3 ％～6 ％下 降到 1 ％。连续 2 4 h使用，四年一直保持 良好 的运 行 状态 ，实践 证 明．核子秤 稳定 性 能好，故 障率扳低 ，维修工作量很小， 受到生产车间岗位工人的好评 。 又如，邯郸水泥厂利用核子秤 ，首先 实现了链斗机水泥熟料在线计量，两台链 斗 机安装 的两 台核子秤 ，经 三个 月运 行试 验，结果 良好。以后，进行了第二 次实物 标定，两台秤在 三种流量 一座窑产量、 二 座窑产量 、三座窑产量情况下，又进 行 了 1 O次标定 ，其结果每次精度都小于 1 ％．该厂总工程师高兴地说 我对你们 这个秤信服 啦f 邯郸厂每年对秤进行标 定 ，其 精度 都 在 1 ％ 以内．连续 三年 一直 运 行 良好 。 再如，本溪水泥厂，也是首先利用核 子秤实现 了往复式振动筛上水泥熟料的在 线计量的。经过多次试验，发现了在震动 情 况下 ，物 料处于 平衡运 动状态 ， 即物料 是以同一 速度 向前运动。用恒速办法实现 了往复 振动筛上水泥熟料 的计量。此外， 本溪厂在单管铰刀、双管铰刀、皮带机等 输送装置上共安装了 8台核子秤，每年创 利 8 0万元 。 锦酉水 泥厂在熟料配 比上采用了 3台 核子秤，首先实现了水泥熟料、矿渣、石 膏 的配 比， 使 产 品合 格 率 一 直保 持 在 瓤型非接触式在线计量装置一一核子秤一邸生才 4 9 维普资讯 1 0 0 ％，配 比精度 可达 0 ． 5 ％ 因而 ，每 年 节 约 熟料 8 0 0 0 t ，创造 6 4万元 。此后， 在 原料配 比机安装 了核子秤，实行了 自动配 料 ．硅酸 、铁 的合格率 、 回转 窑产量 ．质 量都有明显提高 ，1 9 9 1 年全年混台材参加 量平 均 为 2 8 ． 8 ％ ，而 1 9 9 2年 1 ～5月份混 合 材 参 加 量 是 3 1 ． 6 ％ ， 提 高 了 3个 百 分 点 ，全 年 生 产熟 料 4 0万 t ，可 增 产 水 泥 1 2 0 0 0 t ，直 接效益 1 2 0万元．该 厂新建生 产线上也采用 了核子秤 ， 目前 已达 1 4台。 继上述厂家之后，又有数家水泥厂购 买了核子秤，本文不一一列举 。 总之 ，核子 秤 在水 泥生产 中，广泛应 用 于生 、熟料 配 比、计量 以及铰 刀输送煤 粉的计量， 目前的趋是用户越来越多，用 的数量越来越大，产生的效益也将随之大 幅度增加． 6 HCS核子秤 的放射性 安全 评价 由于放 射性 知识 很不 普及，人 们对 放 射性缺 乏应 有 的了解 ，又受到 核恐怖 宣传 影 响 ，人们对放射 性产生 了肓 目恐惧心 理 。其实 ，地壳 里含有大量 的放射性物 质，水 、土壤、农作物等都含有放 射性， 空气 中也有放射性气体和放射性尘埃，宇 宙 中时 刻都 在 向地 球发射着 宇 宙射线 ，这 就是说 ，人类 自古以来就一直生活在天然 电离辐射环境中，我们把这种 自然界 的射 线辐射称之为天然本底，如 阳光 、宇 宙射线辐射3 0毫雷姆 ／年 0 ． 3 roS y／ 泥 土 ． 空气 辐 射5 0毫 雷 姆 ／年 0 ． 5 roS y ／a 吃 食 物 给人 的 辐 射 0 ． 2 mS v ／a 砖 房 给 人 的 辐 射 0 ． 4 m S v／a 2 0毫雷 姆 ／年 4 0毫 雷 姆 ／ 年 乘飞机受 的辐射1 ～0 ． 5 毫雷姆 ／年 0 ． 0 1 ～O ． 0 0 5 mS v／a 北京地区天然本底为 2 0 0毫雷姆 ／年 2 mS v／a 。世 界 上存 在 着一 些高 本 底 地 区，如 巴西太平洋沿岸，法国纽曼 岛等 ． 我 国广 东 地 区 与 西 藏 高原 也 是 高 本 底 地 区 ， 其 天 然 本 底 为3 7 0毫 雷 姆 ／ 年 3 7 mS v／a ．世 界科 学 家 对 高本 底 地 区 人 们 的健康 十分关 注 ，曾进行 了详 细 调查 和 长期 跟踪 观 察 ，在疾病 、遗 传等 方 面均 未 发 现 因此 而有任 何 异常 。我 国 也组 织 了 对部分高本底地区调查，在外周血淋 巴细 胞、染色体 ．妇 女生育、儿童的遗传病、 畸 变 以及 总人 口恶 性肿 瘤死亡 率等 方 面与 正常地区资料对照 比较，没有发现任何统 计 学 上 差 异 ． 随 着 科 学 的 发 展 ，辐 射保 鲜 、辐射 育种 、辐 射杀 菌 、同 位素 仪表 以 及 放 射 性 诊 断 与 治 疗 等均 得 到 了 广 泛采 用 ，具体说来 ，如 在医疗 方面，用 3 7 1 0 B q 1毫居 的 P 一 3 2 做肿瘤诊断，全 身 剂量 约 8 0 -- 1 0 0 mS v 8 ～ 1 0雷 姆 ；用 7 41 0 B a 0 ． 7 l 4 毫 居 的 Au 一1 9 8做肝 扫 描 ，全 身剂量 2 - 4 mS v 2 ∞～4 0 0毫雷 姆 ， 肝 部 受 到 剂 量 为1 2 0 1 4 0 mS v 1 2 1 4雷 姆 ； x 射线 胸部 透视 受 到 0 ， 1 至 几个 mS v ／次 1 0至几百 毫雷姆 照 射。可见，在诊断和治疗中都要受到很大 剂 量 的 照 射 ， 也 没 有 造 成 大 的放 射 性 危 害，所以人们是可以接受些小的射线剂量 照射 的 ． 1 9 8 4年 1 2月 国家颁 布 了 放 射卫 生 防 护基本 标 准 GB -4 7 9 2 -8 4 ，在该 标 准 中规定 1 放射性工作人 员年剂量 当量 限值 为 5 0 mS v ／a 5雷姆 ／年 ； 2 公 众 中 个 人 年 剂 景 当 量 为 5 mS v／a 0 ． 5雷姆 ／年 。 现用公众个人剂量当量限值标准来衡 量 核子秤 的放射 性安全性 如下 一 5 O一 有色 矿 山一 1 9 9 3 ． 3 维普资讯 HCS型棱 子秤 采 用 的 HZC P b型铅 罐是 按 GB - 4 7 9 2 - 8 4 放射 性 卫生 防 护基 本标 准 中的公 众个人 剂量 当量 限值 的要 求．按 2倍安全系数设计和制造的，放射 源罐 是 在 0 ． 5 c m 钢 模 内浇 注 7 c m 厚 铅 。 射线 在罐 中衰减 1 0 0 0倍。源罐 内装有 c 1 3 7 ，活度 l 1 7毫居经北京市放射卫 生防护所测试鉴定 ，其 结果 如下 1 HZ C P b放射性铅罐设有保险装 置，防止 了放射 源意外脱 出源罐 ； 2 HZ C P b放 射性 源 罐． 防护设 计 能够保证在使用条件下，在源罐周 围 l m 处 区域 外 ． 射 线 空 气 吸 收 剂 量 率 小 于 0 ． 2 5 Gy／h 0 ． 2 5毫 雷姆 ／小 时 ，低于 国 家标准 GB - 4 7 9 2 -8 4中划分 的放 射性工 作 场所 要求 3 正常工作条件下，核子秤振罐周 围人员可能受到的 7射线照射 ，低于国家 标标 GB 一4 7 9 2 8 4中规 定 的公众 个人 年剂 量 当量 限值 5 mS v／a ； 4 使 用 放射 源单 位 ，必 须做 好 管理 登记工作．严防丢失。 为 了使 大 家有 个量 的概 念 ． 即在使 用 核 子秤 时距 离 放射 源罐 l m 处 ， 即使每 日 在 此停 留 6个 小时 ，每年 3 0 0天 ，一 年所 受到 的总辐射 剂量也 小于 GB一 4 7 9 2 - 8 4中 规定 的公众 年 剂量 限值 。这个 总 辐射剂 量 相 当于用 x 光进 行胸部 透视一 次所受 到 的 照射 剂量 ，所 以，人 们大 可放 心 ．使用 核 子秤是安 全可靠 的。 责任编辑王 家骧j 弊椿弊弊弊饕弊弊弊 弊弊弊 饕弊弊弊弊替弊弊 饕弊 弊弊弊 弊弊 弊弊弊弊弊弊 弊弊弊弊弊 弊 小尺寸高性能颚式破碎机 钢制柔性胶带卡 诺 德 伯 格 澳 大 利 亚 公 司 推 出 了 No r d b e r g c 一系列颚式破碎机， 其特点是规 格小，适于作坑内或移动式硬岩破碎设备． 该系列共 有 7种机型 ，最小 的 C一 6 3 B型机 ．给料 口为 4 0 0 mm6 3 0 mm，最 大的 C--2 0 0 B型机 ，给料 口为 1 6 0 0 mm 1 2 7 0 mm． 处 理 能 力 分 别 为t 0 4 t ／h 和 1 2 7 0 t ／h ， 功率 分 别 为 4 5 k W 和 3 0 0 k W ． 全机 由螺 栓组 装 ；4联 杆 与 主轴承 均 比一 般颚式破碎机的大，但其它尺寸一致， 有互 换性 ，且 只有一个保护罩．容易安装 与拆 卸；配有 橡胶座垫和侧部支承．取消了安 装凸缘和固定螺栓；驱 动马达装在破碎机 框架上联杆 头有可更换抗 冲击保 护衬 ； 设 备 运 转 过 程 中， 可 远 距 离 液 压 调 节 排 口；各 润滑点能 自动润 滑 ． 李 怀先 摘译 自 A u s t r a l i a Mi n i n g ， l 9 9 2， 4 3 6 ． 最 近 ，美 国柔 性 钢卡 联合公 司 F l e x ． i b l e S t e e l L a c in g Co ． 展 示 了 一 种铆 钉 一 铰 接式 输送带 铰链 ， 它具 有 安装 迅速 、使 用寿命长和适于在矿山井下现场拼接的特 点。在井下作业的输送带要承受 巨大的拉 力 ，腐蚀 性 水和 含细 泥污水 、 刮板及 大矿 块等 恶劣作业环境使其它类型运输带铰链 被陶汰．需要说明这种新铰链 安装 的工具 和附件．核铰链的特征之一是采用专用低 铬不锈钢合金制成 的页板，它耐腐蚀．即 使在恶劣 工作环境中作韭损伤也很 小。每 个铰链页板压在胶带接 口处，5 个铆钉呈 十字花形错开排列，锛 J 按 固定点分布位 置 穿过页板 。注意 页板不要排列 过于 紧 密 ，应 留些 间隙 ． 康 晓菡 摘译 自 Mi n i n g Ma g a z i n e ， 1 9 9 2 ， 1 0 2 7 5 ． 新型非接触式在线计量装置一一核子秤一郾生才 一 5 1 维普资讯