CN101907582A - 全断面扫描的在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种全断面扫描的在线检测装置，包括：位于皮带一侧的放射源；容纳所述放射源的屏蔽罐，其中，所述屏蔽罐的射线输出开口为扇形，所述放射源的射线以扇形向外发射；位于所述皮带另一侧及所述射线的扇形范围内的多个探测器，所述探测器沿所述皮带横向并列放置，接收衰减的射线并将其转化为电测量信号；和与所述多个探测器相连的控制器，所述控制器根据所述多个探测器测量的电测量信号计算煤流当前的灰分。本发明采取全断面扫描煤流，采样更具代表性，提高灰分测量精度，与现有设备的中心点采样比较，对测量混合不均匀的煤、粒度大的煤或原煤更有利。

Description

全断面扫描的在线检测装置

技术领域

本发明涉及在线检测技术领域，特别涉及一种全断面扫描的在线检测装置。

背景技术

煤炭灰分和煤炭质量是煤炭加工及利用过程的重要参数，这两个参数的在线测量往往是同时需要的。

标准的煤炭灰分测定方法是灼烧称重法，但这种方法从采样、制样到化验所需要时间长(目前约为1小时)，其无法满足工业生产的实际需要。目前，大部分的煤炭灰分快速测量都采用的辐射测量技术，通过测量射线在穿透煤后的衰减，计算得到煤炭灰分。

现有技术存在的缺点是，射线束经过高度准直后，测得的煤炭灰分基本是被测煤流中心点的灰分，因此采样精度不够高，测得的灰分值也不能全面反应煤炭的品质，特别是测量混合不均匀的煤、粒度大的煤和原煤时，这个问题就更加突出。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷，特别是解决现有技术中煤分测量不准确的问题。

为达到上述目的，本发明一方面提出了一种全断面扫描的在线检测装置，包括：位于皮带一侧的放射源；容纳所述放射源的屏蔽罐，其中，所述屏蔽罐的射线输出开口为扇形，所述放射源的射线以扇形向外发射；位于所述皮带另一侧及所述射线的扇形范围内的多个探测器，所述探测器沿所述皮带横向并列放置，接收衰减的射线并将其转化为电测量信号；和与所述多个探测器相连的控制器，所述控制器根据所述多个探测器测量的电测量信号计算煤流当前的灰分。

本发明采取全断面扫描煤流，采样更具代表性，提高灰分测量精度(主要是采样精度)，与现有设备的中心点采样比较，对测量混合不均匀的煤、粒度大的煤或原煤更有利。另外，本发明采用多个探测器，输出结果为多个探测器测量结果的加权平均，因此与单探测器系统比较，单位时间内的测量统计误差减小，满足快速反应的需要。其次，在本发明中，对探测器位置经适当调整，可以直接测量钢丝皮带上煤的灰分，而不受钢丝皮带的影响。本发明采用的快速响应阵列探测器，解决横向与纵向偏析问题，从而解决传统电离室受物料形状影响的问题。

优选地，在本发明中，控制器还可以根据多个探测器测量的电测量信号计算煤流当前的质量。因此，能够使用同一放射源既实现灰分的测量，又实现质量的测量，不仅节省了空间和资源，又提高了这类设备的测量精度，大大推动核技术在工业检测应用领域的发展。另外，在本发明中，由于全断面扫描，也可以提高对煤流质量的测量精度，避免形状误差等缺陷。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的全断面扫描的在线检测装置结构图；

图2为本发明实施例一的全断面扫描的在线检测装置结构图；

图3为本发明实施例一的计算灰分的示意图；

图4为本发明实施例二的全断面扫描的在线检测装置示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示，为本发明实施例的全断面扫描的在线检测装置结构图。该在线检测装置包括位于皮带上方的放射源100、容纳放射源100的屏蔽罐200，其中，屏蔽罐200的射线输出开口为扇形，放射源100的射线以扇形(该扇形于煤流方向垂直)向外发射，位于皮带之下及射线的扇形范围内的多个探测器300，其中，探测器300沿皮带横向并列放置，接收衰减的射线并将其转化为电测量信号，和与多个探测器300相连的控制器400，控制器400根据多个探测器300测量的电测量信号计算煤流当前的灰分。需要说明的是，虽然在图1中放射源100位于皮带上方，探测器300和控制器400位于皮带下方，但是在其他实施例中，也可以将放射源100置于皮带下方，将探测器300和控制器400置于皮带的上方，只要放射源100与探测器300和控制器400相对放置即可。当然如果将放射源100置于皮带下方，则屏蔽罐200的扇形开口向上。在本发明实施例中，由于采用全断面扫描，因此相对于现有技术中的中心点采样，可以极大地提高灰分测量的精度，更适合测量混合不均匀的煤、粒度大的煤或者原煤。

在本发明的一个实施例中，放射源可以是两枚不同类型的γ放射源，如镅-241和铯-137等。而在本发明的另一个实施例中，也可以是一枚能够发生多种能量的γ放射源，例如钡-133等。当然上述γ放射源仅是示意性的，本领域技术人员还可选择其他放射源，但如果基于本发明的上述结构，还是应包含在本发明的保护范围之内。

而在现有技术中，由于灰分测量和质量测量对射线束的准直需求不同，因此需要两个设备分别独立测量，而在本发明的优选实施例中，该在线检测装置还可用于同时检测煤流当前的质量，控制器400还根据多个探测器300测量的电测量信号计算煤流当前的质量，进一步还可根据质量及皮带的速度计算煤流的流量。因此可以使用同一放射源既实现灰分的测量又实现质量的测量，从而节省了空间和资源。

为了能够对本发明有更清楚的理解，以下就以具体实施例的方式对本发明进行介绍，这些具体实施例仅是本发明的优选方式，并不是说本发明仅能通过以下实施例实现，本领域技术人员基于上述思想的对本发明以下实施例的等同的修改或变换均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例一，

如图2所示，为本发明实施例一的全断面扫描的在线检测装置结构图。该在线检测装置包括位于煤流590和输煤皮带591之上的放射源510、容纳放射源510的屏蔽罐520，其中，屏蔽罐520具有向下的扇形开口，使放射源510发射的射线向下以一个扇面发射，该扇面与煤流590的流向方向垂直。该在线检测装置还包括位于煤流590和输煤皮带591之下的现场探测箱560，以及于该现场探测箱560通过数据传输线570相连接的上位机580。其中，现场探测箱560中包括多个并列放置的探测器530构成的探测器阵列，例如γ射线探测器，在本发明中探测器530需要与放射源510相互配合，与多个探测器530相连的控制器550，其中控制器550和探测器530通过RS485总线相连接。在本发明的实施例中，探测器阵列中的γ射线探测器实际数量可根据需要配置，但需要大于等于3个，且优选地，各个γ射线探测器均匀配置。

在本发明的一个实施例中，放射源510为一枚能发射至少两种能量的γ放射源，且探测器530能同时检测到这两种能量，该放射源510例如为钡-133。

在本发明的另一个实施例中，放射源510为两枚不同类型的γ放射源，例如为镅-241和铯-137，优选地，这两个放射源被放置在同一个屏蔽罐内，在本发明中探测器530能同时检测到这两种放射源。

本发明的在线检测装置工作时，射线源510发出扇形γ射线束，透过煤流590、输煤皮带591以及现场探测器箱560并被衰减，被衰减后的γ射线到达相应位置的γ射线探测器阵列并被探测。利用每个γ射线探测器530测量到的两种不同能量γ射线的强度，可计算出经过该探测器位置的煤流590的灰分和质量，每个γ射线探测器530测量的灰分和厚度数据都经过RS485总线发送给控制器550，由控制器550进行整合计算，可得到总的灰分和质量。在本发明的一个实施例中，还可计算煤流590的流量，流量的计算根据现场实际情况，可以设置皮带速度为定值，也可以使用测速传感器测量皮带速度，并传送给控制器550。然后控制器550将总的测量结果发送给上位机580，上位机580可以是PC机或工控机或其他类型的计算机。

在本发明的一个实施例中，γ射线探测器阵列530中的每个γ射线探测器包括闪烁晶体、光电倍增管或光电二极管、信号前置放大器、多道脉冲幅度分析器或单道脉冲幅度分析器，高压电源，RS485通信模块等。

在本发明的一个实施例中，控制器550通过以下公式计算煤流590当前的灰分：

其中，i表示探测器标号，最右边探测器为D1，两侧依次为D2、D3...Dm，Ai为第i个探测器检测的灰分，Wi为第i个探测器检测的质量厚度，θi为第i个探测器检测预垂直线之间的夹角，如图3所示，为本发明实施例一的计算灰分的示意图。

实施例二，

本发明上述实施例一为本发明的优选实施例，本领域技术人员还可在实施例一的基础上进行修改或变换，例如，如图4所示，为本发明实施例二的全断面扫描的在线检测装置示意图。在该实施例中，两个不同类型的γ放射源及屏蔽罐，如第一放射源及屏蔽罐611和第二放射源及屏蔽罐612，这两个不同类型的γ放射源沿平行于于皮带运行方向放置，且两个γ放射源相隔预设的距离，以使所述的两个γ放射源发射的γ射线分别形成2个独立的扇形射线束，其中，每个射线束都对应独立的一组探测器，即第一组探测器621和第二组探测器622，优选地该距离小于200m。其中，每组探测器中都包含多于三个的探测器，其排列方式可如图2所示，第一组探测器621和第二组探测器622中的每个探测器都与控制器630相连，控制器630根据两组探测器测量的电测量信号及预设的距离，计算煤流当前的灰分和/或质量。

本发明采取全断面扫描煤流，采样更具代表性，提高灰分测量精度(主要是采样精度)，与现有设备的中心点采样比较，对测量混合不均匀的煤、粒度大的煤或原煤更有利。另外，本发明采用多个探测器，输出结果为多个探测器测量结果的加权平均，因此与单探测器系统比较，单位时间内的测量统计误差减小，满足快速反应的需要。其次，在本发明中，对探测器位置经适当调整，可以直接测量钢丝皮带上煤的灰分，而不受钢丝皮带的影响。本发明采用的快速响应阵列探测器，解决横向与纵向偏析问题，从而解决传统电离室受物料形状影响的问题。

优选地，在本发明中，控制器还可以根据多个探测器测量的电测量信号计算煤流当前的质量，并进一步根据质量和皮带的速度计算煤流的流量。因此，能够使用同一放射源既实现灰分的测量，又实现质量的测量，不仅节省了空间和资源，又提高了这类设备的测量精度，大大推动核技术在工业检测应用领域的发展。另外，在本发明中，由于全断面扫描，也可以提供对煤流质量的测量精度，避免形状误差等缺陷。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (12)

1.一种全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，包括：

位于皮带一侧的放射源；

容纳所述放射源的屏蔽罐，其中，所述屏蔽罐的射线输出开口为扇形，所述放射源的射线以扇形向外发射；

位于所述皮带另一侧及所述射线的扇形范围内的多个探测器，所述探测器沿所述皮带横向并列放置，接收衰减的射线并将其转化为电测量信号；和与所述多个探测器相连的控制器，所述控制器根据所述多个探测器测量的电测量信号计算煤流当前的灰分。

2.如权利要求1所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述控制器还根据所述多个探测器测量的电测量信号计算煤流当前的质量。

3.如权利要求1或2所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述放射源为一枚能发射至少两种能量的γ放射源，所述探测器能同时检测到这两种能量的γ射线。

4.如权利要求3所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述γ放射源为钡-133。

5.如权利要求1或2所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述放射源为两枚不同类型的γ放射源。

6.如权利要求5所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述两枚不同类型的γ放射源为镅-241和铯-137。

7.如权利要求5所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述两个不同类型的γ放射源在同一个屏蔽罐内，或者所述两个不同类型的γ放射源分别在两个屏蔽罐内。

8.如权利要求7所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述两个不同类型的γ放射源沿平行于于所述皮带运行方向放置，且两个γ放射源相隔预设的距离，以使所述的两个γ放射源发射的γ射线分别形成2个独立的扇形射线束，其中，每个射线束都对应独立的一组探测器，所述两组探测器均与所述控制器相连，所述控制器根据所述两组探测器测量的电测量信号及所述预设的距离，计算煤流当前的灰分和/或质量。

9.如权利要求8所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述预设的距离小于200m。

10.如权利要求1所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述控制器通过以下公式计算煤流当前的灰分：

其中，i表示探测器标号，Ai为第i个探测器检测的灰分，Wi为第i个探测器检测的质量厚度，θi为第i个探测器检测预垂直线之间的夹角。

11.如权利要求1所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述多个探测器大于等于三个，分布在所述皮带的下方或上方。

12.如权利要求2所述的全断面扫描的在线检测装置，其特征在于，所述控制器还根据所述皮带的速度及煤流的质量计算所述煤流的流量。

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