CN215339826U - 一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，包括外铅屏蔽体，所述外铅屏蔽体的上端外表面固定连接有二维激光扫描仪，所述外铅屏蔽体的一侧外表面固定连接有上位机，所述外铅屏蔽体的下端固定连接有输煤上皮带，所述输煤上皮带的下端固定连接有伽马能谱仪。本实用新型所述的一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，构建具有信号采集、处理、通信、测量计算、远程校准等功能，可以满足实时、在线计算灰分的测量系统，通过二维激光扫描仪辅助测量输煤皮带上的煤流截面积，可以通过静态标定和动态校准两种方式来确定煤流的灰分与自然放射性及煤流截面积的关系，动态校准过程方法简单、快速、准确。

Description

一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统

技术领域

本实用新型涉及一种可针对输送带上煤炭的灰分含量进行检测的测量系统技术领域，特别涉及一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统。

背景技术

煤灰分是衡量煤炭质量的一个重要参数，与煤的发热量密切相关，是评价煤质的主要指标之一，煤炭的发热量可以通过灰分计算出来，煤质的灰分检测对煤炭资源的高校、清洁利用具有重要的作用，因此如何快速、准确的检测煤炭灰分的含量已经成为当前煤炭行业重要研究方向，煤炭工业是我国重要的基础能源产业，在中国能源供给结构中处于重要战略地位，为了适应煤炭勘探、生产、加工利用以及销售过程中各类型煤炭品质检测的新要求，传统的煤炭灰分检测技术已经不能适应当前煤炭行业的需求，因此目前实际应用中出现了各种新型的煤炭灰分在线测量技术，现有的煤炭灰分在线检测一般采用辐射测量技术，例如：低能伽马射线反散射法、高能伽马射线电子对效应、天然伽马射线测量法、双能量伽马射线透射法、中子活化瞬发伽马分析法、反射式X射线法等，但是这些方法都存在电离辐射，在测量过程中，会对环境带来影响，同时给操作人员带来安全隐患，其它煤炭灰分在线检测技术基本上都应用了电子皮带秤获取的瞬时负荷作为重要参数求灰分，瞬时负荷容易受到皮带横断面上煤流分布不均的影响，测量结果有很大的局限性，灰分代表性差，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，构建具有信号采集、处理、通信、测量计算、远程校准等功能，可以满足实时、在线计算灰分的测量系统，不采用任何外部放射源，利用煤炭的自然放射性原理，通过二维激光扫描仪辅助测量输煤皮带上的煤流截面积，可以通过静态标定和动态校准两种方式来确定煤流的灰分与自然放射性及煤流截面积的关系，灰分测量结果不受煤流分布不均的影响，且动态校准过程方法简单、快速、准确，更适合在煤炭行业使用，可以有效解决背景技术中的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，包括外铅屏蔽体，所述外铅屏蔽体的上端外表面固定连接有二维激光扫描仪，所述外铅屏蔽体的一侧外表面固定连接有上位机，所述外铅屏蔽体的下端固定连接有输煤上皮带，所述输煤上皮带的下端固定连接有伽马能谱仪，所述伽马能谱仪的外表面固定连接有内铅屏蔽体，所述内铅屏蔽体的下端固定连接有下皮带，所述下皮带的一端固定连接有支撑体，所述支撑体的下端外表面螺纹连接有定位螺栓。

优选的，所述定位螺栓的外表面固定连接有轴承，所述轴承的外表面固定连接有固定板，所述固定板的上端外表面固定连接有硅胶防滑垫，所述固定板的一端外表面开设有卡槽，所述卡槽的内表面固定连接有海绵。

优选的，所述上位机与二维激光扫描仪之间设有一号数据线，所述上位机的一端外表面通过一号数据线与二维激光扫描仪的一端外表面电性连接。

优选的，所述上位机与伽马能谱仪之间设有二号数据线，所述上位机的一端外表面通过二号数据线与伽马能谱仪的一端外表面电性连接。

优选的，所述支撑体的下端外表面开设有螺纹定位槽，所述支撑体的下端外表面通过螺纹定位槽与定位螺栓的外表面螺纹连接，所述固定板与硅胶防滑垫之间设有粘胶，所述固定板的上端外表面通过粘胶与硅胶防滑垫的下端外表面固定连接。

优选的，所述卡槽与海绵之间设有固定胶，所述卡槽的内表面通过固定胶与海绵的上端外表面固定连接，所述定位螺栓与轴承之间设有焊接块，所述定位螺栓的外表面通过焊接块与轴承的内表面固定连接。

（三）有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，具备以下有益效果：

该激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，提高人们的工作效率，煤灰分是衡量煤炭质量的一个重要参数，与煤的发热量密切相关，是评价煤质的主要指标之一，煤炭的发热量可以通过灰分计算出来，煤质的灰分检测对煤炭资源的高校、清洁利用具有重要的作用，因此如何快速、准确的检测煤炭灰分的含量已经成为当前煤炭行业重要研究方向，煤炭工业是我国重要的基础能源产业，在中国能源供给结构中处于重要战略地位，为了适应煤炭勘探、生产、加工利用以及销售过程中各类型煤炭品质检测的新要求，传统的煤炭灰分检测技术已经不能适应当前煤炭行业的需求，因此目前实际应用中出现了各种新型的煤炭灰分在线测量技术，现有的煤炭灰分在线检测一般采用辐射测量技术，例如：低能伽马射线反散射法、高能伽马射线电子对效应、天然伽马射线测量法、双能量伽马射线透射法、中子活化瞬发伽马分析法、反射式X射线法等，但是这些方法都存在电离辐射，在测量过程中，会对环境带来影响，同时给操作人员带来安全隐患，其它煤炭灰分在线检测技术基本上都应用了电子皮带秤获取的瞬时负荷作为重要参数求灰分，瞬时负荷容易受到皮带横断面上煤流分布不均的影响，测量结果有很大的局限性，灰分代表性差，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，因此设计出激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统进行操作，构建具有信号采集、处理、通信、测量计算、远程校准等功能，可以满足实时、在线计算灰分的测量系统，不采用任何外部放射源，利用煤炭的自然放射性原理，通过二维激光扫描仪辅助测量输煤皮带上的煤流截面积，可以通过静态标定和动态校准两种方式来确定煤流的灰分与自然放射性及煤流截面积的关系，灰分测量结果不受煤流分布不均的影响，且动态校准过程方法简单、快速、准确，更适合在煤炭行业使用，激光扫描辅助检测的无源煤炭灰分在线测量系统，利用伽马能谱仪向多道分析仪发送煤炭自发放射的伽马射线能谱信号，通过多道分析仪获取实时温度信号，通过二维激光扫描仪获取煤流的横截面积，多道分析仪和二维激光扫描仪分别将伽马射线能谱信号、温度信号和煤流横截面积发送到信号处理单元通过自有算法计算煤流灰分，标定过程分为静态标定和动态校准两种方法，静态标定过程是在该系统投入使用前的标定过程，包括以下步骤：

随机制取10份输煤皮带上平时所输送煤流的同种煤质煤样，并化验出具体的灰分值，煤样的重量为相当于输煤皮带最大负荷时，皮带上1.5m长煤流的煤重，输煤皮带空载运行后停止，将环境本底辐射屏蔽区内输煤皮带彻底清扫，随后依次铺煤，铺煤断面的形状与平时输煤时的情况相同，铺煤完成后，至少记录10组谱峰面积数据和煤样截面积值，每组数据的采样时间设置为180s，数据记录完成后，将输煤皮带彻底清扫，铺另一份煤样，铺煤断面的形状与平时输煤时的情况相同，铺煤完成后，至少记录10组谱峰面积数据和煤样截面积值，每组数据的采样时间设置为180s，重复步骤，直至10份煤样数据记录完成，为了排除人自身的射线干扰对采样结果的影响，铺煤结束后标定人员应当距离铺煤区域至少3m距离，铺煤结束后，向主机中输入每份煤样的平均谱峰面积数据、煤样截面积平均值以及灰分化验值，主机依据所输入的参数用分段拟合法确定系数A、B和C，动态校准过程是在该系统投入使用中的标定过程，包括以下步骤：该系统上位机部分可以保存并查询现场工作人员记录的采样煤样的灰分值及当前煤样的谱峰面积参数、煤样截面积参数，通过累积大量的数据，对数据重新进行拟合处理，可以实现待定参数的修正和校准，伽马能谱仪5包括伽马能谱探测器和多道分析仪两部分，伽马能谱探测器接收待测煤样中的自然伽马放射源，并将伽马光子转换为能谱电信号，随同内置温度传感器获得的温度信号一起发送给多道分析仪，多道分析仪对能谱电信号和温度信号进行汇总、校正和补偿后，通过数据线向上位机的发送转换后的数字信号，经上位机自有算法计算得到能谱峰面积数据，用户可选择静态标定和动态校准两种方式进行灰分计算参数的标定，该系统由于采用了二维激光扫描仪测量煤流截面积代替传统电子皮带秤，使得在煤流瞬时负荷分析过程中免除了传统电子皮带秤和水分对灰分测量的影响，可以补偿料位分布不均造成的测量误差，设备外围屏蔽采用高纯度低辐射铅用于屏蔽，保证伽马能谱仪可以接收到更低噪声的能谱数据，使得分析精度更高，该系统的远程校准功能操作简单、安全，既节省了用户的人力、物力和财力，又能随时监控灰分值的变化情况，减少测量误差，提高测量准确度，当该支撑体使用时，支撑体会与地面接触，地面上的潮气容易将支撑体腐蚀，不利于人们操作，因此设计出可拆卸支撑防腐机构进行使用，通过定位螺栓，将固定板贴在支撑体的下端外表面进行固定，使定位螺栓插入螺纹定位槽内，接着该支撑体可以通过固定板和硅胶防滑垫来避免直接与地面接触，提高支撑体的防腐性能，整个激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。

附图说明

图1为本实用新型一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统中可拆卸支撑防腐机构的结构示意图。

图3为本实用新型一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统中可拆卸支撑防腐机构的局部部件结构示意图。

图4为本实用新型一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统的工作原理示意图。

图5为本实用新型一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统中二维激光扫描仪扫描的截面示意图。

图中：1、外铅屏蔽体；2、上位机；3、二维激光扫描仪；4、输煤上皮带；5、伽马能谱仪；6、内铅屏蔽体；7、下皮带；8、支撑体；9、固定板；10、硅胶防滑垫；11、卡槽；12、海绵；13、定位螺栓；14、轴承。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1-5所示，一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，包括外铅屏蔽体1，外铅屏蔽体1的上端外表面固定连接有二维激光扫描仪3，外铅屏蔽体1的一侧外表面固定连接有上位机2，外铅屏蔽体1的下端固定连接有输煤上皮带4，输煤上皮带4的下端固定连接有伽马能谱仪5，伽马能谱仪5的外表面固定连接有内铅屏蔽体6，内铅屏蔽体6的下端固定连接有下皮带7，下皮带7的一端固定连接有支撑体8，支撑体8的下端外表面螺纹连接有定位螺栓13。

进一步的，定位螺栓13的外表面固定连接有轴承14，轴承14的外表面固定连接有固定板9，固定板9的上端外表面固定连接有硅胶防滑垫10，固定板9的一端外表面开设有卡槽11，卡槽11的内表面固定连接有海绵12，通过定位螺栓13将固定板9固定在支撑体8的下端外表面，可以避免支撑体8与地面直接接触。

进一步的，上位机2与二维激光扫描仪3之间设有一号数据线，上位机2的一端外表面通过一号数据线与二维激光扫描仪3的一端外表面电性连接，便于上位机2与二维激光扫描仪3之间进行信息传输。

进一步的，上位机2与伽马能谱仪5之间设有二号数据线，上位机2的一端外表面通过二号数据线与伽马能谱仪5的一端外表面电性连接，便于上位机2与伽马能谱仪5之间进行信息传输。

进一步的，支撑体8的下端外表面开设有螺纹定位槽，支撑体8的下端外表面通过螺纹定位槽与定位螺栓13的外表面螺纹连接，便于通过定位螺栓13将固定板9卡在支撑体8的下端外表面，固定板9与硅胶防滑垫10之间设有粘胶，固定板9的上端外表面通过粘胶与硅胶防滑垫10的下端外表面固定连接，提高固定板9与硅胶防滑垫10之间的固定性能，卡槽11与海绵12之间设有固定胶，卡槽11的内表面通过固定胶与海绵12的上端外表面固定连接，提高卡槽11与海绵12之间的固定性能，定位螺栓13与轴承14之间设有焊接块，定位螺栓13的外表面通过焊接块与轴承14的内表面固定连接，提高定位螺栓13与轴承14之间的固定性能。

进一步的，构建具有信号采集、处理、通信、测量计算、远程校准等功能，可以满足实时、在线计算灰分的测量系统，通过二维激光扫描仪3辅助测量输煤皮带上的煤流截面积，可以通过静态标定和动态校准两种方式来确定煤流的灰分与自然放射性及煤流截面积的关系，动态校准过程方法简单、快速、准确。

工作原理：本实用新型包括外铅屏蔽体1、上位机2、二维激光扫描仪3、输煤上皮带4、伽马能谱仪5、内铅屏蔽体6、下皮带7、支撑体8、固定板9、硅胶防滑垫10、卡槽11、海绵12、定位螺栓13与轴承14，煤灰分是衡量煤炭质量的一个重要参数，与煤的发热量密切相关，是评价煤质的主要指标之一，煤炭的发热量可以通过灰分计算出来，煤质的灰分检测对煤炭资源的高校、清洁利用具有重要的作用，因此如何快速、准确的检测煤炭灰分的含量已经成为当前煤炭行业重要研究方向，煤炭工业是我国重要的基础能源产业，在中国能源供给结构中处于重要战略地位，为了适应煤炭勘探、生产、加工利用以及销售过程中各类型煤炭品质检测的新要求，传统的煤炭灰分检测技术已经不能适应当前煤炭行业的需求，因此目前实际应用中出现了各种新型的煤炭灰分在线测量技术，现有的煤炭灰分在线检测一般采用辐射测量技术，例如：低能伽马射线反散射法、高能伽马射线电子对效应、天然伽马射线测量法、双能量伽马射线透射法、中子活化瞬发伽马分析法、反射式X射线法等，但是这些方法都存在电离辐射，在测量过程中，会对环境带来影响，同时给操作人员带来安全隐患，其它煤炭灰分在线检测技术基本上都应用了电子皮带秤获取的瞬时负荷作为重要参数求灰分，瞬时负荷容易受到皮带横断面上煤流分布不均的影响，测量结果有很大的局限性，灰分代表性差，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，因此设计出激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统进行操作，构建具有信号采集、处理、通信、测量计算、远程校准等功能，可以满足实时、在线计算灰分的测量系统，不采用任何外部放射源，利用煤炭的自然放射性原理，通过二维激光扫描仪3辅助测量输煤皮带上的煤流截面积，可以通过静态标定和动态校准两种方式来确定煤流的灰分与自然放射性及煤流截面积的关系，灰分测量结果不受煤流分布不均的影响，且动态校准过程方法简单、快速、准确，更适合在煤炭行业使用，激光扫描辅助检测的无源煤炭灰分在线测量系统，利用伽马能谱仪5向多道分析仪发送煤炭自发放射的伽马射线能谱信号，通过多道分析仪获取实时温度信号，通过二维激光扫描仪3获取煤流的横截面积，多道分析仪和二维激光扫描仪3分别将伽马射线能谱信号、温度信号和煤流横截面积发送到信号处理单元通过自有算法计算煤流灰分，标定过程分为静态标定和动态校准两种方法，静态标定过程是在该系统投入使用前的标定过程，包括以下步骤：随机制取10份输煤皮带上平时所输送煤流的同种煤质煤样，并化验出具体的灰分值，煤样的重量为相当于输煤皮带最大负荷时，皮带上1.5m长煤流的煤重，输煤皮带空载运行后停止，将环境本底辐射屏蔽区内输煤皮带彻底清扫，随后依次铺煤，铺煤断面的形状与平时输煤时的情况相同，铺煤完成后，至少记录10组谱峰面积数据和煤样截面积值，每组数据的采样时间设置为180s，数据记录完成后，将输煤皮带彻底清扫，铺另一份煤样，铺煤断面的形状与平时输煤时的情况相同，铺煤完成后，至少记录10组谱峰面积数据和煤样截面积值，每组数据的采样时间设置为180s，重复步骤，直至10份煤样数据记录完成，为了排除人自身的射线干扰对采样结果的影响，铺煤结束后标定人员应当距离铺煤区域至少3m距离，铺煤结束后，向主机中输入每份煤样的平均谱峰面积数据、煤样截面积平均值以及灰分化验值，主机依据所输入的参数用分段拟合法确定系数A、B和C，动态校准过程是在该系统投入使用中的标定过程，包括以下步骤：该系统上位机2部分可以保存并查询现场工作人员记录的采样煤样的灰分值及当前煤样的谱峰面积参数、煤样截面积参数，通过累积大量的数据，对数据重新进行拟合处理，可以实现待定参数的修正和校准，伽马能谱仪5包括伽马能谱探测器和多道分析仪两部分，伽马能谱探测器接收待测煤样中的自然伽马放射源，并将伽马光子转换为能谱电信号，随同内置温度传感器获得的温度信号一起发送给多道分析仪，多道分析仪对能谱电信号和温度信号进行汇总、校正和补偿后，通过数据线向上位机2的发送转换后的数字信号，经上位机2自有算法计算得到能谱峰面积数据，用户可选择静态标定和动态校准两种方式进行灰分计算参数的标定，该系统由于采用了二维激光扫描仪测量煤流截面积代替传统电子皮带秤，使得在煤流瞬时负荷分析过程中免除了传统电子皮带秤和水分对灰分测量的影响，可以补偿料位分布不均造成的测量误差，设备外围屏蔽采用高纯度低辐射铅用于屏蔽，保证伽马能谱仪5可以接收到更低噪声的能谱数据，使得分析精度更高，该系统的远程校准功能操作简单、安全，既节省了用户的人力、物力和财力，又能随时监控灰分值的变化情况，减少测量误差，提高测量准确度，当该支撑体8使用时，支撑体8会与地面接触，地面上的潮气容易将支撑体8腐蚀，不利于人们操作，因此设计出可拆卸支撑防腐机构进行使用，通过定位螺栓13，将固定板9贴在支撑体8的下端外表面进行固定，使定位螺栓13插入螺纹定位槽内，接着该支撑体8可以通过固定板9和硅胶防滑垫10来避免直接与地面接触，提高支撑体8的防腐性能，整个激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二（一号、二号）等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，包括外铅屏蔽体（1），其特征在于：所述外铅屏蔽体（1）的上端外表面固定连接有二维激光扫描仪（3），所述外铅屏蔽体（1）的一侧外表面固定连接有上位机（2），所述外铅屏蔽体（1）的下端固定连接有输煤上皮带（4），所述输煤上皮带（4）的下端固定连接有伽马能谱仪（5），所述伽马能谱仪（5）的外表面固定连接有内铅屏蔽体（6），所述内铅屏蔽体（6）的下端固定连接有下皮带（7），所述下皮带（7）的一端固定连接有支撑体（8），所述支撑体（8）的下端外表面螺纹连接有定位螺栓（13）。

2.根据权利要求1所述的一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，其特征在于：所述定位螺栓（13）的外表面固定连接有轴承（14），所述轴承（14）的外表面固定连接有固定板（9），所述固定板（9）的上端外表面固定连接有硅胶防滑垫（10），所述固定板（9）的一端外表面开设有卡槽（11），所述卡槽（11）的内表面固定连接有海绵（12）。

3.根据权利要求1所述的一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，其特征在于：所述上位机（2）与二维激光扫描仪（3）之间设有一号数据线，所述上位机（2）的一端外表面通过一号数据线与二维激光扫描仪（3）的一端外表面电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，其特征在于：所述上位机（2）与伽马能谱仪（5）之间设有二号数据线，所述上位机（2）的一端外表面通过二号数据线与伽马能谱仪（5）的一端外表面电性连接。

5.根据权利要求2所述的一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，其特征在于：所述支撑体（8）的下端外表面开设有螺纹定位槽，所述支撑体（8）的下端外表面通过螺纹定位槽与定位螺栓（13）的外表面螺纹连接，所述固定板（9）与硅胶防滑垫（10）之间设有粘胶，所述固定板（9）的上端外表面通过粘胶与硅胶防滑垫（10）的下端外表面固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种激光扫描截面仪辅助检测的灰分在线测量系统，其特征在于：所述卡槽（11）与海绵（12）之间设有固定胶，所述卡槽（11）的内表面通过固定胶与海绵（12）的上端外表面固定连接，所述定位螺栓（13）与轴承（14）之间设有焊接块，所述定位螺栓（13）的外表面通过焊接块与轴承（14）的内表面固定连接。

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