DD217027A1 - Verfahren und anordnung zur schichtdickenunabhaengigen gehaltsbestimmung an schuettgut bei schnell veraenderlicher schuetthoehe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur schichtdickenunabhaengigen Gehaltsbestimmung an Schuettgut auf einem Transportband trotz stark und schnell veraenderlicher Schuetthoehe, insbesondere zur Aschegehaltsbestimmung von Braunkohle, auf der Grundlage der Transmission bzw. Rueckstreuung von Quantenstrahlung mit zwei unterschiedlichen Energien. Die zur Erzielung eines vorgegebenen zaehlstatistischen Fehlers erforderliche Messzeit T wird in n Zeitintervalle ti, waehrend der die Flaechenmasseschwankungen des Messgutes vernachlaessigbar sind, zerlegt, nach jedem Zeitintervall ti werden die Impulsraten der beiden Messstrecken in bekannter Weise zum Messwert verknuepft und aufsummiert und nach Ablauf der Messzeit T nti wird aus den aufsummierten Messwerten der Gehalt der interessierenden Komponente ermittelt. Die Anordnung ist dadurch charakterisiert, dass die Impulszaehler bzw. Impulsdichtemesser auf sehr kurze Messzeiten bzw. Integrationszeiten eingestellt sind.

Description

Verfahren und Anordnung zur schichtdickenunabhängigen' Gehaltsbestlmmung bei schnell veränderlicher Schütthöhe .·

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur -_Λ schichtdiokenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgut auf einem Transportband trotz stark und schnell veränderlicher Schütthöhe, insbesondere zur Asehegehaltsbestimmung von Braunkohle·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur GehaltsbeStimmung an Zweikomponentensystemen, insbesondere zur Aschegehaltsbestimmung an Braunkohle auf Transportbändern, sind verschiedene Verfahren bekannt, die auf der Grundlage der Transmission von Quantenstrahlung beruhen· In der Regel werden zwei solche Meßstrecken, die mit unterschiedlichen Gammaenergien V--^; arbeiten, gekoppelt. Die bestehende Flächenmasseabhängigkeit der Zählrate z, der Meßstrecke mit der geringeren Quantenenergie E. (vorzugsweise 60 keV) wird durch Verknüpfung mit der Zählrate Z₂ , ider zweiten Meßstrecke eliminiert, wobei durch Wahl einer ausreichend hohen Gammaenergie E₂ (vorzugsweise 660 keV) sichergestellt wird, daß diese Zählrate nur fIachenmasseabhängig, nicht aber gehaltsabhängig ist (DD-WP 39 674; Jaderna Energie (Prag) 16 (1970) 272; DE-AS 26 48 434)· Die Verknüpfung der Zählraten erfolgt mittels analoger oder digitaler Schaltkreise gemäß der Gleichung:

Alu - /U₉ .Λ ^J

^{Λ /2} (

wobei z₀₁ und Z₀₂ die Zählraten in den beiden Meßstrecken bei Ab-

'.. , - Λ C¹Ln -λ η η r. . . - ' ' '

' ' ' ' ' ' ' . '. ' 2. " ' Wesenheit von Meßgut, d«, h, die sogenannten Leerbandzählraten bedeuten· Der. Wert von /U«.' ist für Zweikomponentensysteme mit den Gehalten c. und Cg der Komponenten A und B (mit O. + c-g ^β 1) eindeutig rait dem Gehalt der Komponente A verknüpft:

(2)

' /^UA " /^UB

Eine sinngemäße Übertragung auf Dreikomponentensysteme durch Einsatz einer dritten Meßstrecke mit einer ebenfalls abweiohenden Strahlungsenergie E~ ist möglich.

Der Mangel dieser Lösungen besteht darin, daß während der Meßzeit T_s die erforderlich ist, um eine ausreichende statistische Sicherheit der gemessenen Impulszahlen N^ und IT₂ und damit des Massenschwächungskoeffizienten Αϊ. zu sichern, sich insbesondere bei schnell laufenden (transportbändern die Flächenmasse jx ändert, so daß über exponentiell schwankende Zählraten gemittelt wird· Die Mittelung erfolgt wegen der in beiden Meßstrecken eingesetzten unterschiedlichen Quantenenergien über verschiedene Bereiohe der exponentiellen Transmissionskurven, so daß bei der Eliminierung der Flächenmasse gemäß Gleichung (1) ein beträchtlicher Fehler entsteht.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Genauigkeit bei GehaltsbeStimmungen an Schüttgut mit schnell veränderlicher Schütthöhe· ' :

Darlegung des Wesens der Erfindung ,

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur sehichtdickenunabhängigen Gehaltsbestimmung an Schüttgütern bei schnell veränderlicher Schütthöhe auf der Grundlage des Einsatzes von Quantenstrahlungstransmissions- bzw· -rückstreumeßstrecken anzugeben, bei denen der Einfluß der Schütthöhenschwankungen auf das Meßergebnis eliminiert bzw· vermindert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren "besteht darin,-daß die zur Erzielung eines vorgegebenen zählstatistischen Fehlers erforderliche Meßzeit T in η Zeitintervalle t^, in denen die Fläohenmasseschwankungen des Meßgütes vernachlässigbar sind, zerlegt wird, nach jedem Zeitintervall t.^ die Impulsraten der beiden Meßstrekken in- bekannter V/eise zum Meßwert (Massenschwächungskoeffizienten) verknüpft und die so erhaltenen Meßwerte aufsummiert werden und nach Ablauf der Meßzeit T = n*t. aus den aufsummierten Meßwerten der Gehalt der interessierenden Komponente ermittelt wird·

Die Länge der "Elementarzeiten" t.^ wird so gewählt, daß die Dikkenschwankungen des Meßgutes auf dem Transportband in dieser Zeit so gering bleiben, daß der bei der Verknüpfung der gemessenen Impulszahlen N.J und N₂ nach Gleichung (1) auftretende Fehler vernaohlässigbar ist· Das daraus gewonnene Ergebnis bezüglich des Gehaltes c^ ist jedoch wegen dieser kurzen Meßzeit t^ und der begrenzten Impulsratenbelastbarkeit der Detektoren mit einem erheblichen statistischen Fehler behaftet· Erst durch die Aufsummlerung der Zwischenergebnisse über die η Meßzeiten t. wird eine ausreichende statistische Sicherheit erreicht. Die Meßzeiten ta werden in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit des Meßgutes gewählt. Bei den üblichen Geschwindigkeiten der Transportbänder z. B· in der Braunkohlenindüstrie können Meßzeiten von £ 1.00 ms erforderlich sein·

Das für ein reines Zweikomponentensystem beschriebene Verfahren ist unter bestimmten Voraussetzungen auch auf Dreikomponentensy-Gteme anwendbar. Diese Voraussetzungen bestehen darin, daß entweder der Einfluß der dritten Komponente vernachlässigbar ist (^MQuasi-Zwelkoinp,onentensystenie") oder korrigiert werden kann, z. B, durch Einsatz einer dritten Meßstreoke mit einer von den beiden anderen Energien abweichenden Gammastrahlungsenergie E-·

Schließlich ist es auch möglich, nach jedem Meßzyklus mit der Meßzeit t_i eine Grenzwertkontrolle der gemessenen Impulszahlen dahingehend durchzuführen, daß die Argumente der.Logarithmen in der Verknüpfungsgleichung (1) Werte größer 1 annehmen. Ist das nicht der Fall, werden die Werte, eliminiert. Außerdem kann das

. ·. '-4

Ergebnis in geeigneter Weise markiert oder unterdrückt werden,' wenn eine vorgebbare Anzahl von Me 13 ay kl en durch diesen Grenzwert"» test verworfen wird·

Unter Umständen kann es sich erforderlich inachen, die Laufzeit des Transportbandes zwischen den beiden nacheinander angeordneten Detektoren bei der Verknüpfung der Impulszahlen zu berücksichtigen. In diesem Halle'wird der Rechenschältkreis entsprechend ausgelegt.

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus zwei Gammastrahlung^ transmissions- bzw. -rückstreuineßstrecken mit den Energien E. und Ep, einem Rechenschaltkreis und einer Anzeige- und/oder Ausgabevorrichtung und ist dadurch charakterisiert, daß .die..Zähler auf sehr kurze Meßzeiten eingestellt sind, während erst nach dem Rechenschaltkreis eine ausreichend große Zeitkonatante vorgesehen •1st. Anstelle der Zähler können auch logarithmische Impulsdichtemess'er eingesetzt werden, aber auch dann sind die Ausgänge der Impulsdichtemesser mit sehr kurzen primären Zeitkonstanten beauf- ; schlagt· Eine weitere mögliche Variante der Anordnung besteht da·-·, rln, daß anstelle der beiden Zähler bzw. Impulsdichtemesser ein einziger, energieproportional arbeitender Detektor und zwei Einkanalanalysatoren verwendet werden«. Vom Detektor werdenbeideGammastrahlungsenergien gemessen und mit Hilfe der Analysatoren elektronisch wieder getrennt·

Ausführungsbeispiel

Es soll der Aschegehalt von Braunkohle, die auf einem Transportband mit der Geschwindigkeit 5 m.s gefördert wird, bestimmt werden. Dazu werden zwei Gammatransmissionsmeßstrecken, die mit unterschiedlichen Energien arbeiten, eingesetzt. Die Meßstrecken bestehen jeweils aus einer unterhalb des Transportbandes angeordneten Strahlungsquelle (Am-241, E^ = 60 keV bzw. Cs-137, E₂ = 660 keV), einem oberhalb der Kohleschicht montierten Detektor und einem logarithinischen Impulsdichtemesser. Beide Meßstrecken werden hinter den Impulsdichtemessern durch einen Analogrechehkreis verknüpft. An den Ausgängen der Impulsdichtemesser liegen die sehr kurzen primären Totzeitkonstanten von 150 ms an. Der Analogschalt-

. . ' ' . .' . 5 ::

kreis ermittelt zunächst den Massenschwächungskoeffizienten gemäß Gleichung (i),;Diese Ergebnisse werden gespeichert und ü"ber-insgesamt 80 Meßzyklen auf summiert, Nach 12 s wird aus den auf summierten Massenschwächungskoeffizienten der mittlere'Aschegehalt c der Kohle für diese Zeit berechnet und ausgegeben·

Claims (4)

Erfindunflsanspruch

1, Verfahren zur schichtdickenunabhängigen Gehalts"beStimmung an Schüttgut "bei schnell veränderlicher Schütthöhe auf der Grundlage der !Transmission oder/und Rückstreuung von- C^uant ens tr ah~ lung mit zwei unterschiedlichen Energien, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzielung eines vorgegebenen zählstatistischen Fehlers erforderliehe Meßzeit T in η Zeitintervalle t,, während der die Flächeemasseschwankungen des Meßgutes vernachlas sigbar,sind, zerlegt wird, nach jedem Zeitintervall t.^ die Impulsraten "bzw.· die Logarithmen der Impulsraten der beiden Meßstrecken in "bekannter Weise zum Meßwert, verknüpft und die so ermittelten Werte aufsummiert werden und nach Ablauf der -Meßzeit T = nt. aus den aufsummierten Meßwerten der Gehalt der interessierenden Komponente ermittelt wird.

2» 'Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Meßzyklüs mit der Ifeßzeit t^ geprüft wird, ob die Argumente der Logarithmen in der Verknüpfungsgleichung der Impulsraten sum Massenschwächungskoeffizienten Werte größer 1 annehmen·

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, "bestehend aus zwei Gammstrahlungstransmissions- "bzw. -rückstreumeßstrecken mit den Energien E. und E«, einem Rechenschaltkreis und einer Anzeige- und/oder Ausgabeeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die impulszähler bzw. Impulsdichtemesser auf sehr k;urse MePseiten bzw. Integrationszeiten eingestellt sind, während erst nach dem Reohenschaltkreis eine fUr die statistische Sicherheit der Messung ausreichende große Zeitkonstante angewandt wird* .

4. Anordnung nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbzw* Integrationszeiten in der Größenordnung von 5 100 ms liegen.