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原理与技术

工作原理 

灰斗内粉煤灰逐渐堆积形成粉煤灰分界面,粉煤灰分界面距离料位计安装位置越近,料位计显示值越大,距离越远,显示值越小。正常工作情况下,由MRD-AZY2214242系列料位计的前端部件探测器单元接收物料信号并转化成电信号,该电信号经过数据处理器单元显示物料信息,其工作原理如图6所示。

 


1.1 基础原理 

放射性在自然界广泛存在,人类对放射性认识从无到有,逐步加深,核武器、核电站是人类对核威力最常见的认识。核磁共振、PET、γ刀装置已经走进人类的生活,为人类健康服务。 

矿物质具有放射性,已为人类共识,比如,人类已经意识到石材中的放射性核素危害,进而?#36234;?#31569;材?#31995;?#25918;射?#36234;?#34892;了严格的限定。如GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》。

煤是一种矿物质,煤中放射性来自于伴生页岩中含有的铀、钍、钾等放射性核素。煤的燃烧产物分为气体成分与固体成分,气体成分以CO2为主,不含放射性。煤中含有的放射性自然富集于其固体燃烧产物,粉煤灰是煤燃?#23637;?#20307;产物的主要成分,对粉煤灰进行放射性γ射线测量是MRD系列仪表所遵循的科学原理。

γ射线因其呈?#34892;?#19981;带电荷(抗电磁干扰),穿透力强,成为探测的主要手段。γ射线与物质相互作用如图3所示。

  

1.2 技术路线(专利技术ZL 2008 1 0017274.6)

对γ射线进行测量是任?#25105;?#22871;γ射线测量仪表都具备的功能,对燃煤发电厂灰斗内粉煤?#19994;?#25918;射性测量,从而得出灰斗内料位状况是MRD-AZY221242系列料位计所要实现的目标。

MRD-AZY221242系列料位计的技术路线为首先将灰斗内的粉煤灰分界面近似为面状辐射体,利用核辐射场论对面状辐射体在灰斗中的位置进行解析,即可得到料位。

1.2.1 核辐射场论--面状辐射体及其解析数学模型

图4为空间中面状辐射体对其上空中某点P的γ场照射量?#23454;?#22270;示,所遵从的数学模型为:

 

图4为空间中面状辐射体对其上空中某点P的γ场照射量?#23454;?#22270;示,所遵从的数学模型为:


c为辐射体中放射性物质的含量;

k为辐射体发出γ射线的γ常数;

ρ为辐射体的密度;

μ为面状辐射体层上方空气对γ射线的线性有效吸收系数。

3.1.2.2 灰斗内的面状辐射体及其构成的数学模型

图5为一个灰斗的立体结构示意图,其中,

P点为料位计设备安装位置点;

H1H2H3H4为灰斗内的水平面且与P点处于同一平面,平面长度为2b,平面宽度为2a;

h1h2h3h4为灰斗内粉煤灰分界面(面状辐射体);

h为P点距离h1h2h3h4粉煤灰分界面之间的垂?#22791;?#24230;;

O1O2OO4为灰斗底部平面;

O点为灰斗倒四棱台结构几何顶点;

按照辐射场理论,将以上结构几何参数?#33539;ǎ?#21487;得到关于粉煤灰分界面与料位计安装点之间的垂?#22791;?#24230;h参数的数学模型:


 

MRD系列料位计的工作过程就是对该数学模型中h参数的解析过程。


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