原理與技術

工作原理 

灰斗內粉煤灰逐漸堆積形成粉煤灰分界面,粉煤灰分界面距離料位計安裝位置越近,料位計顯示值越大,距離越遠,顯示值越小。正常工作情況下,由MRD-AZY2214242系列料位計的前端部件探測器單元接收物料信號并轉化成電信號,該電信號經過數據處理器單元顯示物料信息,其工作原理如圖6所示。

 


1.1 基礎原理 

放射性在自然界廣泛存在,人類對放射性認識從無到有,逐步加深,核武器、核電站是人類對核威力最常見的認識。核磁共振、PET、γ刀裝置已經走進人類的生活,為人類健康服務。 

礦物質具有放射性,已為人類共識,比如,人類已經意識到石材中的放射性核素危害,進而對建筑材料的放射性進行了嚴格的限定。如GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》。

煤是一種礦物質,煤中放射性來自于伴生頁巖中含有的鈾、釷、鉀等放射性核素。煤的燃燒產物分為氣體成分與固體成分,氣體成分以CO2為主,不含放射性。煤中含有的放射性自然富集于其固體燃燒產物,粉煤灰是煤燃燒固體產物的主要成分,對粉煤灰進行放射性γ射線測量是MRD系列儀表所遵循的科學原理。

γ射線因其呈中性不帶電荷(抗電磁干擾),穿透力強,成為探測的主要手段。γ射線與物質相互作用如圖3所示。

  

1.2 技術路線(專利技術ZL 2008 1 0017274.6)

對γ射線進行測量是任何一套γ射線測量儀表都具備的功能,對燃煤發電廠灰斗內粉煤灰的放射性測量,從而得出灰斗內料位狀況是MRD-AZY221242系列料位計所要實現的目標。

MRD-AZY221242系列料位計的技術路線為首先將灰斗內的粉煤灰分界面近似為面狀輻射體,利用核輻射場論對面狀輻射體在灰斗中的位置進行解析,即可得到料位。

1.2.1 核輻射場論--面狀輻射體及其解析數學模型

圖4為空間中面狀輻射體對其上空中某點P的γ場照射量率的圖示,所遵從的數學模型為:

 

圖4為空間中面狀輻射體對其上空中某點P的γ場照射量率的圖示,所遵從的數學模型為:


c為輻射體中放射性物質的含量;

k為輻射體發出γ射線的γ常數;

ρ為輻射體的密度;

μ為面狀輻射體層上方空氣對γ射線的線性有效吸收系數。

3.1.2.2 灰斗內的面狀輻射體及其構成的數學模型

圖5為一個灰斗的立體結構示意圖,其中,

P點為料位計設備安裝位置點;

H1H2H3H4為灰斗內的水平面且與P點處于同一平面,平面長度為2b,平面寬度為2a;

h1h2h3h4為灰斗內粉煤灰分界面(面狀輻射體);

h為P點距離h1h2h3h4粉煤灰分界面之間的垂直高度;

O1O2OO4為灰斗底部平面;

O點為灰斗倒四棱臺結構幾何頂點;

按照輻射場理論,將以上結構幾何參數確定,可得到關于粉煤灰分界面與料位計安裝點之間的垂直高度h參數的數學模型:


 

MRD系列料位計的工作過程就是對該數學模型中h參數的解析過程。


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