ZZ-89系列Gamma射线煤灰分仪简要说明

ZZ-89系列射线煤灰分仪简要说明ZZ-89系列射线煤灰分仪简要说明说明书之二清华大学工程物理系2007年7月目 录第一章 用途和主要特点.3第二章 主要技术指标.4第三章 工作原理.5第四章 煤灰分仪的测量精度、稳定性与重复性.64.1 测量精度.64.2 稳定性.64.3 重复性.6第五章 组成部分简介.75.1 ZZ-89A型的组成.75.2 ZZ-89B型的组成.85.3 ZZ-89 C、D型的组成.9第六章 产品成套性说明.106.1 ZZ-89型的成套性.106.2 ZZ-89B型的成套性.106.3 ZZ-89 C、D型的成套性.11第七章 安装与调试.127.1 ZZ-89 A、C、D型的安装.127.2 ZZ-89B型的安装.127.3 煤灰分仪的调试.12第八章 放射性安全.13附录一 ZZ-89型射线灰分仪订购指南.14附录二 ZZ-89A型产品简介.16附录三 ZZ-89B型产品简介.18附录四 ZZ-89C型产品简介.20附录五 ZZ-89D型产品简介.22第一章 用途和主要特点ZZ-89A、C、D型在线式射线煤灰分仪是专门用于煤输送带上煤灰分值的测量、显示、储存、打印的设置，是核技术与微机技术相结合的产品。而ZZ-89B型扫描式射线煤灰分仪是专门用于快速测量煤样品灰分值，具备显示、储存、打印等功能的装置。以上仪器的主要特点如下： (1)快速。A、C、D型在线式仪器：数据取样时间约60毫秒，连续测量输送带上煤的灰分，可给出1分钟、10分钟、1小时等不同时间间隔煤灰分对重量加权的平均值。B型扫描式仪器：从安放样品到给出结果只需57分钟。 (2)对样品的颗粒度无严格限制。(3)煤的水分变化对测量结果影响可以忽略。水分变化1%，只引起灰分测量值变化0.05wt%。(4)测量是无接触的，不会影响正常工艺过程。(5)安装方便。各型在线式仪器要求传送带上煤流混和均匀，无需严格成形、刮平，没有垂直偏析现象。(6)操作简单，使用人员学习很短时间便能掌握。(7)安装环境要求一般，容易达到。这种仪表在煤矿、选煤厂、焦化厂、钢铁厂、电厂等企业使用，可以用于指导生产，可以用于流程质量控制，也可以用于产品质量监督，均能产生显著的经济效益。第二章 主要技术指标1.煤灰分的测量精度：对精煤好于0.5wt%。2.输送带的适应范围：带速2米/秒以下要求煤输送皮带上煤样厚度(射线束位置)5cm。3.A、C、D型在线式仪器灰分仪：连续显示灰分值。B型扫描式仪器：响应时间为5-7分钟（从煤样开始测量到显示结果）。4.煤水分适应情况：水分变化1%，灰分测量值变化0.05wt%。5.稳定性：连续测量100小时标准测块，任一测量值与平均值的最大偏差不会超过0.5wt%。6.A、C、D型在线式仪器煤灰分仪显示功能：1分钟、15分钟、1小时，任意指定时间的灰分对煤流量加权的平均值。7.煤灰分测量结果储存和查询：24小时连续使用情况下可存储若干年数据。随时可以查询。8.煤种适应范围：不限，但对各种煤需分别标定。9.显示：除计算机屏幕显示外，在距离煤输送带为任意距离的任何地点均可安装数码灰分显示仪，以数码形式显示灰分。10.打印：凡是屏幕上显示的查询结果，都可打印输出。11.通讯：按照提出的要求，可将灰分值输送到任何地点。12.A型安装位置：控制室仪表柜与现场之距不超过200米，更长需采取特殊措施。13.环境要求：(1)A、C、D型在线式仪器的C形架环境温度：-550相对湿度：90%以下(2)在线型仪器的控制室仪表柜，都要求有空调和一定防尘措施。14.电源要求： (1)背电箱：(甲)三相交流380V(110%)，50Hz，1000VA； (乙)单相交流220V(110%)， 50Hz，1000VA；(2)控制室仪表柜：单相交流220V(110%)，50Hz，1000VA； (3)B型仪表柜：单相交流220V(110%)，50Hz，1000VA。第三章 主要工作原理ZZ-89系列煤灰分仪采用双能量射线透射方案，使镅-241(241m)的低能射线和铯-137(137Cs)的中能射线透过被测的煤。其中低能射线的减弱取决于煤的灰分值和煤层厚度，中能射线的减弱只取决于煤层厚度，与煤的灰分值无关。采用闪烁探头把透过煤层的两种能量射线转变成为两种不同的电信号，两种电信号的强弱变化，包含了煤灰分值和煤层厚度两种信息。利用电信号分析电路和微计算机可以计算出煤灰分值和煤层质量厚度。这两个数据随被测煤而变，结合微机的分析、计算、储存、显示、打印等功能，不仅可以定时显示，用于控制生产流程或指导生产，而且可以根据需要随时查询、了解任何时间段的煤灰分的变化情况。A、C、D型在线式灰分仪的测量传感器部分安装在煤输送带边上，只要输送带开动，本仪表立即自动测量煤的灰分值。B型扫描式仪器灰分值在采样后，把经过大致破碎的煤装入一个样品桶，放在灰分仪的扫描平台上测量。约需5-7分钟，即有煤灰分的测量结果输出。工作人员的任务只是更换桶中煤样。第四章 煤灰分仪的测量精度、稳定性与重复性4.1 测量精度测量精度主要取决于以下几个误差：计数的统计误差(测量时间超过10分钟可以忽略)；测量系统本身的偶然误差小于0.2wt%；常规灰分化验过程中的偶然误差，比对实验时能控制它为0.2wt%左右；煤灰中元素组成的随机变化，尤其是铁含量变化引起的误差。其中最后一个因素是误差的主要来源。对精煤，当煤灰中FeO含量增加或减少1%，将引起灰分值测量值误差约为0.7wt%。经过多次比对实验表明，对低灰分的精煤，测量精度好于0.5wt%；对高灰分的原煤，测量精度一般好于1wt%。 4.2 稳定性对灰分值固定的测量对象，取八小时内连续测量的“10分钟灰分”值，全部值与任一个“10分钟灰分”值的最大偏差值不会超过0.5wt%。4.3 重复性这是B型快速灰分仪的重要指标。多次操作的重复性的定义是对同一个煤样，多次重新装桶测量所测得的一系列灰分值的均方差。这一指标反映单次测量结果的可信度，它取决于样品桶中煤能够以同等机会被束扫视到的程度。ZZ-89B型灰分仪依仗灰分动态测量关键技术，实现束对几乎全部煤样扫描测量，所以多次操作重复性好，均方差只有0.20wt%左右。第五章 组成部分简介5.1 ZZ-89A型的组成ZZ-89A型射线灰分仪的组成部分为：(1)C形架；(2)控制室仪表柜； (3)控制室壁挂接线箱；(4)LED数字式灰分显示仪； (5)打印机（选件）。下面分别予以说明。背挂配电箱 电电 电 箱 探头箱立柱旋转架体放射源罐动力箱短固定腿长固定腿 位置传感器C型架简图(1)C形架 它的组成部分如“C型架简图”所示。(2)控制室仪表柜它的组成部分如“控制室仪表柜简图”所示。控制室仪表柜简图它要求安装在较为清洁的房间内，通常，它远离煤输送带，也即远离C形架和现场仪表柜约数十米或数百米。(3)壁挂式接线箱 它的组成部分如“挂壁式接线箱简图”所示。它的功能是将从背挂配电箱来的电缆与来自控制室仪表柜的电缆在此箱内的接线端子排上连接。它通常总是挂在控制室的墙上。壁挂式接线箱简图(4)数字式灰分显示仪数字式灰分显示仪(5)打印机(选件)(6)连接电缆共32条5.2 ZZ-89B型的组成 ZZ-89B型射线灰分仪由两大部分组成，一部分是仪表柜，这与ZZ-89A型的控制室仪表柜绝大部分是相同的，可参阅5.1节有关内容。另一部分是X-Y双向扫描探测箱。因为这两部分通常靠的很近，不需要较长的电缆和LED数字式灰分显示仪，所以一般不采用壁挂式接线箱，连接电缆与电缆插头连成一体插在电缆插头座上。5.3 ZZ-89C、D型的组成 ZZ-89C、D型相比于A型的不同之处在于它们将A型控制室仪表柜中的灰分仪主机功能集成到了C、D型的配电箱中，从而将C形架测量的数据进行就地处理，而不是经过壁挂箱转接到控制室仪表柜中，所以C、D型不包含挂壁箱。再一点就是，一台电脑最多可以控制20台C、D型灰分仪主机，这样就无需像A型那样，给每一台灰分仪都配置一台工控机了，而净化电源也被移到背挂配电箱中，于是就没有了控制室仪表柜，取而代之的是一台放在控制室中以工控机为主机的PC机。 而C、D型之间的区别在于前后C形架可旋转而后者不能，在组成上几乎是一样的，只不过D型将与C形架控制有关的功能屏蔽掉了。第六章 产品成套说明6.1 ZZ-89A型的成套性(一)在线式射线，灰分仪专用计算机程序(二)C形可旋转探测架，内含： (1)专用闪烁探测器； (2)放射源及其屏蔽准直铅罐； (3)恒温加热筒及恒温控制器； (4)反射式光耦定位器2只； (5)驱动电机(250W)和减速器； (6)校验用标准测块及其扫灰器； (7)接线箱。(三)背挂配电箱，内含： (1)A型驱动控制电路板； (2)12V，+5V开关电源； (3)交流接触器等各种电器。(四)控制室仪表柜，内含： (1)净化电源； (2)专用稳峰电路板； (3)专用高压电路板； (4)探头温度指示仪； (5)PC-486工控计算机； (6)计算机专用接口板； (7)打印机(选件)； (8)12V，5V开关电源。(五)电缆(1)高压同轴电缆200m； (2)信号同轴电缆200m； (3)14芯通用电缆200m； (4)双芯电源线200m； (5)10芯通用电缆200m(选用)； (6)当布线距离大于200m时有中间接线盒及相应的延长电缆(特殊选用)。(六)控制室壁挂式接线箱(七)LED煤灰分数字显示仪(八)阵列式显示屏(选用) 6.2 ZZ-89B型的成套性(一)X-Y双向扫描探测箱，包含：(1)专用闪烁探测器； (2)放射源及其屏蔽准直铅罐； (3)恒温加热筒及恒温控制器； (4)反射式光耦定位器7只； (5)扫描电机驱动板； (6)扫描机械传动装置；(7)扫描驱动电机2台。(二)仪表柜，内含： (1)净化电源； (2)专用稳峰电路板； (3)专用高压电路板； (4)探头筒温度指示仪； (5)PC-486工控计算机； (6)12V，5V开关电源； (7)打印机(选件)； (8)扫描驱动电路板；(9)计算机专用接口板。6.3 ZZ-89 c、d型的成套性(一)在线式射线，灰分仪专用计算机程序(二)C形可旋转探测架，内含： (1)专用闪烁探测器； (2)放射源及其屏蔽准直铅罐； (3)恒温加热筒及恒温控制器； (4)反射式光耦定位器2只； (5)驱动电机(250W)和减速器； (6)校验用标准测块及其扫灰器； (7)接线箱。(三)背挂配电箱，内含： (1)C(D)型驱动控制电路板； (2)12V，+5V开关电源；(3)交流接触器等各种电器；(4)净化电源及稳峰器。(四)配套电缆(五)LED煤灰分数字显示仪(六)7188E串行接口及RS232/422接口转换器第七章 安装与调试7.1 A、C、D型灰分仪的安装安装的详细过程和要求请参阅安装和维护说明书。厂方在安装中需要做的主要工作是：(1)选定C形可旋转探头架的安装位置；(2)改造输煤皮带架，使得探测器箱和放射源铅罐能转入和转出煤输送带；(3)采取措施，使被测煤流混和均匀，并使煤流厚度大于5厘米，最好能大于10厘米，以保证灰分测量准确；(4)铺设由C形探头架安装点到现场仪表柜，然后再到控制室仪表柜的长电缆，为保护电缆和防止电源干扰，电缆要求穿以2英寸铁管。7.2 B型灰分仪的安装对B型灰分仪，厂方应提供一个适当的测量场所，地点选定时应考虑测量煤样提供和回收方便。(1)安放B型灰分仪的工作间要求有空调，有防尘措施。(2)提供煤样准备间，与灰分仪工作间隔开。(3)煤样准备间最好有能破碎样品使颗粒度达到13要求的小破碎机。7.3 煤灰分仪的调试煤灰分仪利用射线与物质相互作用来测定煤灰分，是间接测量方法。而且其结果受煤中元素相对组成变化影响。所以灰分仪必须在使用现场进行刻度和比对，以便与按定义制定的常规的灼烧法结果一致。详细过程和要求参看刻度和比对说明书，厂方需配合的主要工作有：(1)提供系列标准煤样10对，供刻度A值之用：从实际待测煤流中取4对煤样；其余煤样灰分值，均匀分布在上述4对煤样的两边，相互灰分值级差1wt%，这样最大灰分与最小灰分相差约68wt%，能复盖待测煤灰分变化范围；每个煤样包装袋上应标明编号及准确的化验灰分值；要求煤样的元素组成基本相同，即来自同一种煤；不允许用ZnCl2浮沉法制取低灰分煤样。(2)组织比对实验，负责采样和缩分制样、化验工作。(3)根据本厂生产实际情况，制定常规比对方法，以保持测量结果准确。第八章 放射性安全1.ZZ-89型射线煤灰分仪采用两种密封放射源，参数如下：放射源放射性活度能量137Cs3.7Bq (10mCi)662keV241Am 3.7Bq（100mCi）60keV北京市卫生防护所于1992年4月3日专门对放射源铅屏蔽室的安全防护性能进行了测量鉴定。鉴定结果认为：屏蔽效果良好，在正常工作状态时在铅室附近(避开准直孔出线方向)的作业人员的剂量不会超过GB4792-84中规定的公众个人剂量限值。所以ZZ-89型射线煤灰分仪，对放射性屏蔽防护是足够安全的。2.根据1989年10月24日国务院44号令颁发的放射性同位素与射线装置的放射防护条例精神，为确保安全，请采用射线煤灰分仪的单位注意做到以下几点：(1)设备运交、安装前，到当地卫生公安部门办理放射源使用许可证，并把许可证复印件邮给提供单位。(2)若设备用汽车运输，须在出发前一周把车号、司机和押车人员姓名书面通知，以便预先代办放射源运输许可证。(3)重视放射源保管，严防丢失；应指定专人负责，定期检查。(4)暂时不用时，应在可靠地点锁存，并定期检查。(5)长期不用时，应向卫生、公安部门注销并送回原提供单位，或按卫生公安部门意见处理，不能自行处理。(6)万一丢失，必须向当地卫生、公安部门报告，并组织查找。附录一 ZZ-89型射线灰分仪订购指南一、订购指南1.咨询及售前培训您若欲了解射线灰分仪的情况，可随时给我们来函，来电或来人，我们将详细解答；若您在订货前想进一步了解产品的使用和操作情况，那么，您可以直接到清华大学工物系馆，我们备有成套设备供您操作，或介绍您到就近的用户单位进行现场参观。2.订货您若欲订购ZZ-89型射线灰分仪，先请您根据自己企业的情况，详细填写技术资料表，填好后寄给我们，我们收到技术资料表后将会与您具体联系，可以来函、来人或由我们派技术人员去您单位实地考察、协商并签订正式合同。3.办理许可证合理签订后，你们应立即向当地卫生防疫站和公安部门办理“使用放射源许可证”，并尽快将该证明的复印件邮给我们，以便及时发货。二、服务指南1.使用人员培训仪器能否服务于生产，发挥经济效益，除产品本身技术指标和性能能满足生产需要外，使用人员能否正确操作和做好日常维护管理，也是至关重要的，考虑到ZZ-89型煤灰分仪是核技术和计算机相结合的高科技产品，为此，我们希望用户在订货后即能指定具有大专以上且专业比较对口、责任性较强的专门操作管理人员，在设备运行安装前来我校进行安装前的培训，并在安装过程中和我们的技术人员进行密切配合，完成现场培训，以便使专门操作人员能真正掌握。2.指导安装合同签订后请用户及时做好安装前的准备工作。准备工作完成后，通知我们派技术人员前去指导安装调试；指导安装调试时，请用户单位有关人员在我方技术人员指导下进行工作。3.保修我们的产品，自安装调试合格，双方签字之日起保修一年，或自发货之日起(以发货单为凭)15个月内保修一年。保修期满后，我们仍负责维修，但酌情收费。保修期内，确属产品本身质量问题，免费修理，若由于用户方面责任而造成的损失，费用应由用户承担。4.放射源的回收和更换本仪器所用的放射源，半衰期长达485年，不存在使用中途因放射源活度不够而需要更换的问题，所用放射源，半衰期长达30年，可能使用十余年后需要更换；当放射源因活度不够不能满足使用要求而需要更换时，或因仪器长期不用，放射源需要我们回收时，请用户事先与我方联系，并向当地卫生、公安部门办理必要手续后，将放射源送回，由我们协助处理。三、合同的签订为了维护您的利益和更好地为您服务，请您在订货前了解以下销售条例：1.填写技术资料表在正式销售合同签订前，用户应填写技术资料表，详细提供有关参数，安装条件等。填好的技术资料经用户盖章后，将与销售合同一起装入用户档案。2.付款方式买方到款情况直接影响产品的发货时间和技术服务进度。方式一，合同一经正式盖章生效，买方先付50%定金，收到货后再付40%货款，余款由我方派出安装调试人员带回。方式二，合同正式生效，买方应将90%到全部货款先汇入我方帐号，或带上述数额的汇票来我处自行提货，余款由我方派出的安装调试人员带回。3.交货方式一般交货期为合同正式签订且我方收到定金后三个月。买方应在约定提货时间起十日内提货，过期不提，我们有权将货先提供给其它厂家。如委托我方发货，则我方将按合同约定如期办理货物托运，若由于予交款未到，或放射源许可证未到而延误发货，我们不负违约责任。如委托我方发货，则应在合同上说明包装费、托运费、保险费由需方负担。附录二 ZZ-89A型产品简介ZZ-89A型在线式测灰仪推广应用已经有15年的历史，期间不断更新改进，已经推广应用了100余套，该设备广泛应用于洗煤厂和煤矿。该系统采用DOS操作系统，一台工控计算机带一套测量设备，目前是非常成熟稳定的。一、性能 测量精度煤的种类测量精度非重介选煤工艺的精煤（灰分15）好于0.5低灰分原煤（灰分25%）好于1.0高灰分原煤（灰分45%）好于1.5%重介质选煤工艺的精煤，若残介量波动1.0公斤介质/吨可达0.6重介质选煤工艺的精煤，若残介量波动2.0公斤介质/吨可达0.8 输送带：要求输送皮带上煤层质量的厚度（射线束位置）应大于2.5g/cm2； 水分影响：水分变化1，灰分测量值一般变化约0.05（与煤种有关）； 稳定性：连续测量24小时标准块，任一“10分钟灰分”测量值与平均值的最大偏差不超过0.5%。二、功能 提供1分钟、10分钟、1小时累计灰分的显示； 提供10分钟、小时、日、月以及区间灰分的查询； 提供煤流累计重量的显示与查询； 两路420mA电流输出灰分信息； 自动清扫放射源铅罐表面积灰； 自动对仪器和放射源的慢漂移变化进行校正； 在远处接LED灰分显示仪，及时显示灰分数据； 中文界面，操作简单，有多种参数可根据用户情况和要求设置； 可以保持所有的原始数据以供查询； 自动根据皮带运行状况和皮带上煤流状况来决定灰分仪的工作状态； 可以存储多种煤种，数量没有严格的限制； 采用防水设计； 射线探测器内主装有恒温加热器，有效防止低温和潮湿的影响。 附录三 ZZ-89B型产品简介特点: ZZ89B型离线扫描式辐射煤灰分仪具有独特的射线束对煤样作扫描测量的专利技术，确保煤样的绝大部分都被等权重地测量，因此即使灰分分布很不均匀的煤样，一次测量的可信度也很好，大大方便了实际使用。对每个煤样，作多达20次以上重新装桶测量，用所得结果的均方根误差，来衡量多次操作重复性的好坏。ZZ89B型离线扫描式辐射煤灰分仪对一般煤，重复测量结果的均方根误差约为0.2，比没有扫描测量技术的定点测量约好3倍。性能: 测量精度 煤的种类测量精度非重介选煤工艺的精煤（灰分15）好于0.5低灰分原煤（灰分25%）好于1.0高灰分原煤（灰分45%）好于1.5%重介质选煤工艺的精煤，若残介量波动1.0公斤介质/吨可达0.6重介质选煤工艺的精煤，若残介量波动2.0公斤介质/吨可达0.8 采样量：大于5千克，小于15千克 ； 水分影响：水分变化1，灰分测量值一般变化约0.05（与煤种有关） ； 稳定性：连续测量24小时标准块，任一“10分钟灰分”测量值与平均值最大偏差不超过0.5%； 重复性：同一样品多次测量，结果的均方根误差约为0.2 ； 辐射安全性：放射源铅罐品比效果良好，保证个人剂量原地于国家GB4792-84对定的水平，适于室内应用。功能: 复杂制样，35分钟即可测得样品灰分； 提供详细的历史灰分测量数据查询功能； 自动清扫放射源铅罐表面的积灰； 自动对仪器和放射源的慢漂移变化进行校正； 可选在远处连接LED点阵显示屏，循环心事不同煤种的灰分测量数据； 可以存储多种煤种，数量没有严格的限制； 射线探测器内装有恒温加热器，有效防止低温和潮湿的影响。附录四 ZZ-89C型产品简介ZZ-89C型在线式测灰仪是新一代测灰仪,采用超大规模集成电路FPGA集成芯片和模块化计算机，大大缩小电路尺寸，使得灰分计算与电路控制模块能够安装在现场，然后通过数字通信与控制室的计算机连接，在该计算机上显示、存储灰分数据。独特功能 超大规模集成电路FPGA集成芯片，模块化计算机 ； 测量信号现场处理，数字信号远距离传输 ； Windows2000服务器版本，一台工控机最多可以带20套灰分仪主机 ； 测量系统时时监测运行关键参数，且关键参数软件可调 ； 利用网络，远程管理，进行煤种参数标定，查询测量数据 ； 远程故障判断、维修、软件升级。技术指标 测量精度煤的种类测量精度非重介选煤工艺的精煤（灰分15）好于0.5低灰分原煤（灰分25%）好于1.0高灰分原煤（灰分45%）好于1.5%重介质选煤工艺的精煤，若残介量波动1.0公斤介质/吨可达0.6重介质选煤工艺的精煤，若残介量波动2.0公斤介质/吨可达0.8 输送带：要求输送皮带上煤层质量的厚度（射线束位置）应大于2.5g/cm2；