KJ841礦用煤炭自然γ射線灰分測量系統

執行的主要標準

1. 煤礦安全規程        2011版
2. 選煤廠安全規程      AQ1010-2005
3. GB 3836.1-2008      爆炸性氣體環境用電氣設備，第1部分，通用要求；
4. GB 3836.2-2008      爆炸性氣體環境用電氣設備，第2部分，隔爆型 “d”；
5. GB 3836.4-2008      爆炸性氣體環境用電氣設備，第4部分，本質安全型 “i”；
6. GB474               煤樣的制備方法
7. GB475               商品煤樣采取方法
8. GB/T19494-2004      煤炭機械化采樣
9. GB/T3358.1-1993     統計學術語
10. EJ/T 1078-1998      γ輻射煤灰分測量儀
11. GB/T 19952-2005     煤炭在線分析儀測量性能評價方法

原理概述

經研究發現，巖石和土壤中均含有一定量的天然放射性元素（如鉀、釷和鈾等），煤碳也不例外，并且煤碳中的礦物質（灰分）比固定碳和揮發分含有更多的放射性元素，即煤碳發出的γ射線的粒子數量與其灰分的含量有關。因此，對于一定質量的煤碳，通過檢測其自身發出的γ粒子數量，結合重量等參數，經運算處理即可得到灰分含量。KJ841礦用煤炭自燃γ射線灰分測量系統既是運用上述原理，由煤流負荷檢測裝置（礦用隔爆型高精度電子皮帶秤）得到煤流瞬時負荷信號，由高效率、高靈敏度的礦用隔爆型煤炭自然γ射線灰分傳感器探測到γ射線的粒子通量，經主機快速運算，即可對煤炭的灰分含量進行在線測量，KJ841礦用煤炭自燃γ射線灰分測量系統已取得礦用產品安全標志可以在瓦斯礦井及煤塵有爆炸危險的場合使用。
 
 

結構特征與組成

KJ841礦用煤炭自燃γ射線灰分測量系統主要有礦用隔爆型煤炭自然γ射線灰分傳感器、環境輻射屏蔽體、礦用隔爆型數據傳輸分站、煤流負荷稱重檢測裝置、礦用隔爆兼本安型信號轉換器、礦用隔爆兼本安型網絡交換機、主機及灰分解析軟件等部分組成。主要結構組成示意圖如下所示：
 

1) 礦用隔爆型煤炭自然γ射線灰分傳感器。煤中灰分傳感器裝在環境輻射屏蔽體內，置于上、下皮帶中間，其雙導軌支架緊貼于上皮帶下側，皮帶上煤流發出的γ射線透過雙導軌之間的探測窗進入探測器內部，被轉換為電信號供分析儀處理。煤中灰分傳感器的核心器件如閃爍晶體、光電倍增管、高壓模塊等封裝在合金結構體內，不受振動、濕度的影響。傳感器的響應時間快，能量分辨率高。
2) 環境輻射屏蔽體。環境輻射屏蔽體在輸煤皮帶上方，是一個內嵌有防輻射合金塊的結構體，其具體外形尺寸取決于現場皮帶。環境輻射屏蔽體將待測煤流與外界環境隔離開，可有效地屏蔽外界99%的環境射線，排除環境本底射線影響，以便更高效地探測煤流發出的γ射線。
3) 礦用隔爆型數據傳輸分站。傳輸分站由嵌入式計算機、專用分站軟件、光纖以太網交換機、不間斷電源、本安轉換接口及防爆外殼組成，經特制的低阻抗信號電纜與礦用隔爆型煤中灰分傳感器相連，對原始探測數據進行分析、處理、計算。傳輸分站的顯示屏上實時顯示動態參數。傳輸分站的接口種類豐富：可引入煤流負荷稱重裝置的4~20mA負荷信號，得到探測煤流的瞬時負荷；可輸出4~20mA灰分信號，供自動控制系統使用；可輸出以太網光信號，與主機交互數據；并預留有一路在線水分儀接口，可接入水分信號計算熱值等。
4) 煤流負荷稱重裝置。煤流負荷稱重裝置包含有隔爆型稱重傳感器、秤架及隔爆型信號放大器等部件，是KJ841礦用煤炭自然γ射線灰分測量系統的必要組成部分，其采用懸浮式稱重結構，安裝于環境輻射屏蔽體下的皮帶輸送機上，目的在于所稱重的煤流區域與煤中灰分傳感器所探測的煤流區域為同一塊區域，以提高灰分測量的置信度。煤流負荷稱重裝置與射線能譜分析處理儀之間由專用信號電纜相連，傳輸煤流實時負荷信息，用于灰分計算。煤流負荷稱重裝置的計量精度為0.5級，可向用戶提供可信的產量信息。
5) 礦用隔爆兼本安型信號轉換器。信號轉換器將煤流負荷裝置的基帶信號轉換為以太網光信號，將產量信息上傳到主機，通訊距離可達10km。
6) 主機。主機以IPC工控機為硬件平臺，其配置為：3GHz，CPU、1TB，硬盤、4GB，內存、100M，網卡、DVD刻錄光驅、MOXA485通訊卡、21寸液晶顯示器等，并可根據需要外配打印機。
7) 灰分解析軟件。灰分解析軟件運行于主機上，解析傳輸分站上傳的核探測數據，計算灰分。該軟件可供用戶查詢、修改參數，提供實時和歷史曲線，生成數據報表，極大的方便了用戶的管理，提高了管理自動化水平。
8) 其他。根據用戶的具體需求，可外配LED顯示大屏現場顯示灰分、可引入在線水分儀信號，在線計算熱值、可輸出產量的噸脈沖信號，用于自動控制等。
 
 

單臺設備配置

結構與特點

4.1功能
1) 精確在線測量煤質灰分，可給出10秒、1分鐘，10分鐘，小時及累計灰分；
2) 精確在線測量煤流累積量；
3) 預留水分儀接口，與水分儀結合，準確測量煤流水分；
4) 依據灰分、水分數據，校準發熱量測量結果，得到更準確的燃煤發熱量數據；
5) 提供完善的報表信息，給出10秒、1分鐘，10分鐘，小時灰分報表統計，可供區間查詢；給出班產量、日產量報表統計、可供區間查詢；
6) 具有網絡功能，可接入企業局域網，實現網絡數據共享；
7) 預置8種煤質的特征譜線參數。
4.2特點
1) 無放射源：沒有輻射安全隱患，更安全；簡化了管理，不存在與放射源有關的任何管理，運行成本低。
2) 實時性強：可測得最短10秒有效灰分，遠優于有源灰分儀的實時性。
3) 適應性強：依據探測原理，灰分測量系統對灰分上限無限制的，對煤流量（面密度）無限制，適用于普通皮帶機、鋼絲芯皮帶機上煤灰分的測量。
4) 安裝簡單：模塊化設計，安裝簡便易行，整體結構防水、防振動。
5) 標定工作量少：可采用靜態標定法，現場標定時可停皮帶，只需靜態鋪煤，所以工作量相對于動態標定較少。
6) 全范圍檢測：對皮帶上煤流的全斷面進行灰分檢測，灰分數據更準確、更具有代表性。
7) 灰分產量一體化：由于是全范圍檢測，可提供準確的灰分的同時還能提供準確皮帶輸送機上煤流的產量數據。
8) 全功能：可引入煤炭水分含量數據，自動運算、實時給出煤的發熱量指標。