专利名称：一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法
一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法本发明涉及无源核子料位测量技术领域，具体的说是一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法。在化工、冶金、煤炭、电力等行业，在输送物料的过程中，经常需要测量料斗、料仓中的料位。现有利用伽玛射线测量物位的方法主要有两种一种是传统的带放射源的核子料位计，如国内专利CN202230393公开的一种自动料位控制装置，其实质是利用左右相互对 称的伽马射线柱对料位仓中的料位进行测量；另一种则是不带放射源，利用被测物料和环境的天然的伽玛射线测量物位的无放射源核子料位计，简称无源核子料位计，无源核子料位计使得不用放射源而只是利用被测物料自身的伽玛放射性和被测容器所在环境中的伽玛放射性实现非接触测量物位变得简单有效和可行，使得原本需要使用核子料位计的领域被无源核子料位计取代，大大减少了放射源的使用数量，免去了高昂的放射源管理成本，降低了辐射风险。根据料位测量的报警模式又可将无源核子料位计分为开关式和连续式两种形式。开关式无源核子料位计是只能分辨物料高度是否达到设定位置、并输出开关信号的物位计，即料满报警和料空报警，开关式料位报警是指开关式料位计的报警点和报警解除点的确定方法，根据工况测量需求不同，有的需要料满时报警，有的需要料空时报警。对于开关式无源核子料位计来说，开关点的确定是料满及料空报警的依据，因此其准确性非常关键，但现有技术中鲜有对开关点精准确定的方法。
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种可精准确定开关式无源核子料位计开关点的方法。为实现上述目的，设计一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，包括确定料满报警开关点和确定料空报警开关点的测量装置，其特征在于确定料满报警开关点的方法采用直接回差法，包含以下步骤(a)将开关式无源核子料位计安装在选定位置，使其安装高度符合报警的高度要求，安装方向要使得其中的伽玛马射线探测器能探测被测物料和被测容器的伽玛射线强度；(b)确定料位已经在允许的最低可信度下到达设定位置时，测量伽玛射线强度，得到计数率均值Nh ；(C)确定料位已经在允许的最低可信度下低于设定位置时，测量伽玛射线强度，得到计数率均值NI ；Cd)在Nh>Nl时，当测量到的伽玛射线强度值大于等于Nh，无放射源的核子料位计发料满报警；当测量到的伽玛射线强度值小于等于NI，无放射源的核子料位计解除料满报警；(e)在Nh〈Nl时，当测量到的伽玛射线强度值小于等于Nh，无放射源的核子料位计发料满报警；当测量到的伽玛射线强度值大于等于NI，无放射源的核子料位计解除料满报警。确定料空报警开关点的方法采用直接回差法，包含以下步骤(a)将开关式无源核子料位计安装在选定位置，使其安装高度符合报警的高度要求，安装方向要使得其中的伽玛马射线探测器能探测被测物料和被测容器的伽玛射线强度； (b)确定料位已经在允许的最低可信度下低于设定位置时，测量伽玛射线强度，得到计数率均值NI ；(C)确定料位已经在允许的最低可信度下高于设定位置时，测量伽玛射线强度，得到计数率均值Nh ；(d)在Nh>Nl时，当测量到的伽玛射线强度值小于等于NI，无放射源的核子料位计发料空报警；当测量到的伽玛射线强度值大于等于Nh，无放射源的核子料位计解除料空报警；(e)在Nh〈Nl时，当测量到的伽玛射线强度值大于等于NI，无放射源的核子料位计发料空报警；当测量到的伽玛射线强度值小于等于Nh，无放射源的核子料位计可以解除料空报警。确定料满报警开关点的方法由移动定位法替代直接回差法，包含以下步骤(a)将开关式无源核子料位计安装在选定位置，使其安装高度符合报警的高度要求，安装方向要使得其中的伽玛马射线探测器能探测被测物料和被测容器的伽玛射线强度；(b)保持容器内料位不变，将开关式无源核子料位计从容器顶部开始逐步向下移动，在相同间隔距离的各个位置测量伽玛射线强度，得到逐渐变化的一组数据；(C)相邻数据差异最大，则较大数据对应的测量位置就是实际料位，在测得的实际料位处按照直接回差法，得到料满报警和解除料满报警的数据；(d)将开关式无源核子料位计安装回选定位置，用确定的数据做为料满报警和解除料满报警的依据。确定料满报警开关点的方法由参考定位法替代直接回差法，包含以下步骤(a)在被测容器附近环境辐射相似处，选择可以确定料位的、装同一种物料的、相似容器，并将开关式无源核子料位计安装在与被测容器的测量位置相似的位置；(b)再用直接回差法得到料满报警和解除料满报警的数据；(C)将开关式无源核子料位计安装回被测容器的选定位置，用刚才确定的数据做为料满报警和解除料满报警的依据。确定料空报警开关点的方法采用由移动定位法替代直接回差法，包含以下步骤(a)将开关式无源核子料位计安装在选定位置，使其安装高度符合报警的高度要求，安装方向要使得其中的伽玛马射线探测器能探测被测物料和被测容器的伽玛射线强度；
(b)保持容器内料位不变，将开关式无源核子料位计从容器顶部开始逐步向下移动，在相同间隔距离的各个位置测量伽玛射线强度，将得到逐渐变化的一组数据；(C)相邻数据差异最大，则较大数据对应的测量位置就是实际料位，在此位置，按照直接回差法，得到料空报警和解除料空报警的数据；(d)将开关式无源核子料位计安装回选定位置，用刚才确定的数据做为料空报警和解除料空报警的依据。确定料空报警开关点的方法采用由参考定位法替代直接回差法，包含以下步骤(a)在被测容器附近环境辐射相似处，选择可以确定料位的、装同一种物料的相似容器，并将开关式无源核子料位计安装在与被测容器的测量位置相似的位置；(b)再用直接回差法得到料空报警和解除料空报警的数据；(C)将开关式无源核子料位计安装回被测容器的选定位置，用刚才确定的数据做 为料空报警和解除料空报警的依据。所述移动定位法适用于能确定被测容器内有一半左右的物料的情况。所述参考定位法适用于所有情况，包括不能确定实际的料位是否已经达到安装位置，也包括不能确定被测容器内有足够的物料的情况。所述的数据指开关式无源核子料位计测量到的伽马射线强度值。本发明与现有技术相比，弥补了现有技术的空白，提供了适用于开关式无源核子料位计的开关点确定方法，为准确发出料满及料空警报提供坚实基�。痉⒚魈岢鲋苯踊夭罘�、移动定位及参考定位法三种可依实际测量情况相互替换的方法，既增加了用户测量时依实际测量情况的选择性，又可作为检验方法提高数据的可信度。图I为本发明涉及的无源核子料位计内部硬件结构示意图；图2为本发明涉及的无源核子料位计应用示意图；图中I.物料2.被测容器3.无源核子料位计4.无源核子料位计支架结合附图
对本发明做进一步说明，该方法对本领域专业技术人员来说是可以实现的。本发明提供了 3套可依实际情况互相替换的方法，其基本思想为确定测量点，安装符合灵敏度要求的无源核子料位计，在确定的响应时间内测量伽玛射线，分别确定报警点和报警解除点，根据工况测量需求不同，有的需要料满时报警，有的需要料空时报警。将本发明提供的方法应用于开关式飞灰料位计中，测量电除尘器或布袋除尘器灰斗的料位，所用的电除尘器或布袋除尘器灰斗如图2所示为倒四棱锥形钢板结构、高度5-8米、倾角60度、外部设有20-40cm厚的保温材料和保护保温材料的彩钢板，内部被测物料是煤粉燃烧后形成的温度在135-450°C的飞灰，鉴于飞灰的温度、黏性和落灰的冲击力及其较强的伽玛放射性，在灰斗灰位监测上采用本发明所述的方法是非常理想的。料位允许的最低可信度确定是以使用者的标准衡量，例如料位计安装在6米处，当容器内物料的最高点到10米时，便能肯定料位达到设定位置，然而到9米、8米也可能达到设定位置。同理，7米、6. 5米、6. 3米也可能达到设定位置。若使用者认为，如果仅仅已知最高点，至少要到6. 7米，或者使用者有其他方法确认达到了设定位置。实施例中使用的无源核子料位计如图I所示主要包括伽玛射线探测器，选用NaI闪烁探测器，用于测量被测物料和被测容器所在环境的伽玛射线强度；信号处理�？椋糜诖硭占馁ぢ晟湎咔慷刃藕牛岷先砑菰は壬瓒ǖ目氐惴⒊霰ň藕�、解除报警信号，或根据预先取得的伽玛射线强度与料位的关系输出连续料位信号的电子线路；料位信号输出模块，用于把信号处理�？槭涑龅谋ň藕�、报警解除信号、料位信号输出的电子线路，可以是灯光、声音、I/O 口、继电器、模拟量输出电路、通信接口等；辅助�？椋ò沧爸Ъ�、改善信噪比的射线屏蔽装置、电缆接头、天线、用于设定开关点或伽玛射线强度与料位的关系曲线参数的手持设备、用于无源核子料位计之间交换信息的通信设备等；软件，用于控制伽玛探测器，处理伽玛信号并输出报警信号、解除报警信号、或连续料位信号，实现通信或人机对话等等功能的所有相关代码的集合。实施例I用移动定位法确定开关式灰斗料位计的料满报警开关点。系统调试阶段，考虑到 安全性，不允许将灰积到料位计的安装位置，具体操作步骤如下(I)将开关式灰斗料位计从安装位置上取下，在安装位置下方、对着灰斗移动监测；(2)当灰斗内无飞灰时，各个高度测量到的伽马射线强度值基本相同；(3)当灰斗内的飞灰变多时，料位计所测量到下部有飞灰区域或接近有飞灰区域的伽马射线强度值比上部无飞灰区域的伽马射线强度值大；(4)随着飞灰的增多，灰斗料位升高，有飞灰区域逐渐增大，从料位计测量到的数据反应出来，即料位计测量到下部有飞灰区域或接近有飞灰区域的伽马射线强度值随着料位的升高变大，但增大到一定程度时，测量数据趋于稳定；(5)当测量伽马射线强度值较大的区域接近灰斗的一半时，即推定料位达到灰斗的一半时，将料位计从容器顶部开始逐步向下移动。在相同间隔25厘米距离的各个位置测量伽玛射线强度，得到逐渐变化的一组伽玛射线强度强度值，相邻数据差异最大的那个伽玛射线强度强度值对应的测量位置即实际料位；当存在连续几个相邻数据最大差异相近时，则推定这几个数据中处于中间位置那个数据对应的测量位置即实际料位；(6)在确定的实际料位之下50cm左右测得的数据A就是料满报警点；在确定的实际料位之上IOOcm左右测得的数据B就是料满报警解除点；(6)然后，将开关式灰斗料位计安装回选定的安装位置，用刚才确定的数据A做为料满报警点，数据B为料满报警解除点。实施例2仓泵或称气力输送罐，用来输送灰斗内积存的飞灰，工况要求飞灰积满到2/3或3/4时报警、飞灰完全排空时解除报警。考虑到南方气候，仓泵钢制外壁直接暴露在外面，可用敲击法确定里面灰即料位的高度，移动定位法是本文的另一用于无法确定料位已经高于设定位置时的方法，因此可用直接回差法确定开关式仓泵料位计的料满报警点和料满报警解除点，包括以下步骤( I)将开关式仓泵料位计安装在选定位置，仓泵内无灰时，测量伽玛射线，测量十次，算术平均后得到计数率均值NI，在测量时，将开关式无源核子料位计从被测容器顶部开始逐步向下移动，在相同间隔距离(最优为25cm)的各个位置测量伽玛射线强度，得到逐渐变化的一组数据；(2)仓泵内灰位逐渐升高，用敲击法判断灰位，当确信灰位已经超过安装位置时，测量伽玛射线，测量十次，算术平均后得到计数率均值Nh。其中，计数率均值Nh是随机过程里的一个概念，其测量次数越多，精度越高。每次测量时间越长，精度也越高。在实施中可测十次后取平均值；(3)实际测量，当测量值大于等于Nh，开关式仓泵料位计发料满报警；当测量值小于等于NI，开关式仓泵料位计解除料满报警。实施例3通常处于第三、四电场的灰斗内落灰量非常少，短时间内很难有积灰的机会。但是，这些灰斗与第一、二电场的灰斗都在很近的地方，环境辐射很相近，其尺寸、结构、材料也几乎一样，因此可以用参考定位法，把在一电场灰斗上确定的开关点拿来参考，做为料满报警点和料满报警解除点。实施例4煤斗是给磨煤机供煤的容器，在磨煤机工作时，不允许空磨，也就是不允许煤斗料空，所以需要料空报警，用直接回差法确定开关式煤斗煤位计的料空报警开关点。当煤位低于安装位置IOOcm时，测量十次，算术平均后，得到计数率均值NI。当煤位高于安装位置50cm左右，测量十次，算术平均后，得到的数据Nh。如果Nh>Nl，当测量值小于等于NI，开关式煤斗煤位计发料空报警；当测量值大于等于Nh，开关式煤斗煤位计解除料空报警。如果Nh〈Nl，当测量值大于等于NI，开关式煤斗煤位计发料空报警；当测量 值小于等于Nh，开关式煤斗煤位计解除料空报警。
权利要求
1.一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，包括确定料满报警开关点和确定料空报警开关点的测量装置，其特征在于确定料满报警开关点的方法采用直接回差法，包含以下步骤 (a)将开关式无源核子料位计安装在选定位置，使其安装高度符合报警的高度要求，安装方向要使得其中的伽玛马射线探测器能探测被测物料和被测容器的伽玛射线强度； (b)确定料位已经在允许的最低可信度下到达设定位置时，测量伽玛射线强度，得到计数率均值Nh ； (C)确定料位已经在允许的最低可信度下低于设定位置时，测量伽玛射线强度，得到计数率均值NI ； Cd)在Nh>Nl时，当测量到的伽玛射线强度值大于等于Nh，无放射源的核子料位计发料满报警；当测量到的伽玛射线强度值小于NI，无放射源的核子料位计解除料满报警； Ce)在Nh〈Nl时，当测量到的伽玛射线强度值小于Nh，无放射源的核子料位计发料满报警；当测量到的伽玛射线强度值大于NI，无放射源的核子料位计解除料满报警。
2.一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，其特征在于确定料空报警开关点的方法采用直接回差法，包含以下步骤 (a)将开关式无源核子料位计安装在选定位置，使其安装高度符合报警的高度要求，安装方向要使得其中的伽玛马射线探测器能探测被测物料和被测容器的伽玛射线强度； (b)确定料位已经在允许的最低可信度下低于设定位置时，测量伽玛射线强度，得到计数率均值NI ； (c)确定料位已经在允许的最低可信度下高于设定位置时，测量伽玛射线强度，得到计数率均值Nh ； Cd)在Nh>Nl时，当测量到的伽玛射线强度值小于NI，无放射源的核子料位计发料空报警；当测量到的伽玛射线强度值大于Nh，无放射源的核子料位计解除料空报警； Ce)在Nh〈Nl时，当测量到的伽玛射线强度值大于NI，无放射源的核子料位计发料空报警；当测量到的伽玛射线强度值小于Nh，无放射源的核子料位计可以解除料空报警。
3.如权利要求I所述的一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，其特征在于确定料满报警开关点的方法由移动定位法替代直接回差法，包含以下步骤 (a)将开关式无源核子料位计安装在选定位置，使其安装高度符合报警的高度要求，安装方向要使得其中的伽玛马射线探测器能探测被测物料和被测容器的伽玛射线强度； (b)使被测容器内料位在一半左右，并保持不变，将开关式无源核子料位计从被测容器顶部开始逐步向下移动，在相同间隔距离的各个位置测量伽玛射线强度，得到逐渐变化的一组数据； (C)相邻数据差异最大，则较大数据对应的测量位置就是实际料位，在测得的实际料位处按照直接回差法，得到料满报警和解除料满报警的数据； (d)将伽玛射线探测器安装回选定位置，用确定的数据做为料满报警和解除料满报警的依据。
4.如权利要求I所述的一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，其特征在于确定料满报警开关点的方法由参考定位法替代直接回差法，包含以下步骤 (a)在被测容器附近环境辐射相似处，选择可以确定料位的、装同一种物料的、相似容器，并将开关式无源核子料位计安装在与被测容器的测量位置相似的位置； (b)再用直接回差法得到料满报警和解除料满报警的数据； (C)将开关式无源核子料位计安装回被测容器的选定位置，用刚才确定的数据做为料满报警和解除料满报警的依据。
5.如权利要求2所述的一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，其特征在于确定料空报警开关点的方法采用由移动定位法替代直接回差法，包含以下步骤 (a)将开关式无源核子料位计安装在选定位置，使其安装高度符合报警的高度要求，安装方向要使得其中的伽玛马射线探测器能探测被测物料和被测容器的伽玛射线强度；(b)保持容器内料位不变，将开关式无源核子料位计从容器顶部开始逐步向下移动，在相同间隔距离的各个位置测量伽玛射线强度，将得到逐渐变化的一组数据； (c)相邻数据差异最大，则较大数据对应的测量位置就是实际料位，在此位置，按照直接回差法，得到料空报警和解除料空报警的数据； (d)将开关式无源核子料位计安装回选定位置，用刚才确定的数据做为料空报警和解除料空报警的依据。
6.如权利要求2所述的一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，其特征在于确定料空报警开关点的方法采用由参考定位法替代直接回差法，包含以下步骤 (a)在被测容器附近环境辐射相似处，选择可以确定料位的、装同一种物料的相似容器，并将开关式无源核子料位计安装在与被测容器的测量位置相似的位置； (b)再用直接回差法得到料空报警和解除料空报警的数据； (C)将开关式无源核子料位计安装回被测容器的选定位置，用刚才确定的数据做为料空报警和解除料空报警的依据。
7.如权利要求3或5所述的一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，其特征在于所述移动定位法适用于能确定被测容器内有一半左右的物料的情况。
8.如权利要求4或6所述的一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，其特征在于所述参考定位法适用于所有情况，包括不能确定实际的料位是否已经达到安装位置，也包括不能确定被测容器内有足够的物料的情况。
9.如权利要求3或4或5或6所述的一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，其特征在于所述的数据指开关式无源核子料位计测量到的伽马射线强度值。
全文摘要
本发明涉及无源核子料位测量技术领域，具体是一种有关确定开关式无源核子料位计开关点的方法，包含以下步骤将开关式无源核子料位计安装在选定位置；确定料位到达设定位置，测量伽玛射线得计数率均值Nh；确定料位低于设定位置，测量伽玛射线得计数率均值Nl； Nh>Nl时，当测量值≥Nh，发出料满报警；当测量值≤Nl，解除料满报警； Nh<Nl时，当测量值≤Nh，发出料满报警；当测量值≥Nl，解除料满报警。本发明提供了适用于开关式无源核子料位计的开关点确定方法，为准确发出料满及料空警报提供基�。苯踊夭罘ā⒁贫ㄎ患安慰级ㄎ环ㄈ挚梢朗导什饬壳榭鱿嗷ヌ婊坏姆椒ǎ黾佑没Р饬渴币朗导什饬壳榭龅难≡裥裕挚勺魑煅榉椒ㄌ岣呤菘尚哦�。
文档编号G01F25/00GK102706416SQ201210203688
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者朱敏娟, 郭云昌 申请人:朱敏娟, 郭云昌
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