核子秤多通道技术的应用

　　核子皮带秤在当前的烟草制丝生产线中得到了广泛应用,同传统上的压力式电子皮带秤相比,它在克服皮带效应、杠杆转换带来的影响、减少维护量等方面有着独特的优势。我厂在制丝车间和贮丝房安装了8台清大核子秤,经改造后,取得了良好的效果。

　　1　核子秤的测量原理

　　核子秤主要由秤体支架、γ探测器、γ源罐以及二次仪表等组成。核子秤的γ源稳定地放射出γ射线,物料从γ源和探测器之间穿过,γ射线的一部分被物料吸收,其余部分穿透物料,照射到γ射线探测器上,并形成与其强度成正比的电离信号,信号值可反映出输送机物料负荷F的大小。

　　γ射线穿透物料后,强度变化规律如下:

　　式中:μ为物料的质量吸收系数;F为输送机物料负荷;S为输送机皮带宽度;N0为无物料时探测器(电离室)处γ射线强度;N为有物料时探测器(电离室)处γ射线强度。

　　根据有物料时电离室传感器输出压力信号U1与γ射线强度成正比的关系(U0为无物料时传感器输出的压力信号),可得:

　　将式(2)变换为: ln(U1/ U0)=-μ×F/S,　令k1=-S/μ,称作物料标定常数,则有:

　　我们通过测量U1、U0,并通过标定确定k1值,即可算出输送机皮带物料负荷F,另外,输送机皮带速度v可由测速装置测得。因此,输送机皮带输送的物料流量:

　　综合1、2、3、4式可求得物料在一段生产时间

　　里的重量W:

　　式中:Fi为输送机皮带瞬时负载;vi为输送机皮带瞬时速度;T为计算周期;N为计算次数。

　　2　使用效果和问题的提出

　　从我们厂半年多的使用情况来看,采用非接触式的测量的核子秤有效地克服了传统的接触式电子皮带秤测量所带来的“皮带效应”,测量的稳定性好,而且使用维护的工作量也比传统的电子皮带秤少得多。然而,在使用的过程中我们也发现了一个新的问题:混丝加香前,我们用低档烟丝标定核子秤后,在测量高档次的烟丝时,测量误差会有超差情况发生,在生产由烤烟和晒烟混合的混合类烟丝时,表现比较明显。

　　从上表1中,可看出在测量不同档次的烟丝时,测量的精度有明显的不同,低档类正常,高档类偏小,而由烤烟和晒烟混合的混合类烟丝则偏大不少。改变测试的流量或累计量的大小后的多次测量实验的数据中发现同样的问题,且偏大偏小的幅度也基本稳定。

　3　原因分析

　　分析导致上述问题的原因,得从核子秤的测量原理说起。在核子秤的计量中,系统通过检测瞬时γ射线的强度N的大小,其对应着此时物料负荷F,再经过一系列折算,得出物料的累计量。在这过程中,要求N和F两个变量的值能够一一对应。而在(1)式中,当输送机皮带确定后,S是常数,N0也基本保持恒定,其中μ代表物料的质量吸收系数,它的数值跟物料的成分性质直接相关。在理论上,当质量吸收系数稳定时,相同质量的物料对应相同强度(或电信号),这就是我们标定核子秤的理论依据。但在实际使用中,不同档次的烟丝的质量吸收系数μ难免会有一定的差异,烤烟和晒烟的差别尤为明显。如果在核子秤的标定中,只有一组标定系数K(通常使用低档类烟丝标定得到的),无法体现不同物料的质量吸收系数μ的差异,就会产生一个附加的测量误差。所以,在核子秤的计量中,使用同一组标定系数测量不同类别物料时,会出现测量误差就不奇怪了。