核子秤零点和量程校验

核子秤的零点和量程校验单位：****作者：***导读：随着国民经济的快速发展，我国工业自动化仪表行业在引进吸收国外先进技术的基础上相继推出了多系列的非接触式核子秤用于动态颗粒物料计量。我公司先后安装使用了德国BERTHOLDTechnologies(伯托)公司的线放射源钴-60核子秤（1台）用于计量玉米粉料，合肥海明公司的点放射源铯-137核子秤（5台）用于计量玉米粒料。在长期使用过程中，我们发现核子秤存在一些如：零点漂移、满量程校验不方便等问题。关键词：动态颗粒物料计量，非接触式，核子秤，满量程校验一、概述在国民经济建设的许多部门，如冶金、矿山、煤炭、炼焦、水泥、食品、轻工和电力等行业，都广泛运用着各式各样的颗粒物料输送机，如绞龙、皮带、刮板等。大量难以计数的流动固体散料给计量工作带来极大的不便，一定程度上影响了生产、配料及管理。因此，动态颗粒物料计量设备使用时测量的准确度对于提高企业的管理水平和产品质量具有重要意义。非接触式核子秤的使用较好地解决了上述问题。但在实际使用中，由于核子秤γ射线传感器（亦称电离筒）零点电位的漂移以及γ射线放射源衰减等原因，导致核子秤不能长期可靠地工作，需周期性地对核子秤进行零点和量程校准，否则会产生系统偏差从而造成测量精确度没有保证。由于需要经常进行零点和满量程的校正，这给计量工作带来繁重的负担，同时也影响产品的质量和产量。二、核子秤的基础原理核子秤的测量原理示意图。见图1。图1核子秤原理示意γ射线实质是一种高能光子，它穿过物料时被吸收的情况遵循比尔定律比尔—朗伯定律数学表达式A=lg(1/T)=KbcA为吸光度；T为透射比：是透射光强度比上入射光强度；K.为摩尔吸收系数：它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关；c为吸光物质的浓度；b为吸收层厚度。物理意义：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度A与吸光物质的浓度c及吸收层厚度b成正比.非接触式核子秤是利用被测物料对同位素辐射源发出的γ射线的吸收原理制造的一种新型计量仪器。γ射线输出器输出扇形42°，宽度7°的高能光子射线。根据皮带宽度而确定的γ射线输出器的安装高度，以及γ射线传感器（亦称电离筒）长度规格。当射线通过皮带上的物料时，物料对γ射线具有衰减作用。物料厚处透过的γ射线少，物料薄处透过的γ射线多。安装在皮带下的γ射线传感器（亦称电离筒）根据所接收到的γ射线多少发出相应的电信号，并由具有高放大倍率和高稳定性的前置放大器进行放大，放大后的传感器电压信号连同皮带的速度信号一起送入DCS系统进行处理计算，得到输送物料的计量参数。非接触式核子秤工作的物理基础和数学模型表述如下：I=I0*e-udδ………………………………（1）（1）式中：I0——穿过物料前的射线强度I——穿过物料后的射线强度u——物料的质量吸收系数d——物料厚度δ——物料的比重γ射线传感器和前置放大器把γ射线强度I成正比地转化成电压信号U，并经过适当的数学转换，可以得到核子秤数据处理的基本公式：F=A*ln（U0/U）………………………………（2）（2）式中：U0——空带时前置放大器的输出电压U——载料时前置放大器的瞬时输出电压A——皮带的负载系数F——皮带的负载，单位为公斤/米Ln——取自然对数符号L=F*V………………………………（3）（3）式中：V——从测速器测出的带速（不用测速时可人工键入选定的恒定带速）L——皮带上物料的瞬时流量，单位：吨/小时W=L*dt………………………………（4）（4）式中：t——记录物料输送量的时间间隔W——t时间间隔内累计物料输送量（2）、（3）、（4）三式是非接触式核子秤数据处理的基础公式。图2核子秤DCS组态图三、核子秤系统的零点及满量程常规校验流程：核子秤零点校验：首先确定绞龙空载２～３分钟，然后进行零点校验３～４次，记录每次的U0值——空带时前置放大器的输出电压，取ｎ次Ｕ０的平均值输入核子秤的参数Ｕ０＝＊＊＊＊＊＊。核子秤量程校验：校验前，必须从生产线上取下6～7吨物料，装包称重后分成3份，计算每一份累积重量，然后再由工人在4～5分钟内用人工方式将其中任一份逐一均匀投入生产线，经核子秤计量后，根据核子秤测量的累积值和先前计算的该份累积值，修改核子秤的参数：u——物料的质量吸收系数。如此反复校验2～３次，直到核子秤测量的累积值和称量的累积值误差在允许范围内。缺点：工作量大，误差大，效率低，校验时间长：图3量程校验改进示意图：校验步骤：①取1000mm长度直径为110mmPVC管一根，测量并记录其重量3~4次，取平均值记为：M1。②将空PVC管悬空放置在核源和γ射线传感器中间，运行3分钟测量并记录核子秤的累积值Q和DCS模拟量输入端口：m的电压值U。如此反复3~4次，分别取平均值记为：Q1和U1；③零点校验：根据U1修改DCS的In1端口值④取颗粒均匀的待测物料注入1000mm长度直径为110mmPVC管内，测量其重量3~4次，取平均值记为：M2；⑤将充满物料的PVC管悬空放置在核源和γ射线传感器中间的同一位置，运行测量3分钟并记录核子秤在DCS的累积值。如此反复3~4次，取平均值记为：Q2⑥根据：L=FV……………………………………（3）（3）式中：V——从测速器测出的带速L——皮带上物料的瞬时流量，单位：吨/小时W=Ldt………………………………（4）（4）式中：t——记录物料输送量的时间间隔W——t时间间隔内累计物料输送量计算理论累积流量Q3=（M2-M1）×（V）×（3÷60）⑦量程校验比较Q3与Q2，修改DCS组态In2——DCS量程修正系数并重新测量核子秤的累积值Q2，如此反复直到Q3与Q2的误差在允许范围内。改进型量程校验的优点：工作量小，效率高，误差小。校验时间短注意事项：校验时：校验用颗粒物应均匀；PVC管放置位置应适中：保证通过它的射线全部被电离筒吸收；保证不影响生产时的测量校验后：核子秤投用时需将空的PVC管悬空放置在核源和γ射线传感器中间的同一位置