DD220130A1 - Verfahren zur gehaltsbestimmung an messgut mit schnell veraenderlicher flaechenmasse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gehaltsbestimmung an Messgut mit schnell veraenderlicher Flaechenmasse, vor allem zur Aschegehaltsbestimmung von Braunkohle auf einem schnell laufenden Transportband bei stark und schnell veraenderlicher Schuetthoehe sowie Dichte, auf der Grundlage der Transmission von Quantenstrahlung. Es werden zwei Transmissionsstrecken mit unterschiedlichen Quantenenergien kombiniert und jede Messstrecke mit einer so grossen kuenstlichen Totzeit beaufschlagt, dass beide linear aufgetragenen Transmissionskurven einen Wendepunkt aufweisen und beide Wendepunkte im Bereich der haeufigsten Flaechenmasse liegen. Die im Linearitaetsbereich liegenden Signale koennen dann zeitlich gemittelt werden.

Description

Verfahren zur Gehsltsbestimmung an Me3gut mit schnell veränder- licher Flächenmasse \

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gehaltsbestimmung an Meßgut mit schnell veränderlicher Flächenmasge, vor allem zur, Aschegehaltsbestimmung von Braunkohle auf einem schnell laufenden Transportband bei stark und schnell veränderlicher Schütthöhe sowie Dichte, auf der Grundlage der Transmission von Quan-; tenstrahlung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen .

Zur GehaItsbeStimmung an Zweikoaponentenmischungen in Form von Schüttgut auf Transportbändern, insbesondere zur Aschegehalts-. · ' bestimmung von Braunkohle, sind Verfahren bekannt, die mit Gamma-' Strahlungstransmission arbeiten. So werden z. B. zwei Meßstrecken mit unterschiedlichen Quantenstrahlungsenergien Ξ.. und Ξ_? ausgerüstet. Die während einer Meßzeit T erhaltenen Impulszahlen I-L und Ή^ werden mitteis analoger oder digitaler-Schaltkreise verknüpft , um den Massenschwächungskoeffizienten /U für die Energie Ε., ermitteln zu können:

u . . ^{1 Q1} · (D

(ITo-. und H_no 'sind die Inrpulszahlen in den beiden Meßstrecken bei Abwesenheit von Ließgut, die sog. Leerbandimpulsraten). Für ein

Zweistoffsystem, das, ,aus den Komponenten A und B mit den Konzentrationen c^ und c-g (wobei c„ + C₃ = 1) mit.den .jeweiligen iviassenschwächungsltoeffizienten /U.A und yuB besteht und den (veränderlichen) Massenschwächungskoeffizienten /U-n besitzt, berechnet sich der Gehalt der Komponenten A nach der Formel:'

/^UE₁ ^(CA⁾ * /^UB

/^U-A - 7^ub

Ein-Hachteil dieser Verfahren besteht darin, daß während der Meßzeit T, die so groß, sein muß, daß eine ausreichende statistische Sicherheit der gemessenen Impulszahlen 5L und JTp und damit des Massenschwächungskoeffizienten ,v.^ gewährleistet ist, sich die Flächenmasse oz ändert, so daß über exponentiell schwankende Zählraten gemittelt wird·' Die: Mittelung erfolgt wegen der in beiden Meßstrsc-ken verwendeten unterschiedlichen Quantenstrah- · lungsenergieη über unterschiedliche Bereiche der exponent ie Ilen ' ', Transmissionskurven, so daß bei der Eli.minieru.ng der Flächenmasse gemäß-Gleichung (1·) ein-beträchtlicher Fehler auftritt.

Es ist weiterhin eine radiometrische Förderbandwaage auf der' Grundlage der Gammastrahlungstransmission bekannt, bei der die exponentiell Abhängigkeit der Zählraten von der Flächenmasse durch elektronische !«laßnahmen (künstliche Totzeit, Torschaltungen usw.) im interessierenden Dickenbereich mit dem Ziel linearisiert wird, die Signale mehrerer quer zum Transportband angeordneter Meßstrecken unabhängig von der dort herrschenden Massenbele'gung zu einem Summensignal addieren.zu dürfen (DD-W? 101 757; Isotopenpraxis T7 (1981) 306). Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß sie für Gehaltsbestimmungen nicht anwendbar ist.

Ziel der Erfindung ·

Das. Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Genauigkeit, bei Gehaltsbestimmungen an Schüttgütern mit schnell veränderlicher .Flächenmasse. ' . ' ''' .- ·

3 .. Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein. Verfahren zur Gehalt sbe Stimmung an MeSgu.t mit· schnell veränderlicher Flächenmasse auf der Grundlage der Transmission von Quantenstrahlung anzugeben, daß die Anwendung des Prinzips der Linearisierung von Transmissicnskurven mittels künstlicher Totzeit ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß zwei Transmissionsstrecken mit unterschiedlichen Quantenstrahlungsenergien kombiniert werden und jeder ΐ/Ießstrecke eine künstliche Totzeit aufgeprägt v/ird, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Totzeiten in .jeder Meßstrecke so gewählt werden, daß beide Transmissions-'kurven einen Wendepunkt aufweisen und beide Wendepunkte im Bereich der häufigsten Flächenmasse liegen. Die Signale können dann zeitlich gemittelt werden, so lange der erreichte Linearitätsbereich der Transmissionskurven nicht verlassen wird.

Die Anwendung von Transmissionsmeßstrecken mit linearisierten Transmissionskurven gemattet, mehrere Eießstrecken trotz gleichzeitigem Vorliegen unterschiedlicher Flächenmassebelegungen mit dem Ziel, ein mittleres Flächenmassesignal zu erhalten, miteinander zu verknüpfen.' Sie erlaubt aber auch die Addition der zeitlich aufeinanderfolgenden, zu verschiedenen Flächenmassen gehörigen Zählraten. Das bedeutet, daß die mit großer Schnelligkeit erfolgenden FlächenmasseSchwankungen infolge der Inhomogenität des 'Schüttgutes (insbesondere der Körnung) sowie die etwas langsameren Änderungen infolge schwankender.Bandbeladung im Falle schnell laufender Transportbänder bei der linearen Aufsummierung während einer längeren Meßzeit T keine Verfälschungen der aus dem Transmissionsgesetz mit Berücksichtigung der Totzeit abgeleiteten mittleren Flächenmasse ex während der Meßzeit T ergeben immer, so lange die Flächenmasseschwankungen noch im Bereich einer ausreichenden Linearität der Transmissionskurven liegen.

Die Anwendung des Prinzips der Linearisierung der Transmissionskurve (mittels künstlicher Totzeit T) auf beide Meß zweige des beschriebenen Transmissionsverfahrens^:mit zwei oder mehr Energien

zurGehaltsbeStimmung erlaubt somit die Berechnung eines mittleren Massenschwächungskoeffizienten für die Meßzeit T; dabei wird Vorzugs¹*'.^ise für jede der beiden Energien das Produkt von Leerbandzählräte und Totzeit so gewählt, daß der Wendepunkt der Transmissionskurve bei der Flächenmasse liegt, die der wahrscheinlichsten Bandbeladung entspricht. Als Leerbandzählräte . istj, hier die "wahre" Zählrate, d· h., die Zählrate ohne Tot-

Zeitverluste, zu verstehen. .

Mit' abnehmender Strahlungsenergie wird jedoch der Linearisierungsbereich der Transmissionskurve, .('in absoluten Dickeneinheiten) immer kürzer.. Die" Anwendung einer" relativ kleinen Strahlungsenergie Ξ., (z. B. 60 keV) auf die Messung an einem T'rans-. portband mit stark schwankender Beladung ist also nur in einem . .beschränkten Bereich. möglich, so daß,sich evtl. eine überwachung

der aktuellen Flächenmasse und eine Beschränkung der zur Auswertujig zugelassenen Flächenmassen erforderlich macht.' ' Die Übe iv/ac hung der Fiächenniassebelegung des Transportbandes . ί kann mit PIiIf e der in der Flächenmassemeßstrecke' (mit' Ξ-,' vorzugsweise mit 660 keV) gemessenen Zählrate erfolgen,;Zusätzlich kann eine Grenzwertmeldung vorgesehen werden, wenn die Beladung des Transportbandes so kleine oder" so große Werte annimmt, daß die entsprechenden Zählraten der Gehaltsmeßstrecke (mit Ξ.. , vor-. zugsweise mit 60 ke'Y).außerhalb des Linearbereiches der E.-Trans-. missionskurve liegen. Die Grenzwertsignale können weiterhin dazu benutzt werden, .den Meßvorgang in beiden Ließzweigen zu beenden . (Stopp) und die Verknüpfung der währe rid 'der .Ivleßzeit- registrierten .Impulszahlen EL und.ITp gemäß Gleichung (1) auszulösen. , . _r '

Damit bei langer andauernden Herauswandern des aktuellen Mittelwertes der Flächenmasse aus dem zugelassenen Linearitätsbereich der Transmissinskurveη die Messungen:nicht'über eine unbestimmte Zeit ausgesetzt werden müssen, kann durch Veränderung der Totzeit . oder/und der Leerbandzählräte (z. B. mittels Veränderung des Kollimeters) eine Aktualisierung des Produktes aus Leerbandzählräte und Totzeit und damit der Lage der Wendepunkte der Transmissionskurven in einen anschließenden (höher oder niedriger liegenden) Flächenmassebereich erfolgen, so,daß sich der Linearitäts-

'pereich der 30 definierten Transmissionskurven aneinander an-' schließt. Für die Verknüpfung der Meßwerte sum Mas sens chwächungskoeffizienten müssen entsprechend die aktualisierten Werte der ·. Totzeiten bzw. Leerbandzählraten in die entsprechende Gleichung eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel

Figur 1 zeigt das Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen- Verfahrens.

Die Anordnung besteht aus zwei Transmissionsmeßstrecken mit unterschiedlichen Quantenstrahlungsenergien. Zur ersten Transmissionsmeßstrecke gehören eine Äm-241-Strahlungsquelle 1 (E.. = oO keV) in einem KoI¹Ii02ator 2, eine Sonde 3 zur Registrierung . der das Meßgut transmittierenden Strahlung., ein Kollimator 4 vor der Sonde 3, ein Verstärker/Analysator 5, eine .Totzeitstufe 6 mit veränderlicher Totzeit und ein Zähler 7. Die zweite Tran3— rnissionstneßstrecke besteht aus einem Cs-137-Praparat (E~ = 06O keV) als Gammastrahlungsquelle 8 in einem Kollimator 9> einer ; Meßsonde 10, einem Kollimator 11 zur Eliminierung von Streustran-* lung, einem Verstärker/Analysator 12, einer Totzeitstufe 13 mit veränderlicher Totzeit und zwei Zählern 14 und 15..Die Anordnung wird .durch, einen. Rechner 16, an den beide Meßstrecken angekoppelt sind, eine Ausgabeeinheit 17 und eine Steuereinheit 13 vervollständigt-. -

Die Anordnung wird zur Bestimmung des Aschegehaltes von stückiger Kohle 20 mit stark schwankender Schütthöhe (zwischen 0 und 400 mm) auf einem schnell laufenden Transportband 19 (Geschwindigkeit

—1 .5 m*s ) eingesetzt. . .

Die Signale der beiden Meßstrecken werden zur Berechmmg des IvIassenschY/ächuzLgskoeffizienten ,u^ durch E Ii minie rung der Flächenmassen, aber unter Berücksichtigung der mit den.Totzeitstufen 8 und 15 eingestellten Totzeiten t- und tp nach der Gleichung

in Q

ait

z_0± - U₁

- υ.

(3)

verknüoft. Ea bedeuten;- '

^ - ..' ' ' ', - ·

ζ«. - die "wahren" (verlustfreien) Zählraten bei leerem

' " ^Λ ·· ' ' »

; Transportband ("Leerbandzählraten), " .''

U. - die Unt er grund zählten·, (Nulleffekte),

t— IT.

..- die Meßzeit für eine Gehaltsbestimmung,

- die eingestellten Totzeiten und

- die gemessenen' Impulszahlen.

Die Konstanten Z_n.', ,U. , T, t. und /Up werden s. 3. mit einer Paraoietereingabeeinheit -vorgewählt. Die "linearisierten" Transmissionskurven werden setnäß der Portuel .. ·.·

/^u9^x

.ermittelt. Die Produkte Z₀^t- und Zqo^? ^1<!/erd-^{en s0} gewählt, daß „ein Wendepunkt in den Transmissionskurven auftritt und dieser ' "

·· . ^ . ' · ", ·

.Wendepunkt mit dem Mttelwert d^r Flächenmasse der Kohle auf dem Transportband korrespondiert. Mit Hilfe.'des Zählers 15 und des Rechners .16 wird· kontrolliert, ob der aktuelle Wert der Plächenmasse v/ährend der Meßzeit T noch innerhalb des linearen Bereichs der Transmissionskurve, der durch, die Flächenrnassewerte (qyz) Und (^x) begrenzt ist, gelegen hat. Dazu wird die Taktzeit'des · Zählers. 15 wesentlich kleiner als T gewählt, für ,jede Messung innerhalb der Taktzeit des Zählers der aktuelle Flächenma&sewe.rt gemäß der Formel .; ' .· -...' '

ln(35r_O2/H₂).

"berechnet und geprüft, ob όχ im Intervall (^x)₁. "^p: liegt. Ist das der Fall, wird der für die' ,Meßzeit T nach Gleichung

- · . 7

(3) berechnete 'Mas senschv/ächungskoef fizient' akzeptiert und nach Gleichung (2).in einen Aschegehaltswert umgerechnet undausge- \ geben, sofern T>T . . Liegt der aktuelle Flächentnass.ev/ert oizaußerhalb des Linearbereichs (unterhalb oder oberhalb), so wird .vom Rechner.16 ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 18 abgegeben, die die Totseiten t- und t~ verändert (verkleinert oder vergrößert), so daß der lineare Bereich-der Transmissionskurven dem aktuellen Flächenmassewert der Bandbeladung angepaßt wird. Für die neuen Totzeiten t. und tp werden die Zählraten ^ gemessen, zum Massenschwächungskoeffizienten verknüpft und diese bis zur Zeit T aufsummiert.

Die beschriebene Anordnung kann abgewandelt oder ergänzt werden. So ist es z. 3. möglich, die Zählrate der Meßstrecke· mit· der Energie E₂ einem Impulsdichtemesser zuzuführen und dessen ana- . loges Ausgangssignal durch zwei Grenzwertmelder' zu überwachen, wobei die Integrationszeit dieses Impulsdichtetnessers m kleiner

ist als die Meßzeit in der Meßstrecke mit der Energie Ξ.

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Ί.*

Claims (3)

1. ' '. ." .'..· ⁸

   Erfindungsanspruch , ' ' _ -

   . .Verfangen zur 'GehaltsbeStimmung an Meßgut mit schnell veränderlicher Flächenmasse, bestehend aus der Kombination .· \ zweier Quantenstrahlungstransmissionsmeßstrecken, .die mit . · . künstlichen Totseiten,beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Totseiten oder/und die bei Abwesenheit von Schüttgut gemessenen 'Zählraten so eingestellt' werden, daß die linear aufgetragenen Transmissionskurven einen Wendepunkt aufweisen-und beide Wendepunkte im Bereich der

   ,: häufigsten Flächenmasse liegen.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1^ dadurch gekennzeichnet, daß mit

   Hilfe der in der Meßstrecke mit der höheren Energie gemessenen Zählrate der aktuelle We-rt der Piachenmasse überwacht und eine Grenzwertmeldung erfolgt, wenn die Flächenmasse Werte · annimmt, bei denen die Zählraten der Meßstrecke mit der nie-. . · " drigeren Energie "außerhalb des Linearbereiches ihrer Trans-- -.miss ions kurve liegen. . " ' ·.· '
3. '3..^; Ve.rfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, /daß durch Veränderung der Totzeit- oder/und der .Zählrate bei Abwesenheit von Meßgut- der Wendepunkt der" Transmissions- ; kurven in.den Bereich der aktuellen Flächenmasse' verschoben wird. ' '.- · - . . . .

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