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核技术设备和部件  
名称:工业密度计
详细信息:
   
图1  实物图


    ◆测量原理 
    伽玛工业密度计是利用γ射线与物质相互作用的关系来检测介质密度、浓度以及与之相关参数的放射性测量仪表。该仪表利用物料对γ射线的吸收原理,放射源发出的γ射线穿过待测物料后被探测器接收。一定强度的射线在穿过待测物料时,其强度要减弱,减弱的程度取决于测量通道内以及待测物的密度,如果测量通道已定,则通过测量射线被待测物衰减的程度,就可以得到待测物的密度信息。


图2  探测系统原理框图
 

    ◆产品特点
     非接触式测量, 不需取样,不损伤被测物质的结构。
     测量范围宽,保证测量值接近实际值。
     可实现连续地实时在线测量。 
     测量时间短,一般在数秒或数十秒内即可完成。
     与温度、压力、PH值及物料颜色无关。 
     安装简单、可安装在管道上,也可装在物料传送带上。
     采用对伽马射线灵敏度高、温度稳定性好并且使用寿命长的碘化钠晶体闪烁计数器作为探测器,低本底、高灵敏度、良好的温度稳定性、使用寿命长;
    采用优化的电子学及高压供压电路,增加了功率放大、分频器和计数率反馈系统,提高了信号的传输能力(可传输1.6公里)避免了计数率过载并提高了高压的稳定性; 
    放射源(铯-137)都焊封在不锈钢套中,并且射线的出口通道可根据需要打开或关闭,确保了操作人员的安全。
    数据获取、处理、储存、输出全由计算机进行。

    ◆安装结构
    安装条件:安装管段在正常工艺条件下,必须保证充满被测介质(即满管),并且没有气泡;
    安装方式:一般管道采用夹抱安装,根据被测物的形状、体积随时选择合适的安装方式,以保证测量精度。


图3 放射源、探测器安装图



图4  安装方式选择示意图

    ◆产品应用
    工业密度计广泛应用于石油、煤炭、冶金、化工、矿山、轻工、水利、食品等工业部门,在工业测控及自动化系统中已成为一种不可缺少的检测手段,工业密度计属通用型在线测量仪表。可连续准确测定管道或容器中各种流体、半流体或混合物的密度、浓度,可对工业生产中的一些很重要的工艺参数如:石油工业中的钻井泥浆、固井水泥浆的比重、压列液沙比、油田、炼油厂原油比重;煤炭工业中重介质选煤的介质密度、洗煤浓度;冶金工业中选矿矿浆浓度,精矿、尾沙管道输送流体浓度(亦可进行计量),浓缩池进口、出口浓度,矿山充填物料浓度;化工行业各种物料密度、浓度、酸碱盐百分浓度、溶液或混合物的配比;轻工业糖浆、泥浆、合成药物等的浓度;水利中河水含沙测量,自来水系统中的泥沙含量测定等等,应用极为广泛。本γ测量系统对所测工艺参数均提供标准信号输出,供自控系统对工艺进行控制。仪表接入流量信号即可完成质量流量测量,并可进行干料累积计量。尤其对一些常规仪表无法应用的场合,如高温、高压、高粘度、深冷、剧毒、易燃、易爆的密闭系统中,更能显示出其测量手段的优越性。本γ测量系统还可用作物料物位或介位测量系统。

    ◆典型应用举例  
    浓度测量:生产酸碱盐的化学工业;生产糖溶液、炼乳、巧克力、调味品等的食品工业;
    监测化学反应的转化:化学变化导致密度变化的场合,如聚合反应、结晶过程等;
    液体中固体含量的测定:如在管道中酱料的固体含量(选矿),在铝的生产过程中,碱液中铝土矿含量的测定;在洗煤厂中煤污泥沉淀的监测, 以及在污水厂中污水与泥浆界面的测量。
    流量和重量分析:如果已知管道截面和物料流速(用流量计测定),则伽马密度计将会提供单位时间内所通过的物料重量。

    ◆ 辐射防护
    在大多数情况下,所采用的放射源为137Cs(半衰期为30年),放射源采用双重密封结构,每一层都在焊接后经泄漏检查。防护容器由充铅的铸铁构成。若在腐蚀性很强的环境中使用,其外壳采用不锈钢材质。由于使用闪烁计数器作为探测器,所以低活度放射源和窄束射线即可满足测量要求。由于射线几乎完全被闪烁计数器吸收,大多数情况下,可满足辐射防护要求而无需任何附加防护。

    ◆ 技术参数
    (一) 系统参数
    测量范围:  0.3g/cm3~3.0 g/cm3
    精    度:  密  度  ±0.0005—0.001 g/cm3
                浓  度  ±0.2%
                质  量  优于1.0%(和流量计精度相关)
    稳 定 性:  优于0.2%(满量程)/48小时
    表面辐射:  0.1mrad/h·m(对5mci 137Cs)
    (二) 主机参数
    电    源:  250/220/VAC,10% ~ -15%,47-64Hz;
    功    耗:  每个通道最大20VA;
    脉冲计数率范围:0-99999/S;
    时间常数(模拟输出)范围: 2-999 S;
    显    示:  数字式,对于%水分,用4位数显示;
    操    作:  6个触摸式按键;
    标    定:  在存入至少两组水分计数率数据后,利用按键进行自动标定;
    模拟输出:  0/4 – 20mA,最大负载500Ω,隔离式;
    数字输出:三只继电器,触电容量为250V/2A,无感。三只继电器分别用于最大、最小报警及故障报警;
    环境温度:0 - 50 ℃;
    (三) 传感器部分
    探    头: φ50*50NaI (TI)晶体,高压最大为1200V,数控方式调节;
    适用管径: φ50~500mm(对池、槽、桶内介质的测量可另作设计);
    环境温度: -20~+65℃(高温条件下可选用高温探头);
    环境湿度: 95%(相对湿度);
    电磁场影响: 无;
    传输距离: 最大1400m;
    电    源: 主机供电;
    源 材 料: 137Cs;
    源 活 度: 小于10mci
    源半衰期: 30年;
    安全防护: 符合GB18871-2002规定。

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