[发明专利]辐射式煤质参数在线或离线测量仪及其测量方法

权利要求书

1.一种辐射式煤质参数在线或离线测量仪，所述在线测量仪其特点是包括：

辐射式测量装置(4)包括辐射源(4-1)、辐射探测器(4-2)、安装框架(4-3)；

辐射源、辐射探测器分别安装在煤或煤样输送装置(3)的上方和下方或煤或煤样输送装置(3)的两侧并固定在框架上，辐射源与辐射探测器之间构成辐射测量区，用于测量输送装置(3)输送的煤或煤样的煤质参数信号U_i和U_o，

U_i——有煤或煤样时，辐射探测器输出信号；

U_o——无煤或煤样时，辐射探测器输出信号；

煤或煤样输送装置(3)安装在辐射源(4-1)和辐射探测器(4-2)之间，用于将煤或煤样输送至辐射测量区进行煤质参数测量；

采样装置或整形装置(2)安装在煤或煤样输送装置(3)的上方或坐落在煤和煤样输送装置(3)上，用于对生产工艺中需测量煤质参数的测量点(1)处，输送的煤进行连续采样或对输送煤进行整形；数据采集控制器(5)，用于接收采集装置或整形装置(2)信号、煤或煤样输送装置(3)信号和辐射探测器(4-2)信号并按煤质参数测量方法建立的数学模型计算出煤或煤样的煤质参数：灰分(A)、水分(M)、全炭(FC)挥发分(V)以及发热量(Q)；

或所述离线测量仪其特点是包括：

辐射式测量装置(4)，包括辐射源(4-1)、辐射探测器(4-2)、安装框架(4-3)，辐射源、辐射探测器分别安装在煤样输送装置(3)的上方和下方或安装在煤样输送装置(3)的两侧并固定在安装框架上。辐射源和辐射探测器之间构成测量区，用于测量煤样输送装置(3)输送煤样的煤质参数信号U_i和U_o；

U_i——有煤样时，辐射探测器输出信号；

U_o——无煤样时，辐射探测器输出信号；

煤样输送装置(3)安装在辐射源(4-1)和辐射探测器(4-2)之间，用于将煤样输送至辐射测量区进行煤质参数测量；

采样装置(2)包括采样器(2-1)，称装煤样器皿(2-4)，采样器(2-1)用于对测量点处的煤进行随机采样，称装煤样器皿(2-4)用于称装煤样，并将器皿送至煤样输送装置(3)上进行测量；

数据采集控制器(5)，用于接收采集装置(2)信号、

煤样输送装置(3)信号和辐射探测器(4-2)信号，并按煤质参数测量方法建立的数学模型计算出煤样的灰分(A)、水分(M)、全炭(FC)挥发分(V)以及发热量(Q)。

2.根据权力要求1，所述辐射式煤质参数在线或离线测量仪，所述辐射源和辐射探测器，其特点是辐射源是镅-241γ射线源，或是高压＜50kV的低能X射线源，辐射探测器是一个或多个NaI闪烁计数器，或一个或多个电离室，或一个或多个计数器，或一个或多个塑料闪烁计数器，或多个半导体探测器。

3.根据权力要求1，所述辐射式煤质参数在线或离线测量仪，所述在线测量仪的煤或煤样输送装置，其特点是该输送装置是皮带输送机，或是螺旋输送机，或是测量管和螺旋输送机，或是生产线上皮带输送机或是风力输送机。

4.根据权力要求1，所述辐射式煤质参数在线或离线测量仪，所述离线测量仪的煤样输送装置，其特点是该输送装置是直线式往返输送装置，或是圆盘旋转式输送装置，或是往返皮带机。

5.根据权力要求1，所述辐射式煤质参数在线或离线测量仪，所述在线测量仪的采样装置或整形装置，其特点是采样装置包括采样器、破碎机、料管或料斗，或煤整形装置，包括整形料斗，压实测厚装置。

6.根据权力要求1，所述辐射式煤质参数在线或离线测量仪，所述离线测量仪的采集装置，其特点是该采集装置包括采样器和称装煤样器皿。

7.根据权力要求1，所述辐射式煤质参数在线或离线测量仪，所述煤质参数测量方法其特点包括：

1)在线测量方法，有如下步骤：

步骤1，采样

步骤1.1，采样器对测量点(1)处输送的煤进行连续采样或时间基连续采样；

步骤1.2，采样器对辐射式测量装置测量后的煤样进行随机采样；

步骤2，制样

步骤2.1，对步骤1.1采集的煤样采用破碎机进行破碎，对步骤1.2采集的煤样，按GB/T-2008煤的工业分析方法测量要求制成试验煤样；

步骤3，标定，以GB/T212-2008煤的分析方法测量出A、M、V作为标准值进行标定；

步骤3.1，辐射式测量装置实时检测煤样重量信号：

假设在某一时刻的一定时间间隔t内测量的煤样的重量为W_煤1

式中n——在t时间测量次数，Δt-采集信号时间；

步骤3.2，在辐射式测量装置测量的同时，收集t时间内被测煤样，按GB/T212-2008煤的工业分析方法要求测量出A₁、M₁、V₁和计算出FC₁＝[1-(A₁+M₁+V₁)]；按GB/T213-2008煤的发热量测量方法要求测量出煤样的发热量Q₁；

步骤3.3，根据步骤3.1得到某一定时间间隔测量的煤样重量W_煤1及步骤3.2测得的煤样A₁、M₁、V₁、FC₁、Q₁计算出：

W_A1＝W_煤1*A₁，W_M1＝W_煤1*M₁，W_FC1＝W_煤1*FC₁，

步骤3.4，重复步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3n次，得到n组数据如表1；

表1

步骤3.5，线性拟合

对A列与F列数据进行线性拟合得W_Ai＝α_A+b_A*W_煤i————(1)

对A列与G列数据进行线性拟合得W_Mi＝α_M+b_M*W_煤i————(2)

对A列与H列数据进行线性拟合得W_FCi＝α_FC+b_FC*W_煤i————(3)

对I列与E列数据进行线性拟合得Q_i＝α_Q+b_Q*FC_i——————(4)

注：也可直接对B列与A列、C列与A列、E列与A列进行拟合；

步骤4，测量

步骤4.1，辐射式测量装置实时测量出煤样的重量W_煤i；

步骤4.2，根据W_煤i及公式(1)计算出W_Ai，

根据W_煤i及W_Ai计算出A_测i，

根据W_煤i及公式(2)计算出W_Mi，

根据W_煤i及W_Mi计算出

根据W_煤i及公式(3)计算出W_FCi，

根据W_煤i及W_FCi计算出

根据A_测i、M_测i、FC_测i计算出

V_测i＝[1-(A_测i+M_测i+FC_测i)]

根据FC_测i及公式(4)计算出Q_测i＝α_Q+b_Q*FC_测i；

2)煤质参数离线测量方法，其特点包括如下步骤：

步骤1，采样

采样器对测量点处的煤进行随机采样；

步骤2，制样

根据GB/T212-2008煤的工业分析方法要求将采集的煤样制成试验煤样；

步骤3标定，以GB/T212-2008煤的工业分析方法测量出A、M、V作为标准值进行标定；

步骤3.1，将试验煤样装入煤样器皿内；

步骤3.2，将称有试验煤样的器皿放置在煤样输送装置上，煤样输送装置将其输送至辐射测量区进行测量得：

n-在测量时间t内测量次数

t-测量时间

Δt-采集信号时间

步骤3.3，将器皿称装的试验煤样按GB/T 212-2008规定要求测量出A₁、M₁、V₁，计算出FC₁＝[1-(A₁+M₁+V₁)]；按GB/T 213-2008煤的发热量测定方法要求测量出试验煤样发热量Q₁；

步骤3.4，重复步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3n次，得到n组数据如表2；

表2

步骤3.5，线性拟合

对A列与F列数据进行线性拟合得W_Ai＝α_A+b_A*W_煤i————(5)

对A列与G列数据进行线性拟合得W_Mi＝α_M+b_M*W_煤i————(6)

对A列与H列数据进行线性拟合得W_FCi＝α_FC+b_FC*W_煤i————(7)

对I列与E列数据进行线性拟合得Q_i＝α_Q+b_Q*FC_i——————(8)

注：也可直接对B列与A列、C列与A列、E列与A列进行拟合；

步骤4，测量

步骤4.1，辐射测量装置测量出称装试验煤样器皿内煤样的重量W_煤i；

步骤4.2，根据W_煤i及公式(5)计算出灰分重量W_Ai，以及

根据W_煤i及公式(6)计算出水份重量W_Mi，以及

根据W_煤i及公式(7)计算出全炭重量W_FCi，以及

根据A_测i、M_测i、FC_测i、计算出V_测i

V_测i＝[1-(A_测i+M_测i+FC_测i)]

根据FC_测i及公式(8)计算Q_测i

Q_测i＝α_Q+b_QFC_测i。