【摘要】：火電廠中對料倉、灰斗料位的快速、可靠檢測是電力生產中的重要環(huán)節(jié)。無源核子料位計通過探測物料中微量伽瑪射線照射量率隨時間(料位)的變化,進而獲得料位的變化信息,由于不使用放射源,在火電廠電除塵、除灰系統(tǒng)料位測量中有著十分明顯的優(yōu)勢,不但避免了其它方法存在的易掛料、易損耗及容易誤報等缺點,而且具有非接觸式測量、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、維護費用低、測量精確、安裝簡易等特點。但無源核子灰斗料位計也存在不少問題,如:(1)料位計刻度過程中需要人工測定料位高度,難度大,準確性差,不能自動刻度。(2)忽略了煤灰中放射性活度變化對料位測量的影響,造成料位測量誤差,導致料位誤報甚至發(fā)生事故。(3)煤灰的放射性較弱時,料位測量精度較差。因此,對無源核子料位計自動刻度技術、誤漏報處理技術、放射性活度變化的校正技術等技術難題展開研究,具有重要的現(xiàn)實意義。論文取得的主要成果和創(chuàng)新性如下:(1)提出“四聯(lián)組合探測”的料位測定方法,解決了無源核子灰斗料位計受物料放射性活度變化的影響和自動刻度的難題。(a)設計了四聯(lián)組合探測和“等高多級測量模式”,利用相鄰級聯(lián)探頭的吸收劑量率比與料位的關系曲線和參數(shù),完成料位計的在線刻度,避免了“停工”標定,提高了工效。(b)有效地校正了物料中放射性活度變化造成的料位測量誤差,提高了無源核子灰斗料位計的測量精度和料位定位準確性。由于影響煤灰的放射性因素很多,各地或者不同時期煤灰的放射性活度都有所差異,容易造成測量誤差和誤報。采用四聯(lián)組合探測和等高多級測量模式,在煤灰的放射性活度發(fā)生變化時,可以根據(jù)刻度曲線自動進行校正或者自動重新刻度,有效地降低了因粉煤灰中放射性活度的改變所帶來的影響。既節(jié)省了反復繁冗的刻度程序,也提高了刻度的準確性,避免誤判,并能提高測量精度。研究結果表明:當物料的放射性活度增大1倍,“四聯(lián)組合探測”方法的料位誤差降低至1.1%～5.4%之間,比傳統(tǒng)方法的料位誤差(12%～57%)明顯減少。當物料的放射性活度減小1倍時,“四聯(lián)組合探測”方法的料位誤差降低為-1.7%～-7.6%之間,比傳統(tǒng)方法的料位誤差(-25%～-43%)明顯減少。(2)經理論計算和蒙特卡洛模擬,得出了晶體尺寸為φ7.62×7.62cm3的閃爍探頭的最佳探測角度為30°,使探測靈敏度比常規(guī)安裝方式提高了 17%。當料位探測器與水平位置的夾角為30度時,探測界面能量積分流量值最大;當夾角從0度變化到90度時,探測界面能量積分流量先從低到高變化,達到峰值后又逐漸降低。最低值為90度角時測量值,其與最大值相差達一倍左右。(3)運用蒙特卡羅方法建立了電除塵灰斗無源核子料位計的整體模型,在30度最佳探測角度條件下,模擬出吸收劑量率隨灰斗內料位高度的關系曲線圖。根據(jù)低位料位計和高位料位計的吸收劑量率變化曲線,利用二階導數(shù)法可得出灰位的變化趨勢,由此得出高低料位開關點。對實驗所用的料位計系統(tǒng),當灰位到達100cm時,低位料位計(位于灰斗高度90cm處)吸收劑量率的變化率最大,即100cm處為低位開關點。當灰位到達300cm時,高位料位計(位于灰斗高度270cm處)吸收劑量率的變化率最大,即300cm處為高位開關點。(4)建立了灰斗伽瑪場分布的計算公式,計算了倒四棱臺灰斗中粉煤灰的吸收劑量率,與利用蒙特卡羅模擬結果的相對偏差均在10%以內。(5)實驗表明,蒙特卡羅料位變化模擬曲線與實測曲線吻合良好,料位測量結果與蒙卡模擬結果的相對偏差小于10%。(6)基于Labview平臺開發(fā)了四聯(lián)組合探測的無源核子料位計應用軟件,實現(xiàn)灰位變化曲線測量、灰位監(jiān)測、料位報警、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和查詢等功能。論文完成了火電廠電除塵裝置中無源核子灰斗料位計中關鍵技術的理論研究和蒙特卡羅模擬,取得了預期成果。但由于時間限制,對無源核子灰斗料位計的環(huán)境本底影響修正問題還沒有進行深入研究,有待在今后的進一步研究中完成。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TL81;TP311.52
【圖文】：

圖１－２傳統(tǒng)料位測定方法示意圖逡逑“四聯(lián)組合探測”方法是在高低料位料位計的基礎上，增加兩個輔助料位計逡逑（如圖１－３所示），用來進行高低料位計的自動刻度，不需灰斗停止工作，節(jié)省逡逑刻度時間，提高刻度精度。利用級聯(lián)料位計探測數(shù)據(jù)的比值和對應料位高度進行逡逑曲線擬合，得到擬合參數(shù)，完成刻度。根據(jù)放射性累積原理以及體源的Ｙ場分布，逡逑可以得出粉煤灰放射性強度與粉煤灰的含量和粉煤灰的放射性活度成正比。利用逡逑級聯(lián)料位計探測到的射線強度數(shù)據(jù)比值能有效地消除粉煤灰中放射性活度變化逡逑所導致的測量誤差。四聯(lián)組合探測料位測定方法還能實時跟蹤煤灰放射性活度變逡逑化情況，自動修正刻度系數(shù)，完成自動刻度。逡逑ｕ邐Ｔ］－：：逡逑＼邋＼邐／邋／邐４號輔助料位計逡逑＼邋＼ｒ：：ｙ邋—＇■＇：—＂…／邋／邐高料位料位計逡逑Ｉ邋ｉ邋－，逡逑＼邋＼邐／邐／邐２號輔助料位計逡逑＼邋＼邐／邐ｒ邐逡逑＼＼邐Ｉ邐一邐低料位料位計逡逑ｕ邐ＬＩ邋一？逡逑圖１－３四聯(lián)組合探

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來自自然界中的三個天然放射性系列，即鈾（Ｕ）系列，釷（Ｔｈ）系列和錒鈾（ＡｃＵ）系逡逑列，以及長壽獨立放射性核素，如鉀（４ＱＫ），銣（８７Ｒｂ）等。其中，鈾系（衰變綱圖如逡逑圖２－１所示）的主要７輻射體有鈾組中的２３４Ｔｈ（Ｙ輻射能量只占鈾系７輻射總量逡逑的１％），鐳組的２１４Ｐｂ和２１４Ｂｉ（Ｙ輻射能量分別占鈾系ｙ輻射總能量的１２．４％和逡逑８５．５％），而最有意義的幾種邋ｙ邋射線能量有邋０．０９３ＭｅＶ（２３４Ｔｈ）、０．３５２ＭｅＶ（２１４Ｐｂ）、逡逑１．１２ＭｅＶ邋和邋０．６０９ＭｅＶ（２１４Ｂｉ），１．７６４ＭｅＶ（２１４Ｂｉ），其中邋１．７６４ＭｅＶ邋在邋ｙ邋射線能譜逡逑分析中可作為鈾系的特征射線，具有很重要的意義［２１。逡逑鈾系衰變圖Ｉ邐邐邐邐邐逡逑２３４邋Ｔｈ邋—？邋２３４邋Ｐａ邋邋＾邋２３４ｙ逡逑２４．１ｄ邐＇ｆｉＴＳｈ＂邐２．４５ｘｉ0＊ａ逡逑邐邋邐邐＾逡逑，｜邋表示邐｜邐ｆ＾Ｔｈ逡逑Ｉ邐１邐７．７Ｘ１０＊３逡逑—丨表示ｇ愛＾丨邐邐＾３逡逑２２６Ｒａ逡逑１６００ａ逡逑邐邐逡逑２２２Ｒｎ逡逑３．８２４ａ逡逑邐—逡逑２？ｐ0邋Ｊ邋２１８Ａｔ逡逑３０．０５ｍｉｎ邐２ｓ逡逑邐＾邋￣￣逡逑２１４ｐｂ邐２１４ＢＪ邐２１４ｐ0逡逑２６－Ｓｍｉｎ邋一邋１９．７ｍｉｎ邋￣＂邋１．６４ｘｉ0－？ｓ逡逑＾邋￣邋邐逡逑２１0ｎ邋２１0Ｐｂ邐２１0Ｂｉ邐２１0Ｐ0逡逑１．３０ｍｉｎ邋—＊＊邋２２．３ａ邋￣５．０１邋ｄ邐１３８．４ｄ逡逑２０６Ｔ！「

【參考文獻】

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本文編號：2781831