1 前言
核子秤作为一种结构简单、使用维护方便的非接触式计量装置, 由于具有不受物料的浓度、腐蚀性等影响, 也不受皮带张力、振动等因素的影响, 且可在恶劣的条件下工作, 因此被广泛的应用于煤炭、电力、化工等行业。目前凤凰山矿选煤厂共使用核子秤16 台, 其中4 台在矸石胶带上使用, 1 台在煤泥胶带上使用。核子秤的使用为该厂现场的生产管理, 尤其是生产过程中的动态物料准确计量, 发挥了重要作用。
2 核子秤的组成
核子秤由γ射线源、A 型支架、γ射线探测器、开停信号、前置放大器、下位机、通信站和计算机组成, 整个测量系统如下图所示: 
3 工作原理
当放射源发射出的γ射线照射到物料上时, 其中一部分被物料吸收, 一部分穿透物料到γ射线探测器上, 物料越多, 被吸收的γ射线也越多, 由于放射源发出的μ是个常数, 所以控测器接收的γ射线就越少。因此, 根据γ射线探测器接收γ射线的多少, 便计算出物料的质量。由γ射线与物质相互作用原理可知, γ射线穿透物质后其强度按指数规律
变化:
N = N0 •e-μ•F / S (1)
式中N0 —— 没有物料时γ探测器接收γ射线的粒子数;
N —— 有物料时γ探测器接收γ射线的粒子数;
μ —— 物料对γ射线的质量吸收系数;
F —— 传送带上物料的载荷;
S —— 传送带上物料在射线区内等效宽度。
γ射线探测器的输出电压U 与其接收γ射线粒子数N 成正比, 因此(1) 式可表示为:
U= U0 •e-μ•F / S
或F = - S / μln U / U0 (2)
式中S、μ均为常数, 令K= - S/μ则
F = K ln U/ U0 (3)
由(3) 式可知, 只要测出有物料时的U 值与无物料时的U0 值, 便可计算出F 的大小。传送带速度由测速传感器测得记为Vi ( 若传送带速度恒定可将V 设成定值) , 于是传送带上的瞬时物料流量P i 可用下式计算出:
Pi= Fi • V i
在 t 时间内物料的累计量为:
W= ∑Fi Vi∆ ti
式中Fi —— 传送带瞬时负荷;
∆Vi —— 传送带瞬时速度;
ti —— 时间周期(i = 0, 1, 2, 3••• n)
4 核子秤的标定
4.1 核子秤在标定过程中出现的误差
核子秤的标定主要采用实物标定方法, 在某一段时间内, 通过核子秤的物料量可在计算机的CRT显示器上读出并计录下来, 得到一个核子秤的显示质量W 显, 将这部分物料装入汽车送往标准秤进行秤重, 得到一个标准秤秤出的实际质量W 标, 利用下式K 修= K 原. W 标/ W 来确定K 修常数。首次标定可任设一常数K 原输入计算机, 这样每标定一次算出的K 修代入K 原, 经多次这样的标定便可使W 显与W 标相接近, 使计量误差< 1% 。表1、表2分别是我厂核子秤标定中的部分参数。

从表1 中可看出: 1920# 秤误差较小, 能满足我厂生产计量的需要。而表2 的313# 秤误差较大, 经分析产生误差的原因主要是, 此秤测量的是我厂的洗煤小矸, 安装在我厂矸石仓入料313# 胶带上。由于矸石量少且不均匀, 根据核子秤的计量公式(3) ,首先要测出输送带无物料时的U0 值, 理想状态下无物料时U= U0 则F = P = 0 , 由于输送带在制造过程中自身存在的不均衡, 且在使用过程中胶带的磨损、胶带局部更换和胶带的连接头均会影响U0值, 故U0 一般取输送带整圈测得的平均值。为了能使输送带在无物料时P = 0 , 在实际的计算处理过程中当U / U0> 1 时, 强迫使流量P = 0 , 当U/ U0< 1 时按( 3) 式计算出物料的载荷F , 然后根据运行速度和运行时间计算出累计量W, 由于U0 是一个平均值, 而U 是一个瞬时值, 当核子秤测量输送带一段相对薄的位置时, 则U> U0, 由于输送带上矸石量小且很稀疏, 物料吸收的􀀁射线很少, 则U /U0> 1 迫使P = W = 0 , 使一部分物料无法被测出,出现物料的损失从而影响整个累计量和核子秤的测量效果。从上表中我们已看出, 实际秤出的W 标大于核子秤的显示值W 显。
4.2 解决方法
最直接的办法是将此秤安装到流量大且较均匀的矸石仓下1908# 胶带上。通过重新标定, 获得了预期效果。重新标定后的参数见表3。

由于我厂是人工捡矸, 矸石有大有小时有时无,故核子秤在对输送带物料的测量时误差很大, 我们采用同样的方法解决了该类问题。
5 结语
在煤炭洗选加工过程中, 利用核子秤对其生产过程进行必要的动态量度统计和监测, 可解决实际生产过程中靠经验估算不准确、不及时的弊端, 效果比较理想。