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1、DF-5701 中子活化水泥元素在线分析仪、产品概述DF-5701 中子活化水泥元素在线分析仪（图 1-1）是跨皮带式水泥物料在线检测 装置。用于料堆管理、生料配料过程中元素成分的在线检测。DF-5701的装置为模块化结构，不需切割皮带，可绕皮带安装。DF-5701运行时, 皮带从测量装置内托槽上滑过，对流经的所有物料进行检测，整个检测过程不接触 物料，不影响皮带运行。DF-5701每分钟给出一次检测结果，精确分析出各元素含 量以及相关的质量控制参数。根据分析仪实时检测信息，对生产过程进行有效控制， 改良生产工艺，降低生产成本,提高产品质量。图 1-1 DF-5701 中子活化水泥元素在线分析
2、仪装置二、产品结构DF-5701 中子活化水泥元素在线分析仪由测量装置、中子源、探测器、信号处 理柜以及主机五个部分构成。（图 2-1）主机信号处理柜图 2-1 DF-5701 结构图1. 测量装置 测量装置采用模块式框架结构。包含支持测量过程中核相互作用的关键部件， 同时对射线进行辐射防护，使装置周围剂量率达到辐射安全国家标准，保证工作人 员的健康安全。2. 中子源 中子源安装于测量装置的下部，位于物料皮带的正下方，内部装有一个或多个 不锈钢封装的252Cf源芯。252Cf的半衰期为2.6年，放射性活度随着持续发射中 子减小，约二年半时间，需补充新的中子源芯达到初始源强度。3. 探测器 探测
3、器安装于测量装置的上部，位于物料皮带的正上方，用于接收物料被中子 作用后发出的射线。探测器外包有射线抑制体和恒温部件。其中，射线抑制体用于 抑制干扰射线，并由恒温部件对探测器进行恒温。4. 信号处理柜 信号处理柜内有探测器外围部件，电子信号处理部件和温度控制部件。探测器 外围部件为探测器运行提供高、低压电源。电子信号处理部件的主要功能是将来自 探测器的模拟信号，通过ADC转换为数字信号。温度控制部件用于控制探测器温度 和柜内温度。信号处理柜可以安装在墙上或支架上，与探测器相连接的电缆线长度 标准为 25 米。5. 主机 主机由硬件和软件组成，主要采集来自电子信号处理单元的数字信号，并对这 些数
4、字信号进行解析，计算出元素成分含量及相关的质量控制参数，指导和控制水 泥生产。硬件包括计算机、调制解调器和网卡，可配置打印机。计算机内配有数据传输 接口，与自动控制系统连接，还可通过互联网实现远程故障诊断功能。软件利用元素谱库多元回归算法，对复杂的伽玛能谱进行解析，每分钟给出一 次分析结果，实时显示,并提供多种方式报表查询。三、工作原理DF-5701采用中子活化瞬发Y分析（PGNAA）技术。由中子源放出平均能量为 2.35MeV 的快中子，快中子被测量装置慢化为热中子，并由热中子照射水泥物料与 物料中各元素原子核发生热中子俘获反应，放射出不同能量及强度的特征Y射线， 通过检测特征Y射线的能量辨
5、识物料中元素种类，通过检测特定能量Y射线的强度 得出元素含量。激发核稳定核伽马原子核热中子图 3-1 PGNAA 原理图每种元素对中子活化过程的反应不尽相同，这表现在两个方面。一方面是一些 元素的活化性比另一些元素要高，例如铁非常活跃，而碳和氧的惰性很高，表现为 与中子作用后放出的射线强度不同。各元素间的另一个关键不同在于每种元素会放 射出（具有已知强度）一组特定能量的Y射线，称为特征Y射线，例如，钙元素会 放射出能量不同的Y射线，最明显的是4.42MeV和6.42MeV。碘化钠闪烁体探测器接收到Y射线时会产生光脉冲，光脉冲进入光电倍增管后 生成电脉冲，电脉冲经过电子信号处理部件放大和ADC转
6、换，进而生成复合Y射线 能谱。然后，使用微处理器和高级分析软件可分解出该能谱的成分（元素）。四、技术参数表 4-1 DF-5701 技术参数应用皮带宽度500 800mm1000 1200mm14001600mm长2150 mm2150 mm2150 mm宽1650 mm2050 mm2350 mm高2150 mm2500 mm2650mm重量4.5吨6.0吨7.5吨托槽角度30 45中子源30 60ug 252Cf正常运行温度40C 至+ 60C电源220VAC10%, ie , 50HZ5%, 6 安培探测器至主机标准为25m信号处理柜至主机双缆线电缆，最远2500米，更远采用光纤测量原理
7、中子活化瞬发Y分析（PGNAA）技术分析时间1分钟，用户可设定标准分析兀素钙、硅、铁、铝质量控制参数KH, n, p, C3S, C2S, C3A, C2F, C4AF，易烧指数,烧失量DF-5701 报告的参数如下：氧化物：CaO、SiO 、FeO 、AlO 、MgO2 2 3 2 3计算的质量控制参数：石灰饱和系数、硅酸率、铝氧率、CS、CS、CA、CF、CAF、易烧指数、烧失 32324量 3 2 3 2 4五、产品应用DF-5701 在水泥厂中主要用于料堆管理和生料配料。根据分析仪对原料的实时 检测信息，通过采石场优化调度控制和质量、成分统计实现料堆管理功能，而通过 控制各种生料原料的
8、给料量实现生料配料功能。/诊断远:I; III I 1向采石场 提出建议卫星通信数据报表丹东DF-5701分析仪数据动态显示 和过程控制软件自动控制图5-1 DF-5701的应用1. 料堆管理DF-5701 的测量装置可使皮带贴在托槽上滑过。托槽角度为 30至 45变化范 围，方便安装。DF-5701将在水平皮带和倾角最大不超过18的皮带上工作。DF-5701 可以与各种皮带组合一起使用。但由于某些皮带上的化合物可能会对 分析性能造成负面影响，根据具体应用环境作相应处理。 DF-5701 不宜用于钢芯皮 带或含有氯的皮带,但极少量钢丝不会对分析仪性能带来显著影响。皮带接头推荐硫 化的方法，防止
9、损伤 DF-5701 托槽。皮带载荷会影响分析仪的性能，因此也是重要的考虑因素之一。皮带载荷过少， 物料产生的特征Y射线少，引起计数率低，从而增加了统计涨落误差，降低了重复性, 同时测量精度也受到一定影响。因此，尽可能避免皮带载荷过少的发生，将有助于 持续获得好的分析结果。DF-5701 系统可以与过程控制软件配合使用，进行料堆管理，以监控预混料堆 的化学成分。使用过程控制软件时可以采用手动模式或自动模式。手动模式 过程控制软件根据称重秤及分析仪测得的结果来调度采石场的作业，指导开采 车到不同矿区开采，使各种品位的矿搭配使用，以满足以最低成本均化料堆的质量 控制要求。手动模式控制适用于通过合理
10、调度开采和运输作业设备以达到采石场所 要求质量的应用场合。图5-2 手动模式下的过程控制自动模式 自动模式下，过程控制软件用于原料存放在不同库（每个库下有自动给料）中 的情况。控制软件通过控制系统（PLC系统）来自动控制物料的配比，以满足预混 料堆的质量要求。石灰质图5-3 自动模式下的过程控制 料堆管理系统功能有多种可行的配料方案时，选择成本最低的配料方案用户可设置质量控制目标的优先级，执行最合适用户需求的配料方案 提供每个料堆的成分，以供品质评价提供满足料堆质量目标所需的物料的成分和质量料堆管理系统的主要显示内容 采矿点的成分（化学分析） 质量控制参数（KH, n, p等）的目标值料堆物料
11、的成分（由DF-5701确定） 料堆质量（由称重秤确定）料堆管理系统优点料堆管理系统将在新厂建设和原厂运行两个环节为您节省资金。对于新厂建设，DF-5701不再需要下列设置： 独立的粘土和石灰石均化堆场 取样系统对于原厂运行 无需取样化验,实验室成本下降 使矿山开采更加合理化 降低预混料的成分波动 提高预混料的质量 最大化利用劣质矿山资源2. 生料配比DF-5701 与自动配料软件结合使用,可进行生料配料过程控制。称重秤、分析 仪将当前检测结果送入配料软件，配料软件根据用户质量控制参数（KH，n，p）目 标值,控制各原料给料机给料量,使配料满足质量控制要求。铁质钙质铝质测量装置称重秤生料磨主机
12、控制 系统信号处理柜图5-4 生料配料过程控制 生料配比系统的主要显示内容原料的成分（化学分析） 质量控制参数（KH, n, p等）的目标值 混合料的成分（由DF-5701确定） 各原料的给料量（由称重秤确定）生料配料优点 减小均化库规模 降低均化库运行成本 减小预均化堆场面积 降低入窑生料成分波动和燃料成本 提高生料合格率,进而提高熟料质量 有多种可行的配料方案时,选择成本最低的配料方案 减少窑的操作 水泥粉磨能耗下降 延长耐火砖的使用寿命成本合理性图 5-5 说明了 DF-5701 分析仪在使用中的成本合理性。iJil.DF-57QKHirfi，項均代血场- ji- L减小均化r：7TT7
13、T7/厶“AlSIEl O/O /增加混言创椅过均化堆販少节省燃料水混呼柚7减少填料羅加氓现消取样设备ATZ实时配粹降像主料成分波动Dr-571):1牛石妝廷长丽火材料寺命图5-5购买DF-5701的成本合理性六、产品特点全面：测量通过的所有物料，代表性强； 快速：每分钟给出一次成分数据； 有效：为生产提供关键参数数据，以便进行有效控制； 稳定：双环控温、自动稳谱，长期稳定运行； 安全：更为有效的屏蔽体，装置周围辐射剂量低于国外同类产品。DF-5701 最根本的是提供了一种皮带物料元素成分的在线检测手段 ,与其它检 测手段相比，有着无与伦比的优势。在以往的工艺中，需要取样、制样，最后化验分析，
14、整个过程需要数小时有时 甚至是几天 ,反馈控制严重滞后。另外化验分析仅使用料流的一小部分（通常为 10-9），一般来讲，测量误差主要是由于化验分析所用的极小部分被视为整个料流的 代表，代表性差。与化学分析相比，DF-5701的分析结果代表性强，整体误差小。由于DF-5701 是对整个料流进行检测，反映了物料的全部信息。分析仪的随机误差即是该分析系 统的整体误差。相反，与化验分析相关的随机误差在化验系统的整体误差中只占其 中一部分，有时甚至只是很小一部分， 而其他随机误差主要来自取样和制样。因此， 有时表面上看 DF-5701 的随机误差似乎很大，但实际上整体误差比化学分析要小的 多。与化学分析
15、相比， DF-5701 每分钟即可给出检测结果，实时性强,反馈迅速。分 析仪每分钟提供前一分钟通过的物料的成分检测值,及时反映物料成分的变化趋势， 并迅速采取措施，调整搭配比例，控制物料成分的波动。因此，具有过程控制功能 的在线分析仪在分析速度上具有明显的优势。七、现场应用图7-1 应用于生料配料自动控制的分析仪现场效益分析： 使生料成分稳定 使窑的运行状况稳定 使台时产量提高 6%左右 使出窑熟料三率值合格率达到 90%以上 使熟料三天强度提高 2-3MPa 使出窑熟料的f-CaO1.5O%的合格率在90%以上，稳定并提高了熟料质量附录 辐射防护1 基础知识放射性是宇宙间一种最普遍、最基本且最具活力的自然现象，宇宙间的运动和 能量，主要来源于放射性。宇宙中所有
