核仪表在工业生产过程中的应用

核仪表在工业生产过程中的应用摘要：纵观核仪表的发展历程，可以预见，未来微型化、智能化、阵列化、全数字化的核仪表，结构将更加简洁、功能更加完善、安装更加简便、速度更快、精度更高、性能更好、功能更强、用途更广，更加灵活地实现多参数在线或离线获取、运算、存储、传输和利用，实现网络化大区域测量和控制。测控技术的进步推动了钢铁技术的发展，钢铁生产的需求驱动测控技术的进步。可以预见，新兴的全数字化、智能化、多功能的核仪表测控系统将会在现代钢铁工业高效、低耗的生产，绿色化和可持续发展发中发挥越来越重要的作用。基于此，本文就针对核仪表在工业生产过程中的应用进行分析。关键词：核仪表；工业生产过程；应用分析1核仪表的分类核仪表种类繁多，应用领域十分广泛，其工作原理与作用不尽相同，因此很难全面地加以分类。按基本原理和作用方式工业核仪表可分以下几类：第一，强度测量仪表。包括放射性同位素料位计、密度计、厚度计、浓度计、泥沙量计、中子水份计和核子称等。主要是利用物质对射线的吸收、散射与（中子）慢化等作用，使射线的强度发生变化，反映出被测物的某些有关的宏观物理参数。第二，能谱分析仪表。主要指野外或现场分析仪表，例如X射线荧光分析仪、核测井和在线活化分析等仪器仪表。利用这类分析仪表测定有关射线的能谱，确定物质的成分和结构。第三，数字图像处理仪表。包括核无损检验（即射线探伤）装置，如X射线探伤和g探伤和中子照相以及工业断层显像（即工业CT）等装置。这类装置主要是利用胶片照相技术、二维或三维阵列探测技术、数字图像重建与处理技术等确定射线的空间或平面分布，反映被测对象的有关信息。第四，其他核仪表。包括某些无法归类的核仪表，如放射性同位素火灾报警装置，放射性同位素电离真空计等。这类仪表一般多是利用放射性同位素放出的辐射的电离效应。核仪表按射线人射到探测器前与物质发生相互作用的类型可分为以下类型：1） 透射式，利用射线穿过被测物的多少与被测物某参数的关系而设计的仪表。有厚度计、密度计、料位计、液位计、核子秤等。2） 散射式，利用射线反散射与散射体（即检测体）某参数的关系而设计的仪表。有厚度计、密度计、灰分仪等。3） 电离式，利用射线对气体的电离作用而设计的仪表，有气体压力计、气体流量计、气体成分分析仪等。4） X荧光式，利用射线对物质的激发作用会产生特征X射线的原理而设计的仪表。有X荧光分析仪和X荧光镀层厚度计等。5） 中子式，利用中子源射出的中子与物质相互作用产生核反应的原理而设计的仪表。用的较多的有中子湿度计。2核仪表在工业现场的应用核仪表拥有广泛的应用对象和环境，在工业生产过程中已使用各种各样的核仪表，以下几种为广泛应用的核仪表。后面的表列举了在核仪表在不同工业领域中的应用情况。第一，料位计，像钢厂原料仓、储料仓、料斗、高炉、喷煤仓的料位；发电厂原煤仓、粉煤仓、除尘器灰斗、排水池的料位；石油化工厂的储油罐、进料罐、反应釜等的料位。第二，核子秤，安装在钢厂、电厂、水泥厂、洗煤厂、港口码头等行业的各种皮带输送机上的物料重量计量。第三，液位仪，电厂高压汽包的液位监测；化工行业的各种储罐液位监测。第四，工业探伤CT机，利用X射线和丫射线无损检测各种异型钢材的损伤、钢管的缺陷等。第五，厚度仪，测量钢厂带钢的厚度、凸度和边缘降，各种镀层和涂层厚度等。第六，密度计，测量钢厂、洗煤厂矿浆的浓度，板坯的密度，各种粉末物料及结晶矿的密度，蓄电池的电解液密度。第七，纸张定量仪，用于造纸厂的纸张厚度、水分的检测。第九，X荧光分析仪，可以分析测量各种矿石的成分，分析炉渣中含铁量及碱度等，可以对煤、矿石等物质进行全元素分析。3核仪表的未来发展趋势核仪表经过60多年的发展历程，已在过程控制与最优化、测量与自动化、质量控制和各种检测中得到更加广泛的应用，对提高工业自动化水平，促进生产力发展起着主导作用，并成为现代钢铁工业控制技术中不可缺少的技术装备，它适用于钢铁制造流程的高温、高压、高速、高湿、高尘、强振、强腐蚀、防爆等恶劣环境。核仪表涉及核物理、核电子探测、计算机、通讯、视频、机械、控制等领域，是多学科的综合体。目前的核仪表具有以下特点。1） 传感器向微型化、数字化、智能化、多功能化、网络化、低功耗方向发展。如德国Berthold公司LB-490一体化密度测量系统，采用微处理器技术将探测器与主机集成在一体，系统参数通过HART手操器设置；HART手操器可连接在4-v20mA输出电流环路内的任何一点2） 具有高适应、高稳定、高可靠和长寿命特征。核仪表在复杂、恶劣的工作环境中使用一般可连续10万小时可靠运行，正常使用5-V10年。3） 采用计算机、微处理器和人工智能等技术，实现数据运算、存储与通讯、非线性与温度补偿、放射源衰减补正、X射线源与测量精度的稳定、自诊断与自故障处理及远程化服务等功能，大幅减轻了设备维护量，提高了仪表的可靠性；通过图像视频彩色显示，达到更加友好的人机结合，使生产运行过程获得更快的速度、更优的质量以及更严密的监控。4） 核技术与非核技术综合应用，扩大了仪表的应用范围，提高了其应用功能，并向高速度、高精度、高灵敏、更简捷的方向发展。微型、网络、在线、智能、虚拟、多功能、低耗等高科技化已成为现代核仪表最主要的特征和发展趋势。核仪表正不断更新结构，完善功能，提高精度、稳定性、可靠性、通用性，实现仪表的标准化、微型化、智能化与自动化，以适应现代工业连续、高速、精密的生产要求。主要发展趋势体现在以下方面：1）整体结构，从单元组合式向系统集成式发展；2）测量方法，从简单的检测手段向高效率、高分辨率的复杂检测装置过渡；3）仪表功能，从单点单参数检测向多点、多参数、自动检测方向发展，扩大了仪表的应用范围，提高了其应用功能；4）仪表通用J险、安全性、可靠性、可维性、软件功能的扩充以及控制系统与现场仪表层各项可互操作，实现了标准化、系列化；5）新型传感器与计算机技术相结合，使得仪表的性能越来越高，速度越来越快、操作越来越简便，并具有实时诊断与预测性维护等功能。结束语总之，核仪表的最大特点是能进行非接触无损检测，特别适用于其他仪表难于或不能使用的高温、高压、易爆、有毒具有腐蚀性等的对象和环境的测量控制，因此在特定条件下就成了某些系统中的关键设备，是国民经济现代化建设不可缺少的新型检测仪表，已引起国家有关部门的高度重视。我国核仪表主要应用在冶金、矿山、选矿（煤）、能源开发、石油化工、水泥、造纸等诸多行业。随着国家环保对上述行业的要求越来越严，以及这些应用行业本身技术发展，核仪表的应用已受到各个行业的重视，有相当大的潜在市场量和发展前景。参考文献：李绍武，陈朗.核仪表在磷矿加工中的应用[J].磷肥与复肥，2014,05：72.孟庆华，马永忠.北京市核仪表应用现状调查与分析[A].中华预防医学会、全球华人公共卫生协会.中华预防医学会第二届学术年会暨全球华人公共卫生协会第二届年会论文集[C].中华预防医学会、全