煤粉流量测量技术及应用
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第 ４ 卷 ７
第 ２期
石
油
化
工 自 动
化
Ｖｏ１ ７，ＮＯ． ．４ ２ Ａ ｐｒｌ ０ｌ１ ｉ，２
２１ ０ １年 ４月
Ａ Ｕ ＴＯ Ｍ ＡＴ Ｉ ＯＮ Ｎ Ｉ ＰＥＴ Ｒ（＿ ）ＣＨ ＥＭ Ｉ ＣＡ Ｌ ＮＤＵ ＳＴ ＲＹ Ｉ
煤 粉 流 量测 量技 术 及 应 用
何 德 颂
介 质沉 淀 引起 的误 差 。根据 测量原 理 ， 源和检 测 射
器 通 常 要 求 被 安 装 在 管 道 的相 对 面 ， 确 保 两 条 中 并
该 系统 由核 密 度计 、 容式 速 度计 、 电 二次 仪 表 组成 ， 具体 配置如 图 １ 示 。 所
心 线处 于一条 直线 。密 度计是 非接 触安装 ， 常选 通 用链 条捆 绑安 装 形 式 。需 要 注意 的是 通 常煤 粉 管 线是 需要 保温 的 ， 以密度 计 与管道 问有保 温材 料 所 隔离 ， 如果 直 接 将 密度 计 捆 绑 在 管 道 用 的保 温 棉
全要求 。
求 装 至 直管 段 ， 行 空 管 标 定 。然 后 进 行 低 量 程 先
标 定 ：采 用 氮 气 瓶 （ 度 ５ ｇ ｍ 对 管 内 充 压 ， 密 ０ｋ ／ ）
当高 压 稳 定 ２ｒｉ 将 理 论值 与 密 度值 对 比后 标 ｎ后 ａ 定 。高 量 程 标 定 选 用 水 充 满 管 道 标 定 。测 量 数
ｍ ａ ｓ ｆｏｗｒ ｔ ｏ ａ — ｏｌ Ｗ Ｏ ｐ ｓ ｌ ｗ ｒ ｎ ｒ ｄｕ ｅ ． Ｔｈｅ ｄｅ ｓ ｔ — ｅ ｏ ｉｙ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｅ ｈｎ ｑｕ ｓ ｌ ａ ｅ ｆ ｒ ｇ ｓ ｓ ｉ ｔ ｈａ ｅ ｆｏ ａ ｅ ｉ ｔ ｏ ｃ ｄ ｄ ｎ ｉｙ ｖ ｌ ｃ ｔ ａ ｕ ｅ ｎｔｔ ｃ ｉ ｅ
并 向被测 固体 微粒 发射 低能 量微 波信 号 ， 号散 射 信 回来并 被传 感 器 接 收 。传 感 器 工作 就像 粒 子计 数
器 ， 录 每 个 单 位 时 问 内 流 动 的 微 粒 数 量 。 由 于 采 记
在 工 业 生 产 过 程 中 ， 相 流 量 是 一 个 极 为 重 要 两 且 测 量 难 度 较 大 的 参 数 。特 别 对 于 干 煤 粉 气 化 工 艺 的 密 相 输 送 系 统 来 说 ， 粉 质 量 流 量 的 测 量 尤 为 煤
ｐ ｖ ｒｚ ｄ ｃ ａ ｌ ｗｒ ｔ ａ ｕｒ ｍｅ ｔｉ ｅ ｙ ｉ ｕｌ ｅ ｉｅ ｏ ｌｆｏ ａ ｅ ｍｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｖ ｒ ｍｐｏ ｔ ｎ ． Ｔｈｅ ｃ ｒａ ｔ ｏｍｍｏｎ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｔ ｃ ｉ ｅ ｆ ｓ ｉ ａ ｕ ｅ ｎ ｅ ｈｎ ｑｕ ｓ ｏ ｏｌ ｄ
越性。
关 键 词 ：密相输送 ； 煤粉 ； 流量测量 ； 煤气化
中图 分 类 号 ： Ｈ ２ Ｔ ８
文 献 标 志码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： ０ ７ ７２ （０ １０ ～ ０ ７ ０ １ ０ — ３ ４ ２ １ ）２ ０ ５ — ３
Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｎｄ Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｗｄｅ ｏ ａ ｅ Ｍ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ａ ｌｃ ｔｏ ｆＣｏ ｌＰｏ ｒ Ｆｌ ｗｒ ｔ ａ ｕｒ ｍ ｎ
后 ， 用 以 下 任 意 一 种 方 式 输 出 到 用 户 主 机 ： ～ 可 ４
２ ｉ ０ ｎＡ ； Ｐｒ ｉ ｓ ＤＰ； Ｍ ｏ ｕｓ ｏｆｂｕ ｄｂ ； Ｄ ｅ ｉ ｅ ｅ ； ｖ ｃ Ｎ ｔ
２ 密度 速度 测量 系统配 置及应 用 依据国内某大型煤化工气化 』艺 中的应用 实例 ， ＝ 对密度速度 测量 系统配置 进行 说 明： 况为 测量 煤 工 粉质量 流量 ， 质形态为气 固两相 ， 度为 ８ 介 温 ０℃ ， 压
系统 总线
上 ， 出 现 保 温 棉 进 水 变 形 从 而 引 起 密 度 计 中心 线 会 倾 斜 的危 险 ， 以 当 有 管 道 保 温 工 况 的 时 候 ， 在 所 应
安装 仪表处 采用 保 温绳 等不 易 变 形 的材 料 进行 保
温 。 如 果 工 艺 管 道 未 考 虑 此 处 的 应 力 ， 应 加 装 支 还
用 密度速 Βιβλιοθήκη Baidu测 量技术 。
１ 测 量 技 术 １ １ 差 压 测 量 技 术 ．
差 压法 的原理 是将 气 固两相 流看 做是 一个 “ 均
）一
式中
㈩ （） ｆ触
一
可 以
匀” 的流体 ， 当流体 经过 管道 或文 丘里 装置 时 ， 产 会 生 相应压 力 降 ， 据 流 动 过 程 中 产 生 的 差 压 与 质 根
力 为 ４３ＭＰ （ ， 质 密 度 为 ０ ６０ｋ ／ 速 度 ． ａＧ） 介 ～ ０ ｇ ｍ ，
为 Ｏ １ ｓ ～ ２ｍ／ 。
Ｅｔ ｅ ｎ ｔ ＴＣＰ／ Ｐ） ｈ ｒ ｅ（ Ｉ 。
３ 系 统 的 安 装 测 量 系统 应 安 装 在 垂 直 管 道 上 ， 而 避 免 悬 浮 从
量 流 量 的 关 系 即 可 测 量 两 相 流 中 的 固 体 质 量
流量。
ｑ （） ｆ—— 平 均 质量 流量 ， ｇ ｓ Ａ—— 煤 粉 ｋ／；
管 道 截 面 积 ， ； （） 一 粉 瞬 时 速 度 ， ｓ ｍ。 ￡ 煤 ｍ／ ；
１２ 微 波 测 量 技 术 ．
收 稿 日期 ：２ １ ０ 一３ （ 改 稿 ） ０ １— ｌ ０ 修 。
１３ 密 度 速度 测量技 术 ． 在气 固两相 流 中 ， 固体 颗粒 的质 量流 量是气 固 两 相流 速度 和密度 的函数 ， 以密度 速度 测量技 术 所 原理 即 为将 流体速 度 和密度 分开 检测 ， 然后 计算 质
量 流量 。
量、 密度 速度 测量等 手段 ， 于煤化 工来 说 ， 对 主要 采
ｆ ｒｔ ｅｄ ｎ ｉｙ ｍｅ ｅ ｎ ｏ ｒ １ｔ ｎ ｉ ｔｇ ａｏ ｒ ｒｓ ｎ ｅ ． Ｔｈ ｎ ｔ ｒ ｕ ｈ ａ ａｙ ｉ ｏ ｈ ａ ｕ ｉｇ ｏ ｈ ｅ ｓｔ ｔｒａ ｄ ｃ ｒｅａ ｉ ／ｎ ｅ ｒ ｔ ｒａ ｅｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｏ ｅ ｈ ｏ ｇ ｎ ｌ ｓｓ ｆｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒｎ
Ｋ ｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：ｄ ｎｓ ａ ｅ ｃ ｎｖ ｙ ｎｇ； ｐｕ ｖ ｒｚ ｄ ｃ ｌ ｌ ｗ ｒ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔ ｃ ａ ａ ｉｉａ ｉ ｅ ｅ ｐｈ ｓ ｏ ｅ ｉ ｌ ｅ ｉｅ ｏａ ；ｆｏ ａ ｅ ｍ ａ ｕｒ ｍ ｎ ； ｏ ｌｇ ｓｆｃ ｔｏｎ
０ 引 言
用 特定 的频 率 ， 故仅 流动 的微 粒能 被测 量而堆 积 的
微 粒不 被测 量 ， 而保 证测 量 的精确 性 。 从
重 要 ， 仅关 系磨 煤 工 序 的 控制 参 数 ， 直 接 参 与 不 更
气 化过程 的 氧煤 比 ， 直接 影 响气化 效率 及工 艺安 全
和 工 艺 指 标 。 目前 市 场 上 主 要 有 差 压 测 量 、 波 测 微
微 波 固体 流量 测 量仪 采 用 雷 达原 理 和 多普 勒
作 者 简 介 ：何 德 颂 （９ ９ ） 男 ，０ ２年毕 业 于 武 汉 工 程 大 学 １７ ～ ， ２０
自动化 专 业 ， 士 学 位 ， 工 作 于 中 国 五 环 工 程 有 限 公 司 电 控 ， 硕 现
特性来 进行 固体质 量 流 量 的测 量 。传 感 器 采用 微
参 数 相 同 ） 吹 扫 干 净 后 ， 端 焊 上 封 头 ， 装 上 ， 两 并 压 力 表 及 进 气 、 气 截 止 阀 。 然 后 将 密 度 计 按 要 排
核密度 计 由放射 源和 检测器 组成 ， 测量 管道 中
物料 的密度 值 。
放 射 源在 大部 分应 用 场 合 可 选 用 Ｃ ｌ ７ 但 ｓ３ ， 当 需 要 高 能 量 场 合 时 ， 选 用 放 射 源 Ｃ ６ 。 同 需 ｏ０ 时 因 为 放 射 源 的 辐 射 性 ， 射 源 被 双 层 密 封 在 放 铅 罐 中 ， 满 足 美 国 核 管 制 委 员 会 （ Ｃ） 安 以 ＮＲ 的
（ 国五 环 工 程 有 限公 司 ， 汉 中 武 ４０２） ３ ２ ３
摘 要 ： 于干煤粉 气化工 艺的 密相输送 系统来 说 ， 粉质 量 流 量的测 量非 常 重要 。介 绍几 种 当 前常 用或 较 为热 门 对 煤
的 气 两 相 流 同 体 质 量 流 量 测 量 方 法 ， 用 密 度 速 度 测 量 技 术 对 国 内 某 大 型 煤 化 工 气 化 工 艺 中 密 度 速 度 测 量 应 １ 方 法 使 Ｆ ｆ ｊ 进 行 分 析 ， 出 系 统 的 密 度 计 、 度 计 及 二 次 仪 表 选 型 和 测 试 方 法 ， 后 对 系 统 中 的 测 量 数 据 进 行 分 析 ， 定 该 方 法 的 优 给 速 最 确
ｄａ ａ ｏｆｓ ｔ ｍ ｎ ｕ ｒｏｒｔ ｈｅ ｍ ｅ ｈｏ ｔ ｙｓ ｅ ａ ｄ ｓ ｐｅ ｉ ｉｙ ｏｆｔ ｔ ｄ，ｉ ｓ ｃ ｃ ｕｄ ｄ ｔ ａ ｎ ｉｙ ｖ ｌ ｃ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅ ｓ ｇ ｄ ｔｉ ｏｎ ｌ ｅ ｈ ｔｄｅ ｓｔ — ｅ ｏ ｉｙ ｍ ａ ｕｒ ｍ ｎｔｉ ｏｏ ａ ｌｃ ｂｌ ｏ ｎ ｅ ｃ ｎｖ ｙ ｎ ｐｐ ｉａ ｅ ｆ ｒｄｅ ｓ ｏ ｅ ｉ ｇ．
波技术 ， 过和管 道 的特别 连接 ， 生一个 测量 场 ， 通 产
任高级＿ 师 。 Ｔ程
５ ８
石 油 化 工 自动 化
第 ４ 卷 ７
ｌ （） — 煤 粉 瞬 时 密 度 ，ｇ ｍ。 ０ ￡— ｓ ｋ／ 。
量 即通过 测 量 的速 度 和 密度 的 乘 积 ， 仪 表 处 理 经
据 见 表 １所 列 。
表 １ 密 度 标 定 数 据
核密 度计 使 用 闪烁 型 探 测器 来 测量 放 射 源 的 辐射 到达量 。该 探测 器 由一个 特殊 的塑 料 闪烁 体 材料 、 电倍增 管 及 相 关 电 子 器 件 组 成 。当 闪 烁 光 器接 收 到射 源 辐 射 时 ， 发 出微 小 光 闪 烁 。一 定 会 厚度 的样 品对 射 线 的 吸 收 量 与 该 样 品 的 密 度 有
ＨｅＤｅ ｏ ｓ ｎｇ
（ ｕ ａ ｇ． Ｃｏ Ｉｔ Ｗ ｈｕ ｎ Ｅｎ ． ｄ．， Ｗ ｕｈ ｎ，４２ ２２ ａ ０ ３， Ｃｈ ｎａ ｉ ） Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｔ ｄ ｎ ｅ ｈａ ｅ ｏ ｅ ｉ ｇ ｙ ｔ ｍ ｏｆ ｈｅ ｓｒ ｃ ： ｎ ｈｅ ａ ｓ ｐ ｓ ｃ ｎｖ ｙ ｎ ｓ ｓ ｅ ｔ ｄｒ ｃ ａ ｐ ｗ ｄｅ ｇ ｓｆｃ ｔｏｎ ｅ ｈ ｌ ｇｙ， ｔ ｙ ｏｌ ｏ ｒ ａ ｉｉａ ｉ ｔ ｃ ｎｏ ｏ ｈｅ
ｕ ｅ ｎ ａ ｌ ｒ ｅ ｄ ｓ ｄ ｉ ａ ｇ ｏｍｅ ｔｃｃ ａ ａ ｉｉａ ｉ ｎ ｐ ｏｃ ｓ ｓ ｄ ｔ ｉｅ ｎａ ｙ ｅ ｓ ｉ ｏ ｌｇ ｓｆｃ ｔｏ ｒ ｅ ｓｉ ｅ ａ ｌ ｄ ａ ｌ ｚ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｓ ｎ ｅｅ ｔｏ ｅ ｏｄ ｎ ｈ ｅ ｔａ ｄ ｓ ｌ ｃ ｉ ｎ ｍ ｈｔ ｓ
撑 以支持探 头 和安装 组件 。
图 １ 密 度 速 度 测 量 统 配 置 示 意 ２ １ 核 密 度 计 ．
４ 系 统 标 定 及 修 正
４． 密 度 标 定 １
现场 采 用 安 装 粉 煤 管 线 的 剩 余 管 材 约 ２ｍ （ 证 与 实 际 安 装 的 粉 煤 管 线 材 料 、 径 壁 厚 等 保 管
第 ２期
石
油
化
工 自 动
化
Ｖｏ１ ７，ＮＯ． ．４ ２ Ａ ｐｒｌ ０ｌ１ ｉ，２
２１ ０ １年 ４月
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煤 粉 流 量测 量技 术 及 应 用
何 德 颂
介 质沉 淀 引起 的误 差 。根据 测量原 理 ， 源和检 测 射
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心 线处 于一条 直线 。密 度计是 非接 触安装 ， 常选 通 用链 条捆 绑安 装 形 式 。需 要 注意 的是 通 常煤 粉 管 线是 需要 保温 的 ， 以密度 计 与管道 问有保 温材 料 所 隔离 ， 如果 直 接 将 密度 计 捆 绑 在 管 道 用 的保 温 棉
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求 装 至 直管 段 ， 行 空 管 标 定 。然 后 进 行 低 量 程 先
标 定 ：采 用 氮 气 瓶 （ 度 ５ ｇ ｍ 对 管 内 充 压 ， 密 ０ｋ ／ ）
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并 向被测 固体 微粒 发射 低能 量微 波信 号 ， 号散 射 信 回来并 被传 感 器 接 收 。传 感 器 工作 就像 粒 子计 数
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在 工 业 生 产 过 程 中 ， 相 流 量 是 一 个 极 为 重 要 两 且 测 量 难 度 较 大 的 参 数 。特 别 对 于 干 煤 粉 气 化 工 艺 的 密 相 输 送 系 统 来 说 ， 粉 质 量 流 量 的 测 量 尤 为 煤
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越性。
关 键 词 ：密相输送 ； 煤粉 ； 流量测量 ； 煤气化
中图 分 类 号 ： Ｈ ２ Ｔ ８
文 献 标 志码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： ０ ７ ７２ （０ １０ ～ ０ ７ ０ １ ０ — ３ ４ ２ １ ）２ ０ ５ — ３
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２ 密度 速度 测量 系统配 置及应 用 依据国内某大型煤化工气化 』艺 中的应用 实例 ， ＝ 对密度速度 测量 系统配置 进行 说 明： 况为 测量 煤 工 粉质量 流量 ， 质形态为气 固两相 ， 度为 ８ 介 温 ０℃ ， 压
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上 ， 出 现 保 温 棉 进 水 变 形 从 而 引 起 密 度 计 中心 线 会 倾 斜 的危 险 ， 以 当 有 管 道 保 温 工 况 的 时 候 ， 在 所 应
安装 仪表处 采用 保 温绳 等不 易 变 形 的材 料 进行 保
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用 密度速 Βιβλιοθήκη Baidu测 量技术 。
１ 测 量 技 术 １ １ 差 压 测 量 技 术 ．
差 压法 的原理 是将 气 固两相 流看 做是 一个 “ 均
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式中
㈩ （） ｆ触
一
可 以
匀” 的流体 ， 当流体 经过 管道 或文 丘里 装置 时 ， 产 会 生 相应压 力 降 ， 据 流 动 过 程 中 产 生 的 差 压 与 质 根
力 为 ４３ＭＰ （ ， 质 密 度 为 ０ ６０ｋ ／ 速 度 ． ａＧ） 介 ～ ０ ｇ ｍ ，
为 Ｏ １ ｓ ～ ２ｍ／ 。
Ｅｔ ｅ ｎ ｔ ＴＣＰ／ Ｐ） ｈ ｒ ｅ（ Ｉ 。
３ 系 统 的 安 装 测 量 系统 应 安 装 在 垂 直 管 道 上 ， 而 避 免 悬 浮 从
量 流 量 的 关 系 即 可 测 量 两 相 流 中 的 固 体 质 量
流量。
ｑ （） ｆ—— 平 均 质量 流量 ， ｇ ｓ Ａ—— 煤 粉 ｋ／；
管 道 截 面 积 ， ； （） 一 粉 瞬 时 速 度 ， ｓ ｍ。 ￡ 煤 ｍ／ ；
１２ 微 波 测 量 技 术 ．
收 稿 日期 ：２ １ ０ 一３ （ 改 稿 ） ０ １— ｌ ０ 修 。
１３ 密 度 速度 测量技 术 ． 在气 固两相 流 中 ， 固体 颗粒 的质 量流 量是气 固 两 相流 速度 和密度 的函数 ， 以密度 速度 测量技 术 所 原理 即 为将 流体速 度 和密度 分开 检测 ， 然后 计算 质
量 流量 。
量、 密度 速度 测量等 手段 ， 于煤化 工来 说 ， 对 主要 采
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用 特定 的频 率 ， 故仅 流动 的微 粒能 被测 量而堆 积 的
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重 要 ， 仅关 系磨 煤 工 序 的 控制 参 数 ， 直 接 参 与 不 更
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和 工 艺 指 标 。 目前 市 场 上 主 要 有 差 压 测 量 、 波 测 微
微 波 固体 流量 测 量仪 采 用 雷 达原 理 和 多普 勒
作 者 简 介 ：何 德 颂 （９ ９ ） 男 ，０ ２年毕 业 于 武 汉 工 程 大 学 １７ ～ ， ２０
自动化 专 业 ， 士 学 位 ， 工 作 于 中 国 五 环 工 程 有 限 公 司 电 控 ， 硕 现
特性来 进行 固体质 量 流 量 的测 量 。传 感 器 采用 微
参 数 相 同 ） 吹 扫 干 净 后 ， 端 焊 上 封 头 ， 装 上 ， 两 并 压 力 表 及 进 气 、 气 截 止 阀 。 然 后 将 密 度 计 按 要 排
核密度 计 由放射 源和 检测器 组成 ， 测量 管道 中
物料 的密度 值 。
放 射 源在 大部 分应 用 场 合 可 选 用 Ｃ ｌ ７ 但 ｓ３ ， 当 需 要 高 能 量 场 合 时 ， 选 用 放 射 源 Ｃ ６ 。 同 需 ｏ０ 时 因 为 放 射 源 的 辐 射 性 ， 射 源 被 双 层 密 封 在 放 铅 罐 中 ， 满 足 美 国 核 管 制 委 员 会 （ Ｃ） 安 以 ＮＲ 的
（ 国五 环 工 程 有 限公 司 ， 汉 中 武 ４０２） ３ ２ ３
摘 要 ： 于干煤粉 气化工 艺的 密相输送 系统来 说 ， 粉质 量 流 量的测 量非 常 重要 。介 绍几 种 当 前常 用或 较 为热 门 对 煤
的 气 两 相 流 同 体 质 量 流 量 测 量 方 法 ， 用 密 度 速 度 测 量 技 术 对 国 内 某 大 型 煤 化 工 气 化 工 艺 中 密 度 速 度 测 量 应 １ 方 法 使 Ｆ ｆ ｊ 进 行 分 析 ， 出 系 统 的 密 度 计 、 度 计 及 二 次 仪 表 选 型 和 测 试 方 法 ， 后 对 系 统 中 的 测 量 数 据 进 行 分 析 ， 定 该 方 法 的 优 给 速 最 确
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石 油 化 工 自动 化
第 ４ 卷 ７
ｌ （） — 煤 粉 瞬 时 密 度 ，ｇ ｍ。 ０ ￡— ｓ ｋ／ 。
量 即通过 测 量 的速 度 和 密度 的 乘 积 ， 仪 表 处 理 经
据 见 表 １所 列 。
表 １ 密 度 标 定 数 据
核密 度计 使 用 闪烁 型 探 测器 来 测量 放 射 源 的 辐射 到达量 。该 探测 器 由一个 特殊 的塑 料 闪烁 体 材料 、 电倍增 管 及 相 关 电 子 器 件 组 成 。当 闪 烁 光 器接 收 到射 源 辐 射 时 ， 发 出微 小 光 闪 烁 。一 定 会 厚度 的样 品对 射 线 的 吸 收 量 与 该 样 品 的 密 度 有
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撑 以支持探 头 和安装 组件 。
图 １ 密 度 速 度 测 量 统 配 置 示 意 ２ １ 核 密 度 计 ．
４ 系 统 标 定 及 修 正
４． 密 度 标 定 １
现场 采 用 安 装 粉 煤 管 线 的 剩 余 管 材 约 ２ｍ （ 证 与 实 际 安 装 的 粉 煤 管 线 材 料 、 径 壁 厚 等 保 管