论文总字数：26566字

摘 要

本文主要论述了利用微波法对传送带上的煤质水分进行在线检测和分析的过程。

首先对微波法，中子法，红外法进行煤质水分在线检测这几种方法进行技术路线的分析，并且比较这几种方法的优劣。然后着重研究微波法对传送带上的煤质进行在线水分检测，主要是基于微波透射技术。微波法测速快，精度高，可对被测物进行全截面测量。同时还具有灵敏度高，结构简单，安全可靠的特点。之后提出微波法检测水分的设计方案并建立水分检测模型。

最后通过实验分析水分测量范围、煤层厚度、煤炭密度对测量精度的影响。并且提出补偿模型。

关键词：微波法，在线检测模型，测量精度，补偿模型。

Abstract

This paper mainly discusses the process of on-line detection and analysis of the moisture content of coal in the conveyor belt by microwave method.

First of all, microwave method, neutron method, infrared method for on-line detection of coal water quality of these methods of technical route analysis, and compare the advantages and disadvantages of these methods. And then focus on the microwave method on the conveyor belt on the online moisture detection, mainly based on microwave transmission technology. Microwave method fast speed, high precision, can be measured on the full cross-section measurement. But also has a high sensitivity, simple structure, safe and reliable features. And then proposed the microwave method to detect the water design and the establishment of moisture detection model.

Finally, the influence of moisture measurement range, coal seam thickness and coal density on the measurement accuracy was analyzed experimentally. And put forward the compensation model.

KEY WORDS: microwave method, on-line detection model, measurement accuracy, compensation model.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2 煤炭水分检测研究现状 1

1.3煤炭水分在线检测常用方法 1

1.3.1中子法测量煤炭水分 1

1.3.2电容法测量煤炭水分 2

1.3.3核磁共振法测量煤炭水分 2

1.3.4红外反射法测量煤炭水分 3

1.3.5微波法测量煤炭水分 3

1.4本文的主要研究内容 3

第二章 微波水分仪的模型与设计 4

2.1基于微波透射法的水分检测模型 4

2.2微波水分仪的设计 5

第三章 标定以及影响因素分析实验 8

3.1微波水分仪标定 8

3.1.1进行水分仪标定试验的目的 8

3.1.2实验内容 8

3.2煤的厚度与水分对微波衰减和相移的影响实验 12

3.2.1实验目的 12

3.2.2实验内容 12

3.2.3实验数据及分析 13

3.2.4实验结论 21

3.3煤的堆密度对微波衰减和相移的影响实验 22

3.3.1实验内容 23

3.3.2实验结果与分析 23

第四章 微波水分测量的补偿方案 25

4.1对厚度的补偿模型 25

4.2对堆密度的补偿措施 25

第五章 结论与展望 26

5.1结论 26

5.2后续展望 26

致谢 27

参考文献 28

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

煤炭被人们誉为工业的食粮，是十八世纪以来人类所使用的做多的能源之一，进入二十一世纪，虽然人类开始逐步利用更多种类的能源，煤炭依旧是工业发展不可或缺的一种资源，在可以预见的未来，煤炭将还是我国能利用的最多的资源，因此，煤炭的供应及煤炭的品质关系到我国社会方方面面的发展。

水分是影响煤炭品质的一个重要因素。煤炭中的水分分为外在水分，内在水分以及结晶水三个部分。在煤炭的贮存中，水分会加速煤炭的风化，破裂甚至自燃；在运输中，水分会增加运量从而增加运输成本；炼焦时，水分会消耗更多的热量从而降低生产效率；燃烧时，水分会降低有效发热量。综上所述，煤炭中的水分对于煤炭的生产，运输以及使用都有着巨大的不利影响，因此，如何对煤炭中水分进行有效的检测就成了我们所面临的问题。

传统的烘干化验法测量煤炭水分需要将煤炭加热至200摄氏度以上方能将水分全部析出，实验操作复杂，消耗大量时间和能源，并且测量的精度受人为操作影响较大，已经无法满足现代化生产与管理的需求，所以，使用仪器来进行煤炭水分测量的方法就应运而生了。

使用仪器测量煤炭水分将会极大的简化测水的操作难度，并且测量的精度比起传统的烘干法有了极大的提高，最重要的一点，使用仪器测水，可以配合计算机以及互联网来进行水分的实时在线检测，这对于煤炭工业的发展无疑是具有里程碑意义的。

1.2 煤炭水分检测研究现状

目前，使用仪器对煤炭水分进行检测主要有两大方法，核方法和非核法^[1]。核方法主要是利用中子与氢的相互作用，这种方法的研究与应用已经有几十年的历史了，发展较为成熟。而非核法中包括了微波法，电容法，核磁共振法以及红外反射法。其中，微波法是目前应用最为广泛的一种方法。

1.3煤炭水分在线检测常用方法

1.3.1中子法测量煤炭水分

中子测水是利用快中子与氢核的相互作用来进行测量的^[2]。氢相比于其他元素对快中子有更大的衰减，所以由中子源发出的快中子经过准直后穿过煤层，然后用快中子探测器去探测未被慢化或者穿透的快中子。这种方法测量物料水分，反应迅速，并且不会破坏被测物质结构。可以连续测量反应动态变化和较大体积物料含水平均值。不受物质导电性和粒度的影响。中子法可以不需要取样就进行测量，满足生产中对于水分在线检测的需求。中子水分计多用于对土壤水分进行检测，并且中子法存在着辐射危害，不宜用作传送带上煤炭测水方法。另外此方法要求煤中除水分外不能含有其他氢成分，但是煤中挥发分中含有氢元素，所以不能应用于煤质水分测量。

1.3.2电容法测量煤炭水分

水分子是一种极性分子，会在外电场的作用下发生转动^[3]。水具有很大的介电常数，而煤中其他成分的介电常数都比较小。因此当物料中的含水量发生很小的变化时，散物料的介电常数就会产生明显的变化。所以可以利用这一特性来对煤炭中的水分进行测量。比如要对传送带上的煤炭进行水分监测，就可以在传送带的上下两侧放置两块电容极板，当煤炭经过传送带运送至两块电容极板之间时，煤炭中的水分就会导致两块极板之间的介电常数发生较为明显的变化，这一变化直接导致了电容的大小发生变化。并且有实验表明，介电常数的变化与物料的含水量是成正比的，因此，由电容的变化计算出介电常数的变化，从而得出物料的含水量。

当然，电容法存在着不少的局限性，影响电容测量的因素还有很多，环境温度，物料粒度等因素都会影响电容的测量。而且煤的厚度变化有可能会使传感器和煤发生接触，从而导致磨损，影响使用寿命。并且，煤的密度和厚度是在不断发生变化的，电容法难以对这两个因素实现补偿。

1.3.3核磁共振法测量煤炭水分

核磁共振法是利用水分子的核磁变化来测量水分。当含有氢原子的煤炭样品放在强外磁场中时，各个磁矩延外磁场方向排列，按照核的频率特性进动，进动频率正比于磁场强度^[4]。在进动过程中，磁矩是杂乱分布的，煤油可被检测的核磁共振信号。为了产生核磁共振信号，需要从磁场方向偏转出净磁化矢量。在脉冲核磁共振中，围绕样品的线圈里通过一个很强的射频脉冲就可实现测量。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：26566字