Устройство для измерения толщины футеровки теплового агрегата Советский патент 1991 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к области металлургии, a именно к устройствам для определения толщины футеровки тепловых агрегатов, например сталеплавильных печей, в процессе их эксплуатации.

Известно устройство для измерения толщины футеровки теплового агрегата, вюйочающее источник быстрых нейтронов, спектрометрический детектор радиационного гамма-издучения и аппарат дли счета импульсов, nocTynatoщих от детектора, представляюпо й собой многоканальный амплитудный или временной анализатор.

Существенн( недостатками такого устройства являются низкая точность измерений и невозможность измерения i футеровки большой толщины вследствие того, что проходящее сквозь футеровку к детектору гамма-излучение в значительной мере поглощается мате риалом футеровки. Из известных устройств для измерения толщины футеровки теплового агрегата наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство, содержащее источник быстрых нейтронов, детектор тепловых и надтепловых нейтронов и аппа рат для счета импульсов, поступающих от детектора. Источник быстрых нейтронов помещен в контейнер из композиционного материала} обеспечивающего поглощение быстрых нейтронов. Детектор выполнен в виде счетчи ка тепловых нейтронов с дополнительн замедлителем надтепловых нейтронов д тепловыхJ установленного в кожухе из материала, поглоща1ащего медленные Нейтроны. Одним из недостатков известного устройства является невысокая точ- ность измерения, что обусловлено малой величине чувствительного объемй детектора, содержащего лишь один счетчик тепловых нейтронов, и низкой плотностью потока тепловых и надтепл вых нейтронов, отраженных материалом футеровки, а также тем, что продолжи тельность одного измерения ограничен несколькими секундами из-за перегрев и выхода из строя счетчика тепловых нейтронов, располоз1кнного при измерении на нагретой поверхности футеровки теплового агрегата. Цель изобретения - повышение точности измерения. Цель достигается тем, что устройство снабжено блоком из нейтроноза- медляющего материала, выполненным с каналом, расположенным по направленшо к детектору и содержащ1ш элементы HS нейтронозамедляющего материала источник быстрых нейтронов, установленный в канале с возможностью перемещения вдоль него вплотную с нейтро нозамедляющими элементами, и перегородкой, установленной межву блоком из нейтронозамедлякхцего материала и детектором, который выполнен в виде нескольких счетчиков тепловые и надтепловых нейтронов, разделенных пара перегородками из нейтроноэамедляющего материала. Кроме того, устройство снабжено теплоизолиру хицим корпусом, в котором размещен детектор тепловых и надтепловых нейтронов и блок из нейтронозамедляющего материала, а корпус выполнен в виде двух заключенных одна в другую металлических оболочек, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным волокнистым материалом, причем наружная оболочка корпуса выполнена Герметичной. На фиг.1 изображено предложенное устройство, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - устройство, помещенное в защитный контейнер, общий вид. . Устройство содержит источник 1 быстрых нейтронов, снабженный отражателем 2, выполненным в виде пластины из свинца. Источник 1 и примыкакнцие друг к другу элементы 3, выполненные из нейтронозамедляющего материала - плавленого антрацена, помещены с возможностью перемещения в канал 4, выполненный в блоке 5 из плавленого антрацекл. Активность источника 1 составляет 5x10 н/с. Канал 4 выполнен Б направлении к детектору 6. Меяду блоком 5 и детектором 6 установлена перегородка 7 из материала, поглсяцакщего тепловые нейтроны, металлического кадмия. Детектор 6 состоит из гелиевых счетчиков 8 тепловых нейтронов, расположенных в 2 ряда, разделенные перегородкой 9 из плавленого антрадена. Детектор 6 и блок 5 заключены в общий теплоизолирующий корпус,выполненный в виде помещенных одна в другую стальных оболочек 10 и t1, пространство еяаду которыми заполнено каолиновьм волокном 12. Оболочка 11 выполнена герметичной и снабжена съемными крышками 13 и 14. Счетчики 8 через контакты 15 соединены с аппаратом 16 для счета импульсов, поступающих от детектора 6. Аппарат 16 содержит усилитель 17 и пересчетный прибор 18. Устройство снабжено съемным защитаам контейнером 19, предназначенным для биологической защиты во время транспортировки и хранения устройства, и штангой 20, шарнирно соединенной с оболочкой 11 корпуса, служащей для перемещения детектора . 6 и блока 5 с измеряемым участком огнеупорной I футеровки 21, заключенной в метапли ческий корпус 22 теплового агрегата Описанное устройство работает сле дующим образом. Перемещая элементы 3 и истдчник в канале 4, подбирают такое расстоян между источником 1 и детектором 6, к торое при данной толщине футеровки обеспечивает наибольшую крутизну зависимости скорости счета тепловых нейтронов от ТОЛЩИ.НЫ футеровки 21. Затем подают питание к аппарату 16 и при помощи штанги 20 вплотную приставляют детектор 6 и блок 5 к ко пусу 22 теплового агрегата. При этом источник 1 испускает быстрые нейтроны, которые проникают через корпус 2 в огнеупорную футеровку 21. Часть нейтронов направляется в футеровку отражателя 2. Быстрые нейтроны рассе ваются и замедляются за счет столкно вений с ядрами элементов материала ф теровки 21. Быстрые нейтройы, испускаемые источником 1 в сторону детектора 6, за медляются материалом блока 5, после чего поглощаются кадмием перегородки 7. Тепловые и надтепловые нейтроны, попавпгае в детектор 6 в результате рассеяния футеровкой 21, фиксируются счетчиками 8, причем тепловые нейтроны регистрируются теми двумя счетчиками 8, которые находятся в непосредственной близости к корпусу 22, Поскольку эффективность счета те ловых нейтронов гелиевыми счетчиками близка к 80%, то тепловые нейтроны практически полностью поглощают- ся указанными двумя счетчиками 8. Надтепловые нейтроны, не регистрируясь счетчиками 8, расположенными в непосредственной близости к корпусу 22, попадают в перегородку 9, где замедляются до тепловых энергий, и фиксируются всеми счетчиками 8. Импульсы от детектора 6 через коаксиальный кабель поступают на усилитель 17 и регистрируются пересчетным прибором 18. Зафиксированное этим прибором в течение заданного времени число импульсов переводится в значение толщины футеровки по предварительно построенному градуировочному графику, выражающему зависимость скорости счета импульсов от толщины футеровки данного вида. После проведения измерения аппарат 16 выключают, и детектор 6 и блок 5 помещают в защитный контейнер 19. Предложенное устройство позволяет вести экспрессный контроль остаточной толщины футеровки теплового агрегата в процессе службы на любом участке футеровки, доступ к которому возможен с одной наружной стороны. При этом такой контроль Можно осуществлять как при наличии, так и при отсутствии металлического кожуха теплового агрегата. Экспрессный контроль позволяет надежно определить максимально допустимый срок службы футеровки плавильного теплового агрегата и предотвратить возникновение аварийшох ситуаций вследствие преждевременного прожигания футеровки расплавленным металлом на наиболее быстроизнашиваегшх участках.

18

17

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЩШЫ ФУТЕРОВКИ ТЕПЛОВОГО АГРЕГАТА содержащее источник быстрых нейтронов, детектор тепловых и надтеплрвых нейт5)онов и аппарат для счета импульсов, поступаклцих от детектора, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно. снабжено блоком из нейтронозамедляющего материала, выполненным.с каналом, расположенн1О4 по направлению к детектору и содержащим элементы из нейтронозамедляющего материала, источник быстрых нейтронов, установленный в канале с возможностью перемещения вдоль него вплотную с нейтронозамедлякшщми элементами и перегородкой, установленной между блоком из нейтронозамедлякяцего материала и детектором, который вьшолнен в виде нескольких счетчиков тепловых и надтепловых нейтронов, разделенных параллельными перегородками из нейтронозамедляющ1его материала. 2.Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено теплоизолирующим корпусом, в котором размещены детектор тепловых и надтегшовых нейтронов и блок из нейтронозамедляющего материала. 3.Устройство по П.1, о т л и(Л чающееся тем, что теплоизолирующий корпус выполнен в виде . двух, заключенных одна в другую металлических оболочек, пространство между которыми заполнено теплоизолирующим волокнистым материалом, со 4.Устройство по п.3, отличающееся тем, что наружная металлическая оболочка корпуса выОд полнена герметичной. 00

7 /ЯУ//////7////////////////

.l S Ю11 lilt

а

Фие.З