放射性料位仪表的应用

放射性料位仪表的应用

金 ,策

（华北石化公司  河北任丘  062552）

概要放射性料位计采用的γ射线辐射技术作为一门蓬勃发展的检测技术,因其非接触测量的优越性而令人关注,它通常用于要求高安全性极高可靠性场合或极端过程条件下其他测量方法无法实现的场合,例如高温、高压、毒性、磨损性、带搅拌器等场合。本文主要介绍放射性料位计的基本原理及构成、安装时应注意的问题、标定方法、抗干扰性等。

关键词放射性γ射线衰减标定抗干扰

引言

现在石油化工装置中,高温、高压、强腐蚀等特殊环境的物料测量非常常见,对于这些物料的料位测量,常规的电子仪器仪表往往很难或无法实现,放射性料位计不受设备内的高温、高压等限制，在安装过程中不用与生产设备接触，同时也不影响设备的温度，压强等工艺条件，放射性仪表的应用是目前解决此类问题的最有效方式。

1、基本原理与构成

1.1、基本原理

    放射性仪表的测量原理为当射线穿过介质时被物料吸收后射线强度的衰减,探测器测得因被吸收而衰减的射线强度,将接收到的射线转换成电脉冲数信号送入主机后,由主机处理成DCS系统能够识别的4-20mA信号。当放射源的活度和介质一定时,在设备中随着料位值的上升,介质厚度变大,介质对γ射线的衰减系数变大,探测器接收到的射线强度变小;反之,探测器接收到的射线强度变大。根据探测器接收到的射线强弱,得出料位的高低。

1.2、构成

放射性料位计主要由以下几个部件组成:放射源、检测器和二次仪表。(1)放射源:一般为核反应堆产物,经封装后供各射线仪表厂家使用,放射源装于铅罐内。(2)测量器:射线检测是测量γ射线强度的专用器件，并转换成电信号传送给计算单元。(3)二次仪表:由脉冲放大器、补偿电路、转换显示单元和电源部分组成。脉冲放大器起脉冲放大和整形作用。

2、安装

安装在整个安装过程中,最重要的是放射源对人的危害,必须确保铅罐的辐射道已关闭并已锁定,并且锁定是可靠的,射线不可能泄漏出来的。

2.1放射源(铅罐)的安装

在安装铅罐前必须先测量本底。测量范围由铅罐的倾斜角保证,因此,制作安装铅罐的法兰或支架时最好也能考虑到这一点,使铅罐的倾斜角度能在某一范围内调节,还要确保附近的放射源对测量不产生影响。当两个相邻的容器都安装有核料位计时，要注意将他们各自的放射源安装在容器相邻的内侧。这样安装，放射线光束出来的方向是相互背离的，能保证各自的检测器只接收到来自对应的放射源发生的射线，而不会收到另一放射源的影响。

2.2检测器的安装

检测器应垂直安装于设备的外壁。其有效长度上端有标号标出,应对应于最大料位线。安装时,其中一个夹套置于上端标志槽上面,另一个置于测量器底部,注意两个夹套内径不同。测量器中心至设备表面或保温层的距离约为100mm,注意尽量避免热量通过夹套传到测量器上。若不能保证安装现场温度<50℃,则必须配备水冷却装置。若测量范围很大,可用两个或两个以上测量器串联。所有测量器的有效长度必须相同。对于安装在露天的测量器,最好加一个防护罩,以防太阳光直射。

3、标定

3.1零点标定

零点标定及满度标定都必须在放射源已经安装的情况下进行,并且铅罐辐射道也已打开。在设备是空的情况下,或者料位在零点以下时进行零点标定。如选取零点以上的料位作为标定点进行标定,则必须确知此时料位的真实位置。

3.2满度标定

物料充满设备或者在满度位置以上标定满度。满度位置以下的某一点也可以作为标定点,但必须知道这一点的确切料位。

如果不具备满度标定的条件,那么可以采用一点法标定。系统只要进行零点标定,读进零点计数率,满度计数率可以通过计算得出。应注意的是:在料位>0%及<100%时也可以做零点和满度标定,但这种标定是临时性的。在此情形下,必须存入对应的实际料位。所以尽可能地进行准确的零点和满度标定,以保证系统正常运行。

4、优点

核料位计与传统的料位测量仪表相比有以下几个特点。

1）由于采用的是射线辐射技术，它对介质（特别是固体）工艺变量的感应非常灵敏；

2）被测物料液态、固态均可，且不受温度、压力等因素的影响

3）放射源和检测器都固定安装在容器壁外，与工艺介质无接触，不存在因结垢、腐蚀、冲刷等原因引起元件失效的可能性；又无移动部件，因此所使用的电子元件具有长期的稳定性和精度，日常维护的工作量很小。

5、抗干扰辐射性能

由于测量器具有很高的灵敏度,所以外部干扰辐射(例如由探伤引起的辐射)一旦其方向对准测量器,就会产生假信号,使料位测量值出现误差。对安全生产有很大的影响,存在安全隐患(在距离设备300m的地方进行探伤都能影响到测量的准确性)。这样抗干扰对测量的准确性很重要的因素,对于防止干扰性可在测量器上增加铅板防护罩,用于阻止各种辐射,优点是抗辐射效果明显,能抵御各种辐射,缺点是成本较高。

总结

    放射性料位计是根据辐射原理运作的,利用了γ射线穿过物质时被衰减的物理原理,衰减的程度取决于源的种类、吸收路径的长度及介质的密度。如果源的种类和吸收路径恒定,介质的密度就是影响测量结果的唯一因素,所有其它物理特性,如压力、温度等都没有影响;因此,放射性测量方法具有很高的工作

稳定性,不需维护,即使在困难的操作和环境条件下也是如此。设计中应在保证测量的前提下使用最小活度的放射源和最佳的防护屏蔽。设计料位测量系统时,除了考虑测量任务外,还必须考虑生产过程中的特殊性及安全性,这样才能使放射性测量系统得到最好的利用,保证最佳的操作安全及最小剂量的源强。