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核子料位计选用,标准规范是这样要求的

2024/5/12 13:30:48 分类:物位测量 
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核子料位计是利用γ射线通过介质时被介质吸收而显示γ射线强度减弱的程度来测量料位的仪表。

核子料位计

γ射线料位计主要组成

①放射源及其源容器
放射源一般选用钴-60(Co)或铯-137(Cs),钴-60半衰期5.3年,铯-137半衰期30.2年。放射源外形很小,一般用的放射源经过氩弧焊多层密封后,尺寸大小为Φ10×10mm左右,或Φ8×10mm、Φ10×12mm。但为了对射线进行防护,使其通过一个狭小扇区穿过设备,需将放射源放入铅容器中,铅容器一般为几十公斤甚至几百公斤重。不同厂家的铅容器,尺寸、形状、对接法兰等规格会有不同,铅容器带有锁闭装置,不用放射源时可以关闭。

放射源及其源容器

②探测器
探测器也称探头、接收器,主要用于探测射线,并将射线产生的光信号转化为电信号。主流探测器内部主要元器件为:闪烁晶体、光电倍增管、前置电路。也有电离室探测器和计数管探测器,探测效率比较低,市场使用率很小。射线照射到闪烁晶体上,会产生光子,光子与光电倍增管表面涂的光感材料(称为光阴级)撞击,光子的能量被光阴级材料中的电子吸收,电子获得能量,离开光阴级材料。光电倍增管将光阴极接受到的电子进行倍增后,输出给前置电路部分进行整形、滤波、运算等处理。


当前主流的闪烁晶体主要分NaI、PVT、光纤等。

a、NaI晶体属于无机闪烁体,探测效率高,但单位体积的价格很高,尺寸一般做得较小,用于物位开关或点式探测器测量料位的测量系统中;
b、PVT晶体属于有机塑料闪烁晶体,可测量最长3m左右的物位,如果用级联探测器,长度会达到更长;
c、光纤也属于有机闪烁晶体,比较柔软,单根测量长度可达到6-7m。可用于测量不规则形状料仓的料位,它能使实际料位变化的输出曲线更具线性,但光纤探测效率很低,相应地所需放射源活度大,对周围环境辐射影响也大。前置电路一般包括电压放大器、射极输出器(针对闪烁体计数器来说),以放大信号电压和功率,并使光电倍增管的输出阻抗与所连接的远传输电缆匹配。

③转换器
转换器用于将探测器输出的电信号转换为触点信号、或标准电流信号输出给DCS或其他外围设备。转换器一般置于非防爆的机柜间,转换器上带有显示表。当前很多较为先进的仪表会将探测器和转换器整合为一体,统称为探测器。这样,γ射线料位计就包括2个主要部分:放射源、探测器。


核子料位计相关标准规范

1、SH/T3005-2016《石油化工自动化仪表选型设计规范》
8.2.10 放射性物位计的选型应符合下列规定:
a)对于高温、高压、高薪度、易结晶、易结焦、强腐蚀、易爆炸、有毒性或低温等液位和粉料、粒料等固体料位的非接触式连续测量,当其他液位仪表不能使用时,宜选用放射性物位计;
b)放射源的强度应根据测量和安全性要求进行选择。现场的射线剂量当量应符合GBZ125-2009标准规定的1级防护要求,放射源类型宜选用铯137(Csl37),也可选用钻60(Co60);
c)放射源的种类,应根据测量要求和被测对象特点、容器材质及壁厚等因素进行选择;
d)为避免由于放射源衰变而引起的测量误差,提高运行的稳定性和减少校验次数,测量仪表应有衰变补偿功能;
e)放射性物位计的放射源和探测器宜选用下列组合:
1)点型放射源和棒型(或缆型)探测器;
2)棒型放射源和点型探测器;
3)棒型放射源和棒型(或缆型)探测器;
f)放射源应考虑防火,并装在专用容器内,专用容器外壳材质最低为316SS。放射源应有隔离射线装置;
g)放射源宜带有遥控气动或电动源闸,当气源、电源或遥控线路故障时,源闸应能自动关闭。


2、HG/T20507-2014《仪表选型设计规范》

7.3.1 颗粒状物料和粉粒状物料,如:煤、塑料单体、肥料、砂子等料位连续测量和位式测量,宜选用电容式料位计(开关)或射频导纳式料位计(开关)。电容式料位计(开关)或射频导纳式料位计(开关)的选型应符合下列要求:
1当存在易挂料的颗粒状物料和粉粒状物料的工况,其料位连续测量和位式测量宜选用射频导纳式料位计(开关)。
2当被测介质为粉体,料位为非平面时,电容式料位计或射频导纳式料位计可采用几根电极测量其平均料位。


7.3.5 对于高温、高压、黏附性大、腐蚀性大的块状、颗粒状、粉粒状物料的料位位式测量和连续测量,在使用其他料位仪表难以满足测量要求时,可选用核辐射式测量仪表。核辐射式测量仪表选型要求应按本规范第7.2.11条第1~2款的规定采用。


核子料位计典型应用

1、丙烷脱氢装置(PDH)催化剂连续再生/连续还原工段。提升、闭锁料斗高温介质催化剂料位(Csl37)测量(料位开关,料位变送器等)(放射源类型选择与设备壁厚有关)。

2、可降解塑料装置(PBAT)增粘釜内高温聚合物连续料位(Csl37)测量(放射源类型选择与设备壁厚有关)。


核子料位计主要生产厂商

1、进口品牌生产厂商:①德国E+H;②德国伯托;③德国VEG
2、国产品牌生产厂商:①武汉波光源科技有限公司;②南京愚工智能技术有限公司;③北京华科拓普电子仪器有限公司

综上所述,依据不同类型工艺装置特点,克服仪表检测难点等问题,合理选用核子料位开关、料位变送器等。保证生产装置安全平稳运行。

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