摘要：為了盡可能減少維護(hù)人員的核輻射和對生產(chǎn)料位的精確測量，本文簡述了核料位儀的測量原理及其配置，詳細(xì)說明了核料開關(guān)和連續(xù)核料位儀的在線標(biāo)定方法，例舉了相應(yīng)的標(biāo)定數(shù)據(jù)和標(biāo)定曲線，分析了故障檢查的方法。并且此標(biāo)定方法的合理性和準(zhǔn)確性在三年的連續(xù)生產(chǎn)中得到了有效的驗(yàn)證。 關(guān)鍵詞：放射源、探測器、鉛板、標(biāo)定、在線、離線 Abstract：To reduce nuclear radiation for maintenance worker and precise measure in production survey，this article explain the measure theory and dispose of unclear level meter. Shows nuclear level switch and nuclear level meter on-line calibration in detail. List relevant calibration data and curve, analyze the way of checking obstacle. The calibration method has proved reasonable and accuracy in producing for three years. 0 引言： 湛江東興石油企業(yè)有限公司于2005年3月投產(chǎn)一套50萬噸/年連續(xù)重整反再系統(tǒng)所用6臺料位儀均為核料位儀，料位儀的好壞決定裝置的運(yùn)行的好與壞、開與停，所以料位儀的標(biāo)定在此顯得至關(guān)重要，因此為了提高裝置的安全長周期運(yùn)行，料位儀的在線標(biāo)定具有十分重要的意義。 1.核料位儀的測量原理和核料位儀的組成 1.1 測量原理 核物位計(jì)的測量原理是基于當(dāng)射線穿過物質(zhì)時，射線被物料吸收，從而強(qiáng)度減弱，這個過程遵循一個物理規(guī)律。一束初始強(qiáng)度為I0的窄束射線穿過厚度為d，密度為ρ的物質(zhì)后，射線強(qiáng)度I為： 其中I0為穿過物質(zhì)前的射線強(qiáng)度，I為穿過密度為ρ、路徑為d的物料后的射線強(qiáng)度，μ為吸收系數(shù)，當(dāng)放射源的類型和被測物料確定后，μ可以認(rèn)為是常數(shù)，在所測物質(zhì)密度不變的情況下，剩余射線強(qiáng)度只和d有關(guān)，這樣，當(dāng)物料物位上升時，探頭探測到射線就會減少；而當(dāng)料位下降時，探頭探測到的射線就會增加。根據(jù)探測到射線的強(qiáng)弱，反推出物位的高度，這個過程就是對核料位儀的標(biāo)定。圖1為測量原理圖。 1.2 LB440主機(jī) 主機(jī)CPU使用32位處理器，運(yùn)算性能高、精度高，照明LCD顯示屏，可顯示4行字符數(shù)字，通過6個薄膜鍵完成全部操作，多種語言和指導(dǎo)性對話“軟鍵”，電路連續(xù)自檢，標(biāo)定數(shù)據(jù)存儲于閃存中，無需備用電池保護(hù)標(biāo)定數(shù)據(jù)。功能是把探測器的輸出信號轉(zhuǎn)換成與物位對應(yīng)的標(biāo)定信號； 1.3 屏蔽放射源 放射源封裝于不銹鋼套中，并置于屏蔽鉛罐中，放射性物質(zhì)與被測物之間無接觸。根據(jù)測量任務(wù)，可選用點(diǎn)源或棒源（Co-60/Cs-137），對于較復(fù)雜的測量幾何來說，使用Co-60棒源可得到更好的線性。Co-60具有相對高的能量，主要的能量有兩種，分別為1.17MeV和1.33MeV。它用于設(shè)備壁厚較大的情形。半衰期大約為5.27年。Cs-137其主要的能量為0.660MeV。用于設(shè)備壁厚較小的情形。由于它具有較低的能量，并且屏蔽容易。其半衰期大約為30年。屏蔽用罐是根據(jù)具體的放射源及其強(qiáng)度專門設(shè)計(jì)的，保證操作人員不會受到超過輻射防護(hù)規(guī)定的照射。鉛罐豎直安裝在托架上，無需考慮角度問題，不影響測量精度。 1.4 探測器 連續(xù)料位測量通常使用點(diǎn)狀或棒狀閃爍探測器，探測器材料通常為NaI（T1）[注：NaI（T1）即碘化鈉（鉈）]晶體或塑料閃爍體（棒探險測器）和光電倍增管組成。閃爍探測器對γ射線具有較高的靈敏度，而且在正常使用下，使用壽命較長，探測器至主機(jī)的信號通過有FSK調(diào)制技術(shù)的二芯電纜傳輸，抗干擾性能非常強(qiáng)。 2.系統(tǒng)配置 對于不同的測量任務(wù)，需要不同的系統(tǒng)配置。選擇最佳配置就是選擇最合適的放射源以及最合適的探測器。選擇系統(tǒng)配置的主要依據(jù)是測量范圍、測量部位的幾何形狀等。我廠所用以下兩種配置 2.1 點(diǎn)源/點(diǎn)探測器配置 在測量范圍很小的情況下，可以選擇點(diǎn)源/點(diǎn)探測器配置,如圖2。 此時測量的的非線性由指數(shù)規(guī)律引起，通過主機(jī)內(nèi)的軟件就能得到修正。 2.2 棒探測器/點(diǎn)源配置 圖3是棒探測器/點(diǎn)源的基本配置圖。棒探測器的長度根據(jù)所需的測量范圍而定。如果所需的測量范圍太大，則需要兩個以上的棒探測器。如果一個點(diǎn)源不適宜就用兩個或多個點(diǎn)源。測量的非線性由主機(jī)內(nèi)的電子線路補(bǔ)償。對于某個特定的測量系統(tǒng)的線性修正數(shù)據(jù)由EG&G Berthold 提供。 3.料位開關(guān)的標(biāo)定 由于精確得到容器中的物位比較困難,所以采用鉛板來仿真理想催化劑料位,由于鉛板密度遠(yuǎn)大于催化劑的厚度,所以可以用幾塊鉛板來仿真實(shí)際催化劑的料位,催化劑密度和鉛板的密度比率如下: 重整催化劑的密度為:0.5609g/ml 鉛板的密度為:11.34g/ml 計(jì)算步驟如下: 1）將催化劑的厚度轉(zhuǎn)換為鉛板厚度,由密度比率0.0495乘以指定催化劑厚度. 2）計(jì)算鉛板的數(shù)量:用計(jì)算得到的鉛板的厚度除以單片鉛板厚度（3mm） 3）對外部標(biāo)定確定：標(biāo)定料位開關(guān)依靠料位上升或下降，例如還原段料位開關(guān)就是在料位減少時標(biāo)定，因?yàn)殚_關(guān)點(diǎn)在6塊到5塊鉛板間，當(dāng)料位下降時，6塊板應(yīng)該仍為高料位，5塊應(yīng)指示為低料位，開關(guān)點(diǎn)允許設(shè)定一定的死區(qū)，這樣也有利于標(biāo)定。 計(jì)算標(biāo)定的鉛板：以LSLL-3502（還原段的料位開關(guān)為例） [align=center][table][tr][td=1,1,147]參 數(shù) [/td][td=1,1,112]LSLL-3502 [/td][/tr][tr][td=1,1,147]指定催化劑厚度（mm） [/td][td=1,1,112]300 [/td][/tr][tr][td=1,1,147]等效鉛板的厚度（mm） [/td][td=1,1,112]14.85 [/td][/tr][tr][td=1,1,147]鉛板的數(shù)量 [/td][td=1,1,112]4.95 [/td][/tr][tr][td=1,1,147]開關(guān)點(diǎn) [/td][td=1,1,112]6到5個 [/td][/tr][tr][td=1,1,147]開關(guān)方向 [/td][td=1,1,112]下降 [/td][/tr][/table][/align] 標(biāo)定數(shù)據(jù): [align=center][table][tr][td=4,1,287]LSLL-3502（還原區(qū)料位開關(guān)） [/td][/tr][tr][td=1,1,105][/td][td=1,1,49]CPS [/td][td=1,1,42]% [/td][td=1,1,91]Note [/td][/tr][tr][td=1,1,105]Closed Source [/td][td=1,1,49]42 [/td][td=1,1,42]100 [/td][td=1,1,91] [/td][/tr][tr][td=1,1,105]Open Source [/td][td=1,1,49]566 [/td][td=1,1,42]0 [/td][td=1,1,91] [/td][/tr][tr][td=1,1,105]15mm Lead [/td][td=1,1,49]122 [/td][td=1,1,42]84.7 [/td][td=1,1,91] [/td][/tr][tr][td=1,1,105]16mm Lead [/td][td=1,1,49]106 [/td][td=1,1,42]85.2 [/td][td=1,1,91]開關(guān)設(shè)定點(diǎn) [/td][/tr][tr][td=1,1,105]18mm Lead [/td][td=1,1,49]92 [/td][td=1,1,42]90.2 [/td][td=1,1,91] [/td][/tr][/table][/align] 4.連續(xù)料位儀的標(biāo)定 連續(xù)料位儀可以通過添加一個固定量的催化劑后測量其料位的高度并在LB-440設(shè)定相應(yīng)的百分?jǐn)?shù)高度來標(biāo)定.在添加催化劑的時候,現(xiàn)場用鉛錘測量料位的高度,相對應(yīng)的標(biāo)定數(shù)如下,以閉鎖料斗緩沖區(qū)料位儀LT-3507為例， 測量目標(biāo)為: [/td][td=1,1,56][/td][td=1,1,63][/td][/tr][tr][td=1,1,63][/td][td=1,1,56][/td][td=1,1,63][/td][/tr][tr][td=1,1,63][/td][td=1,1,56][/td][td=1,1,63][/td][/tr][tr][td=3,1,182][/td][/tr][/table][/align] Berthold廠家的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及曲線: [align=center][table][tr][td=1,1,47]cps [/td][td=1,1,54]1000 [/td][td=1,1,47]964 [/td][td=1,1,47]903 [/td][td=1,1,47]809 [/td][td=1,1,47]673 [/td][td=1,1,47]587 [/td][td=1,1,47]539 [/td][td=1,1,47]460 [/td][td=1,1,47]353 [/td][td=1,1,47]245 [/td][/tr][tr][td=1,1,47]% [/td][td=1,1,54]0 [/td][td=1,1,47]11 [/td][td=1,1,47]22 [/td][td=1,1,47]33 [/td][td=1,1,47]44 [/td][td=1,1,47]56 [/td][td=1,1,47]67 [/td][td=1,1,47]78 [/td][td=1,1,47]89 [/td][td=1,1,47]100 [/td][/tr][/table][/align] 實(shí)際現(xiàn)場標(biāo)定數(shù)據(jù)及曲線: [align=center] [/align] 檢驗(yàn)測定結(jié)果 若標(biāo)定后實(shí)際標(biāo)定曲線和廠家的設(shè)計(jì)曲線出入較大時則說明肯定存在問題,可以從以下方面考慮: ①.放射源的強(qiáng)度和位置是否正確 ②.放射源是否被打開 ③.添加催化劑時是否確實(shí)已添加（通過現(xiàn)場鉛錘測量確認(rèn)） ④.放射源外是否有別的設(shè)計(jì)外的金屬體 ⑤.支架是否安裝正確（是否擋住放射源） ⑥.儀表絕緣是否良好 ⑦.若低料位時輸出計(jì)數(shù)率較少時可通過轉(zhuǎn)動放射源來確認(rèn) ⑧.若轉(zhuǎn)動時計(jì)數(shù)率充分上升則說明放射源安裝沒有正對接收器，依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)定曲線和脈沖計(jì)數(shù)率的多少重新調(diào)整實(shí)際標(biāo)定曲線 5. 結(jié)束語 本文針對核料位儀的在線標(biāo)定列舉了兩種標(biāo)定方法并附帶了標(biāo)定現(xiàn)場標(biāo)定數(shù)據(jù)和相應(yīng)的標(biāo)定曲線，分析了幾種標(biāo)定過程中可能遇到的問題。通過我廠一次性開車成功和兩年多料位儀的精準(zhǔn)度證明開工前的在線標(biāo)定是理想的，保證了裝置的長周期運(yùn)行。 參考文獻(xiàn) 1 張秉海，王智.核料位計(jì)的工作原理及相關(guān)知識.石油化工自動化,2007,（5）:84-85 2 樂嘉謙.化學(xué)工業(yè)出版社,2004.259-260 3 邰秀鳳.放射性物位計(jì)在物位測量中的應(yīng)用.石油化工自動化,2007,（6）:66-68 4 Moe H J.輻射安全教程, 北京:原子能出版社,1976 5 蘭秀英.同位素儀表使用中的防護(hù)問題.石油化工自動化,1999,（5）:75-76 6 董建軍.同位素料位計(jì)在高壓容器上的應(yīng)用.石油化工自動化,2002,（6）:86-87 第一作者簡歷：姓名： 施建清，性別：男，出生年：1975年出生，就讀學(xué)院：1996年就讀于撫順石油學(xué)院自動化系，2000年畢業(yè)，獲得學(xué)士學(xué)位；工作單位：2000年至今工作于湛江東興石油企業(yè)有限公司儀表車間，現(xiàn)技術(shù)職稱：儀表工程師 現(xiàn)任職務(wù)：DCS、SIS技術(shù)員，安全技術(shù)員；主要從事儀表的設(shè)計(jì)、施工與維護(hù)。 聯(lián)系作者：施建清 地址：廣東省湛江市霞山區(qū)湖光路15號 郵編：524012 E-mail: jianqingshi_dx@sina.com 電話：13724758190 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