本文內(nèi)容純屬巧合，如果看不懂，也屬于正常，實(shí)則為放射性液位計(jì)。
摘 要：在工業(yè)自動(dòng)化儀表中，測(cè)量物位的儀表種類很多,但是對(duì)于某些高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、劇毒、粘滯性、易結(jié)晶等介質(zhì),特別是高溫熔融金屬、粉塵等固體的物位測(cè)量,常規(guī)方法很難實(shí)現(xiàn)，而放射性儀表可以解決這類技術(shù)難題。本文介紹了電容式液位計(jì)的特點(diǎn)、工作原理、測(cè)量系統(tǒng)的組成，闡述了放射性物位計(jì)的選用原則，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)對(duì)放射性液位的測(cè)量安裝方式和安全防護(hù)措施等問題進(jìn)行了論述。
0 引言
在尿素裝置中，合成塔 (R-101) 和汽提塔（E-101）是尿素生產(chǎn)工藝過程中#為重要的核心設(shè)備，設(shè)備內(nèi)均為高溫、高壓、易結(jié)晶，并且?guī)в袕?qiáng)腐蝕性的介質(zhì)。
選用何種類型的物位測(cè)量?jī)x表才能在這種嚴(yán)苛的工況條件下準(zhǔn)確測(cè)量設(shè)備內(nèi)介質(zhì)的物位呢？
1 概述
工業(yè)自動(dòng)化儀表中的物位測(cè)量?jī)x表種類較多，方法不同，各有各的適用場(chǎng)合。
對(duì)于某些高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)，以及高溫融熔金屬、煤粉等固體，或特殊結(jié)構(gòu)設(shè)備的物位測(cè)量，常規(guī)方法很難實(shí)現(xiàn)。
電容式液位計(jì)的測(cè)量是非接觸式的。wuxu在被測(cè)設(shè)備上開孔、打眼、進(jìn)行改造，安裝十分方便。投入使用以后，基本不需要維護(hù)。因此，此類核輻射式物位測(cè)量?jī)x能夠很好的解決以上工況的物位測(cè)量難題。
2 測(cè)量原理
電容式液位計(jì)測(cè)量原理利用同位素技術(shù)，基于射線吸收原理，放射性同位素 Co60 或 Cs137 衰變時(shí)可產(chǎn)生 γ 射線，γ 射線穿透物質(zhì)時(shí)，由于光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)的生成，γ 射線將被物質(zhì)的原子散射和吸收，造成 γ 射線衰減。其強(qiáng)度隨吸收物質(zhì)的厚度（或高度）作指數(shù)規(guī)律的變化。實(shí)踐證明，射線的強(qiáng)度按指數(shù)規(guī)律減弱，有如下關(guān)系式：
I = I 0 e -μρd
式中，
I 0 是未經(jīng)被測(cè)物料衰減時(shí)測(cè)到的射線信號(hào)，
I 是經(jīng)過被測(cè)物料衰減以后測(cè)到的射線信號(hào) ,
μ 是被測(cè)物料對(duì)射線的質(zhì)量吸收系數(shù)，
ρ 是被測(cè)物料的密度，
d 是射線穿過被測(cè)物料的距離。
對(duì)于確定的測(cè)量對(duì)象，I0 和μ、ρ都是不變的常量，因此通過測(cè)量I，就可以得到射線穿過被測(cè)物料的距離 d。
典型測(cè)量方式如圖 1 所示：
放射源和探測(cè)器分別安裝在被測(cè)設(shè)備兩側(cè)的設(shè)定地方（根據(jù)不同情況，放射源或探測(cè)器也可置于被測(cè)設(shè)備里面，或者安裝于設(shè)備的上下方）。探測(cè)器的主要組成部分是閃爍晶體、光電倍增管、高壓電路、前放電路。當(dāng)待測(cè)物料高度發(fā)生變化時(shí)，在探測(cè)器一方，到達(dá)它的射線強(qiáng)度就會(huì)隨之變化。進(jìn)入探測(cè)器里的 γ 射線被閃爍晶體接收，將它轉(zhuǎn)換成微弱的閃爍光子，再由光電倍增管將它轉(zhuǎn)換成電流脈沖信號(hào)，送給前放電路處理（放大、甄別、整形）。高壓電路負(fù)責(zé)提供光電倍增管工作所必需的直流高壓，范圍一般在 800 ～ 1300V。探測(cè)器出來(lái)的電脈沖信號(hào)經(jīng)專用電纜送到主機(jī)，由主機(jī)進(jìn)行處理，#后給出對(duì)應(yīng)于液位變化的顯示信號(hào)或者標(biāo)準(zhǔn)電流輸出信號(hào)。
3 測(cè)量系統(tǒng)的組成
電容式液位計(jì)一般由放射源、探測(cè)器和信號(hào)處理單元三大部分組成。放射源一般選擇同位素 Cs137 或 Co60。Cs137 半衰期為 30.17 年，穿透性差一些。Co60 半衰期為 5.27 年，穿透性強(qiáng)。放射源的選擇要綜合考慮被測(cè)介質(zhì)的密度、容器的材料和壁厚及直徑等因素，要求強(qiáng)度大的或被測(cè)介質(zhì)密度低、測(cè)量范圍小的可選用 Cs137，大直徑厚壁容器要求穿透能力強(qiáng)的可選用 Co60。
放射源有點(diǎn)狀源和棒狀源之分。Cs137 一般為點(diǎn)源，也很難做成連續(xù)的棒狀源，而 Co60 既可做點(diǎn)源又可做棒狀源。點(diǎn)源常常需要大的輻射強(qiáng)度，要多考慮安全防護(hù)問題。棒狀源可盡可能減小所需的輻射強(qiáng)度但制造難度大，尤其是非線性分布的棒狀源。放射源均應(yīng)是符合要求的密封源，一般外部安裝方式均有帶鎖且可開啟輻射窗口的射線屏蔽層（鉛屏蔽等），內(nèi)插安裝時(shí)要設(shè)計(jì)有放射源保護(hù)套管。
探測(cè)器接受穿透介質(zhì)后的剩余射線，常用類型有蓋革管、電離室和閃爍計(jì)數(shù)器，也分點(diǎn)狀接受器和棒狀接受器。
信號(hào)處理單元 HZ － 5203B 型微機(jī)電容式液位計(jì)由天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院生產(chǎn)，由于使用了單片機(jī)，可以對(duì)被測(cè)信號(hào)大范圍地進(jìn)行線性化處理；也可由一個(gè)轉(zhuǎn)換器分別帶 l ～ 3 只探測(cè)器，進(jìn)行大范圍的測(cè)量。
實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題及解決措施
電容式液位計(jì)自安裝運(yùn)行投用以來(lái)，一直安全使用，準(zhǔn)確測(cè)量。但是在實(shí)際運(yùn)行過程中也出現(xiàn)了一些故障現(xiàn)象。
（1）雷擊對(duì)二次儀表及現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器的影響。故障現(xiàn)象：當(dāng)有雷擊現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，強(qiáng)大的瞬時(shí)電流會(huì)突然擊穿探測(cè)器的光電倍增管，造成探測(cè)器不能把吸收到的 γ 射線轉(zhuǎn)換成為電流脈沖信號(hào)，導(dǎo)致二次儀表測(cè)量失真。同時(shí)，強(qiáng)大的電流也會(huì)損害二次儀表的工作電路板。解決措施：①進(jìn)一步完善二次儀表及現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器的接地系統(tǒng)，使其接觸良好，工作可靠；②在二次儀表的供電回路中增設(shè)浪涌保護(hù)器，使系統(tǒng)的元器件不會(huì)受到強(qiáng)大電流的沖擊；③單好為探測(cè)器提供好立電源，不由二次儀表直接供電。處理結(jié)果：經(jīng)過一系列的整改措施，測(cè)量系統(tǒng)受雷擊的影響大大減小，保證了電容式液位計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確性。
（2）現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)影響測(cè)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。故障現(xiàn)象：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)干擾信號(hào)時(shí)（如探傷的 X 射線、強(qiáng)電磁場(chǎng)信號(hào)等），液位測(cè)量波動(dòng)較大，影響尿素系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。解決措施 : 在探測(cè)器的周圍設(shè)置 5 ㎜厚的鉛板，盡可能降低外界干擾信號(hào)對(duì)探測(cè)器的影響。處理結(jié)果：增設(shè)鉛板對(duì)外界的干擾信號(hào)有一定的屏蔽作用，液位的波動(dòng)較之前相比有所減小，但是不能徹底解決這一問題。
6 放射源的安全使用
（1）使用的放射源出廠前必須經(jīng)過有關(guān)職能部門檢測(cè)，容器表面及對(duì)周圍環(huán)境的輻射劑量，符合guojia規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)。（2）購(gòu)進(jìn)含放射性同位素的儀表時(shí)，應(yīng)事先向所在地環(huán)保部門辦理準(zhǔn)購(gòu)批件。
（3）放射源的使用應(yīng)遵照國(guó)標(biāo) GB4792 及國(guó)務(wù)院 449 號(hào)令《放射性同位素與射線裝置安全和防護(hù)條例》的有關(guān)規(guī)定。（4）放射源應(yīng)設(shè)有專職人員管理，嚴(yán)格收發(fā)手續(xù)，防止差錯(cuò)和丟失事故。（5）廢棄不用的放射源，應(yīng)按照規(guī)定由專門機(jī)構(gòu)進(jìn)行處理，不得隨意處置或者丟棄。
7 結(jié)束語(yǔ)
電容式液位計(jì)由于其自身的特點(diǎn)適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、劇毒、粘滯性、易結(jié)晶等特殊場(chǎng)合的物位測(cè)量，解決了流程工業(yè)中的許多技術(shù)難題。根據(jù)測(cè)量條件和安全合理原則，選擇放射源的種類和強(qiáng)度，嚴(yán)格操作，精心維護(hù)，安全使用，使電容式液位計(jì)在大型化工生產(chǎn)中得到更加有效的應(yīng)用。
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