放射性仪表在物位测量中的应用

放射性仪表在物位测量中的应用

牛晓冬

中核检修有限公司  上海 200000

摘要：随着科学技术的发展，目前使用的物位测量仪表越来越多，本篇主要针对放射性物位仪表在实际生产中的应用进行简单的比较分析。放射性物位测量仪表相对其它仪表来说有许多优点和独特的地方，一些其它测量仪表难于完成的场合，放射性测量仪表发挥着它特有的功效。它可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、煤炭矿山、医药等行业中，对高温、高压、高粘度、强腐蚀、多粉尘等恶劣环境下的料位（液位）的重要参数进行非接触式测量。但是这种仪表最突出的缺点就是核辐射对人体有害，在实际应用过程中，要有可靠的防护措施，而且要严格按照使用规程去做。

关键词：放射性仪表；物位测量；应用

工业自动化测量容器的仪表种类很多，但是对于某些高温、高压、强腐蚀、剧毒、粘滞性、易结晶等介质，特别是高温熔融金属、粉尘等固体的物位测量，常规方法很难实现，而放射性仪表可以解决这类技术难题。基于此，文章主要分析了放射性仪表在物位测量中的应用。

1放射性仪表简介*

放射性物位仪表系统主要由放射源、探测器和二次仪表（可选）组成。根据γ射线的种类，常见的放射源有60Co和137Cs，其半衰期分别为5.27a和30.18a，半减层（水）分别为110mm和155mm，在满足工作需求的条件下首选137Cs。放射源按其结构形式可以分为点源和棒源，并配用必须的铅罐防护容器。探测器分为电离室、GM计数管、闪烁晶体探测器和柔性光纤探测器。在电离室中射线使气体电离，其缺点是输出电流只有10-10A，抗干扰能力差。GM计数管的特点是体较小、成本低，但是效率也低。射线使闪烁体发光，光阴极将光子转换成电子，电子被打拿极成倍增加，最终脉冲成形，放大输出。柔性光纤探测器是以光纤制成直径为25mm的光缆作为探测体，技术上比电离室效率高，但是探测效率比闪烁晶体探测器低。目前市场上的主流探测器为高灵敏度的碘化钠或塑料闪烁晶体探测器。探测器长度一般为2m/根，当测量范围较长、需多个探测器相连时，需要对每根探测器单独供电。二次仪表由脉冲放大器、补偿电路、转换显示单元和电源组成。一般放置在控制室的机柜里，方便维护人员进行仪表维护。放射性物位仪表系统不采用二次仪表时，其变送单元与探测器一起放置在现场。

2测量原理

放射性物位仪表的测量原理：放射源发出γ射线，射线穿过容器和容器内的被测介质时被不同高度的介质吸收，进而导致射线的放射性衰减不同，利用安装在放射源对侧的探测器把射线的放射强度转换成相应的物位信号，以实现变量的测量。测量公式为：

式中d———厚度；

I———检测到的射线强度；

I0———发出的射线强度；

ρ———密度；

μ———吸收系数。

射线强度I由探测器转换成脉冲信号，该脉冲信号经过脉冲放大和整形，再经转换器转换盒线性补偿处理后输出4~20mA信号至显示器。当转换器输出开关信号时，仪表可作为物位报警开关。实际应用中，通常依据介质密度、液位范围、料位开度、容器形状、壁厚及保温棉厚度等选择放射源的强度。另外，为了使输出信号与物位呈线性关系，可通过线性补偿元件对输出信号进行线性化。

3放射性物位计的基本测量方案

通常情况下，放射性物位计的测量方案有固定安装式和随动跟踪式。随动跟踪式测量时，辐射源和接收器分别装在可以移动的机构上，但注意的是一定要保证同一水平上，上下移动要同步。这里我们只想介绍一下常用的固定安装式的几种测量方式。如图1所示，这几种测量方式均是利用物位变化改变对射线吸收厚度的原理。图（一）为长辐射源及长接收器的形式具有较好的线性，准确度高，但测量范围不能太大；图（二）采用点射源长接收器；图（三）点射源和点接收器分别按在容器底部和顶部。（二）、（三）两种测量方案可进行物位的连续测量，安装维护比较方便，但测量范围较窄。图（四）中的辐射源放在容器内，接收器放在外边，它可用于直径较大的容器。

4放射仪表在实际生产中的应用

大庆乙烯改扩建二期工程的配套项目，年产10万吨聚丙烯装置，是在消化、吸收“sphenpol”工艺技术的基础上，结合大庆石化的实际情况，完成详细工程设计的装置。在此装置中的环管反应器、闪蒸罐、汽蒸罐及排放罐等多处较为难控制的部位均采用了Cs137放射性仪表来进行控制，用来检测反应器内浆液的密度及聚丙烯粉料的料位，测量控制的效果非常理想，而且放射性仪表的使用和其它仪表在使用上大大节省仪表维护工的维护量。

5放射性仪表的安全卫生防护

5.1健全相关的管理制度，积极的对其进行监督和落实

研究企业以及高校应制定放射性同位素还有射线装置的相关管理办法，使用相关部门所颁发的红头文件的方式去对管理机构以及职能还有放射性安全管理工作的具体要求给予明确。并且还需要制定放射性物品其进行购买还有存放，以及进行领用和使用，最后进行废物处理以及退役等相关管理的准则。在这一种准则里需要明确的规定，购置和报废放射源等相关的事务一定要经过设置的“领导小组”的批准才可以去进行，不可以通过任何的单位去私自的购置以及报废并且对于放射性的物品进行处置。主管职能部门在对于制度进行执行之后还应该定期以及不定期去对相关的使用单位给予检查，积极的填写相关的检查记录。针对在检查里出现的了有关问题的单位，应即刻暂停其自身放射性工作的资格，并按照情况去对其加以处罚。

5.2充分使用当前先进的安防设备，建设突发事件应急预案

应充分使用一些先进的安防设备，坚决的禁止安防设备出现闲置不用的问题以及其产生资源浪费的情况。相关企业以及院校都需要配备比较固定的或者是便携式的辐射监测仪。每一个放射性工作人员在对其进行使用的时候都需要佩戴个人剂量仪对其去进行定期的检查，个人剂量显示出现超标的情况下就需要工作人员即刻的暂停其自身的从业资格，然后再次去经受相关的安全培训，只有在合格之后才可以进行上岗。放射性库房的入侵报警和视频监控系统需要对其进行定期的检查，并且对其进行合理的维护，在进行维护之后需要对其进行相关的记录，同时还需要对于入侵报警的灵敏给予保证，视频监控需要具备能够进行保存15d以上图像功能。并且每个实验室都一定要去针对当前自身的特点去制订比较细致的辐射事故应急的处置预案，同时将其上报到相关的主管职能部门进行备案。同时其进行制定的应急处理预案需要非常的明确并且扼要，并注明有关责任人自身的联系形式加以，悬挂在实验室明显的位置，以使其能出现事故的时候马上就可以看到。主管职能部门最少一年组织一次安全事故的应急处置演习。

6结语

根据放射性仪表的特点及被测介质的状态特性，如果我们合适选好的测量仪表，会在物位测量中取得较理想的效果，并能够较好的弥补一些其它类型仪表所不能完成的测量控制。

参考文献

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