施建清(1975-)男，学士学位，仪表工程师，现就职于湛江东兴石油企业有限公司仪表车间，主要从事仪表的设计、施工与维护。

　　湛江东兴石油企业有限公司于2005年3月投产一套50万吨/年连续重整反再系统，所用6台料位仪均为核料位仪。料位仪的好坏决定装置的运行的好与坏、开与停，所以料位仪的标定在此显得至关重要，因此为了提高装置的安全长周期运行，料位仪的在线标定具有十分重要的意义。

　　



   1 核料位仪的测量原理和核料位仪的组成

　　1.1 测量原理

　　核物位计的测量原理是基于当射线穿过物质时，射线被物料吸收，从而强度减弱，这个过程遵循一个物理规律。一束初始强度为I0的窄束射线穿过厚度为d，密度为ρ的物质后，射线强度I为：

　　I = I0×e-μ×ρ×d

　　其中I0为穿过物质前的射线强度，I为穿过密度为ρ、路径为d的物料后的射线强度，μ为吸收系数，当放射源的类型和被测物料确定后，μ可以认为是常数，在所测物质密度不变的情况下，剩余射线强度只和d有关，这样，当物料物位上升时，探头探测到射线就会减少;而当料位下降时，探头探测到的射线就会增加。根据探测到射线的强弱，反推出物位的高度，这个过程就是对核料位仪的标定。图1为测量原理图。

　　
图1 测量原理

　　1.2 LB440主机

　　主机CPU使用32位处理器，运算性能高、精度高，照明LCD显示屏，可显示4行字符数字，通过6个薄膜键完成全部操作，多种语言和指导性对话“软键”，电路连续自检，标定数据存储于闪存中，无需备用电池保护标定数据。功能是把探测器的输出信号转换成与物位对应的标定信号。

　　1.3 屏蔽放射源

　　放射源封装于不锈钢套中，并置于屏蔽铅罐中，放射性物质与被测物之间无接触。根据测量任务，可选用点源或棒源(Co-60/Cs-137)，对于较复杂的测量几何来说，使用Co-60棒源可得到更好的线性。Co-60具有相对高的能量，主要的能量有两种，分别为1.17MeV和1.33MeV。它用于设备壁厚较大的情形。半衰期大约为5.27年。Cs-137其主要的能量为0.660MeV。用于设备壁厚较小的情形。由于它具有较低的能量，并且屏蔽容易。其半衰期大约为30年。屏蔽用罐是根据具体的放射源及其强度专门设计的，保证操作人员不会受到超过辐射防护规定的照射。铅罐竖直安装在托架上，无需考虑角度问题，不影响测量精度。

　　1.4 探测器

　　连续料位测量通常使用点状或棒状闪烁探测器，探测器材料通常为NaI(T1)[注：NaI(T1)即碘化钠(铊)]晶体或塑料闪烁体(棒探险测器)和光电倍增管组成。闪烁探测器对γ射线具有较高的灵敏度，而且在正常使用下，使用寿命较长，探测器至主机的信号通过有FSK调制技术的二芯电缆传输，抗干扰性能非常强。

　　2 系统配置

　　对于不同的测量任务，需要不同的系统配置。选择最佳配置就是选择最合适的放射源以及最合适的探测器。选择系统配置的主要依据是测量范围、测量部位的几何形状等。该厂采用以下两种配置。

　　2.1 点源/点探测器配置

　　在测量范围很小的情况下，可以选择点源/点探测器配置,如图2所示。

　　此时测量的非线性由指数规律引起，通过主机内的软件就能得到修正。

　　
图2 点源/点探测器示意图

　　2.2 棒探测器/点源配置

　　图3是棒探测器/点源的基本配置图。棒探测器的长度根据所需的测量范围而定。如果所需的测量范围太大，则需要两个以上的棒探测器。如果一个点源不适宜就用两个或多个点源。测量的非线性由主机内的电子线路补偿。对于某个特定的测量系统的线性修正数据由EG&G Berthold 提供。

　
　图3 棒探测器/点源配置示意图

　　3 料位开关的标定

　　由于精确得到容器中的物位比较困难，所以采用铅板来仿真理想催化剂料位，由于铅板密度远大于催化剂的厚度，所以可以用几块铅板来仿真实际催化剂的料位，催化剂密度和铅板的密度比率如下：

　　重整催化剂的密度为:0.5609g/ml

　　铅板的密度为:11.34g/ml

　　计算步骤如下:

　　1) 将催化剂的厚度转换为铅板厚度，由密度比率0.0495乘以指定催化剂厚度。

　　2) 计算铅板的数量：用计算得到的铅板的厚度除以单片铅板厚度(3mm)。

　　3) 对外部标定确定：标定料位开关依靠料位上升或下降，例如还原段料位开关就是在料位减少时标定，因为开关点在6块到5块铅板间，当料位下降时，6块板应该仍为高料位，5块应指示为低料位，开关点允许设定一定的死区，这样也有利于标定。

　　计算标定的铅板：以LSLL-3502(还原段的料位开关)为例，见表1。

　　表1

　　标定数据见表2。

　　表2

　　4 连续料位仪的标定

　　连续料位仪可以通过添加一个固定量的催化剂后测量其料位的高度并在LB-440设定相应的百分数高度来标定。在添加催化剂的时候。现场用铅锤测量料位的高度。相对应的标定数如下。以闭锁料斗缓冲区料位仪LT-3507为例， 测量目标见表3。

　　表3

　　
    厂家的设计数据见表4及曲线如图4所示.

　　表4

　　

图4 设计曲线

　　实际现场标定数据见表5，曲线如图5所示。

　　表5

　　

图5 现场标定曲线

　　5 检验测定结果

　　若标定后实际标定曲线和厂家的设计曲线出入较大时则说明肯定存在问题，可以从以下方面考虑：

　　① 放射源的强度和位置是否正确;

　　② 放射源是否被打开;

　　③ 添加催化剂时是否确实已添加(通过现场铅锤测量确认);

　　④ 放射源外是否有别的设计外的金属体;

　　⑤ 支架是否安装正确(是否挡住放射源);

　　⑥ 仪表绝缘是否良好;

　　⑦ 若低料位时输出计数率较少时可通过转动放射源来确认;

　　⑧ 若转动时计数率充分上升则说明放射源安装没有正对接收器，依据设计标定曲线和脉冲计数率的多少重新调整实际标定曲线。

　　6 结束语

　　本文针对核料位仪的在线标定列举了两种标定方法并附带了标定现场标定数据和相应的标定曲线，分析了几种标定过程中可能遇到的问题。通过我厂一次性开车成功和两年多料位仪的精准度证明开工前的在线标定是理想的，保证了装置的长周期运行。

　　参考文献：

　　[1] 张秉海,王智. 核料位计的工作原理及相关知识[J]. 石油化工自动化,2007,(5):84-85.

　　[2] 乐嘉谦. 化学工业出版社[J],2004.259-260.

　　[3] 邰秀凤. 放射性物位计在物位测量中的应用[J]. 石油化工自动化,2007,(6):66-68.

　　[4] Moe H J. 辐射安全教程[J], 北京:原子能出版社,1976.

　　[5] 兰秀英. 同位素仪表使用中的防护问题[J]. 石油化工自动化,1999,(5):75-76.

　　[6] 董建军. 同位素料位计在高压容器上的应用. 石油化工自动化,2002,(6):86-87.