核料位计的工作原理及相关知识张秉海,王智(苏丹喀土穆炼油有限公司仪表维修车间)摘要:核料位计是一种放射性同位素仪表,是一种基于统计概率的物位测量仪表。着重从放射源的种类、强度和探测器的灵敏度几方面来说明核料位计的测量原理以及选择依据,并说明了核料位计的安全使用及防护,从而对核仪表的原理、实质安全、使用和防护达到了解、深入掌握的目的。关键词:核料位计;放射源;射线;计数率;探测器:TH816·7文献标识码:B:1007-7324(2007)05-0084-021核料位计工作原理核料位计是一种放射性同位素仪表。在连续重整与延迟焦化等类型的炼油化工装置中,经常使用核料位计,下面阐述一些关于核料位计的工作原理以及相关知识,主要从放射源与探测器两方面来介绍[1],以便用户更好地使用该设备。由于放射源自然随机衰变,射线仪表是一种基于统计概率的测量仪表。工艺要求的精度越高,时间响应越小;仪表或探测器就需要测得越多的有效计数率。厂家按用户的要求及设备的尺寸配置测量系统。实际上就是计算射线穿过设备壁、保温层等物质后探测器接收到的计数率大小,同时考虑安全问题。为了安全与降低成本,射线路径(射线从放射源到探测器的路径)越简单越好,如避开轴、接头、网、篦子等。有些容器壁很厚,要在做容器时就设计好插入设备内的套管以便将放射源插入套管。探测器是用来接收放射源射线的,计数率表示其接受到放射量的大小。计数率的大小取决于放射源的种类、强度、中间穿过的介质和探测器的灵敏度。灵敏度越高的探测器所需的放射源强度就越小,安全性越好。当然高灵敏度的探测器价格也越贵。2工业过程控制用放射源种类、特性及选择基本原则(见表1)表1放射源种类及特性测量系统或放射源的使用寿命与采用钴-60,还是铯-137无直接关系。半减层是各种射线穿过不同物质时,使射线强度减少一半的厚度。2.1选择放射源的基本原则a)壁厚的容器应选用高能量射线,因其穿透能力强,用量就少,小壁厚的容器可选用低能量射线。有些厂家主要提供电离室探测器,单方面强调铯-137射源“安全,寿命长”,这是因为电离室对钴-60的射线效率极低。如前所述,射线穿过容器到达探测器时必须有一定的强度,而强度又不能超过国家标准,这才是设计配置测量系统的根本。b)除了上述物理特性外,放射源又分为棒源和点源。铯-137是粉末状物质,必须用玻璃或陶瓷高温固化成固体颗粒,然后封装在不锈钢壳中,无法做成连续的棒源。所谓的棒源也只是几个点源拼凑而成。钴-60既可做棒源也可做点源,棒源是连续的不间断的,可根据容器尺寸的各种变化将棒源强度的分布做相应的变化,使探测器收到的信号是直线信号。这一点对那些由于高温高压和无法进行标定的容器非常有用。由于棒源的分布是按设备设计好的,所以用棒源的测量系统不必做多点或实物标定,只要测一个零点(空罐)就行了。棒源也特别适用于壁厚的大设备,把棒源插炼油化工装置中常用的探测器种类与特性如类射线能量/半衰期/a钢的半减层/mm水的半减层/mm种keV收稿日期:2007-04-10;修改稿收到日期:2007-06-10作者简介:张秉海(1971—),男,宁夏盐池人,1996年毕业于抚顺石油学院计算机应用专业,参加工作后常年参与炼油厂仪表自动化维护工作。镅-241铯-137钴-60606601200433305.30.18142040110157第5期张秉海等.核料位计的工作原理及相关知识85表2所列。点是高灵敏度、高稳定性。用于料位、密度、灰分、称重等测量仪表。b)塑料闪烁探测器。属于棒探测器,长度可以从0.5～2m。特点是高灵敏度、高稳定性。用于料位、称重等测量仪表。c)电离室探测器。点状、棒状探测器均有,其特点是可以做成各种形状和长度。但灵敏度低,比碘化钠和塑料闪烁探测器低得多,正常工作所需要的射线剂量超过国家安全标准(所需射线剂量5μSv/h;国标安全剂量2.5μSv/h)。稳定性低,抗干扰能力差,输出信号只有10×10-12A。d)光纤闪烁探测器:属于棒探测器,其特点是可以做得很长(7m),而且具有柔性,运输方便。缺点同样是探测效率低,与电离室探测器的效率相近。3.2选择探测器的原则a)稳定性可靠性要好。b)适应各种环境,抗干扰能力强,自我保护能力强。c)灵敏度要高,能量响应范围要大。d)根据实际需要应选用性能价格比高的,简单开关就用GM计数...