摘要：為了盡可能減少維護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)中得到了有效的驗證。
關(guān)鍵詞：放射源、探測器、鉛板、標(biāo)定、在線、離線

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，從而強度減弱，這個過程遵循一個物理規(guī)律。一束初始強度為I0的窄束射線穿過厚度為d，密度為ρ的物質(zhì)后，射線強度I為：

I = I0×e-μ×ρ×d

其中I0為穿過物質(zhì)前的射線強度，I為穿過密度為ρ、路徑為d的物料后的射線強度，μ為吸收系數(shù)，當(dāng)放射源的類型和被測物料確定后，μ可以認為是常數(shù)，在所測物質(zhì)密度不變的情況下，剩余射線強度只和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

主機CPU使用32位處理器，運算性能高、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度專門設(shè)計的，保證操作人員不會受到超過輻射防護規(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。

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 點源/點探測器配置

在測量范圍很小的情況下，可以選擇點源/點探測器配置,如圖2。此時測量的的非線性由指數(shù)規(guī)律引起，通過主機內(nèi)的軟件就能得到修正。

2.2 棒探測器/點源配置

圖3是棒探測器/點源的基本配置圖。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。如果一個點源不適宜就用兩個或多個點源。測量的非線性由主機內(nèi)的電子線路補償。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,由于鉛板密度遠大于催化劑的厚度,所以可以用幾塊鉛板來仿真實際催化劑的料位,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）計算鉛板的數(shù)量:用計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，因為開關(guān)點在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)點允許設(shè)定一定的死區(qū)，這樣也有利于標(biāo)定。

計算標(biāo)定的鉛板：以LSLL-3502（還原段的料位開關(guān)為例）

標(biāo)定數(shù)據(jù):

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)的百分數(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:

Berthold廠家的設(shè)計數(shù)據(jù)及曲線：

檢驗測定結(jié)果

若標(biāo)定后實際標(biāo)定曲線和廠家的設(shè)計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已添加（通過現(xiàn)場鉛錘測量確認）
④.放射源外是否有別的設(shè)計外的金屬體
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.若低料位時輸出計數(shù)率較少時可通過轉(zhuǎn)動放射源來確認
⑧.若轉(zhuǎn)動時計數(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)計標(biāo)定曲線和脈沖計數(shù)率的多少重新調(diào)整實際標(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行。