放射性液位计原理及应用.doc
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1、德国伯托公司B440料位计说明书上海伯托同位素技术服务中心2003-111、引言 B440 料位计就是利用射线通过物料时被物料吸收得原理来测量料位得。 为了用最小得放射源得到最好得测量效果, 每个测量系统都要进行独立得设计。 因此, 签署合同前必须先根据用户提供得条件做系统设计, 以确定放射源与探测器得最佳配置。用户提供得参数应尽可能准确,以保证设计得可靠性。 测量系统所用得放射源已在生产车间按辐射防护标准进行封装并置于合适得屏蔽罐内。因此,测量系统所用得放射源对人员就是安全得。按照辐射防护要求,本测量系统仅可由经过培训并持有证书得专业人员操作。40料位计得硬件与软件设计保证了使用得灵活性,能
2、用于不同形状得容器或设备,完成不同得测量任务。然而,对于不同得设备及不同得测量任务必须设置相应得参数,使系统能正常工作。为了保证测量得可靠性,参数不能任意修改。如果要对系统重新设置,应该由熟悉本系统得人员进行,因此,有关人员应仔细地阅读本手册。我们建议用一个参数表记录全部参数。本手册对几种常用得得系统配置作了说明。请注意您得系统配置属于哪一种。2、 系统概述2、 1 测量原理射线穿过物料时被物料吸收,从而强度减弱,这个过程遵循一个物理定律。写成数学公式如下:I= 0e-d其中I0为穿过物质前得射线强度,I为穿过密度为、路径为d得物料后得射线强度,为吸收系数,与放射源得类型有关,对于给定得放射源
3、,可以认为就是常数。图1为测量原理图。d放射源探测器II0 图:测量原理 由于测量系统与所测物料得非接触性,使得物料对测量不产生任何物理与化学上得影响,从而保证了测量得高可靠性及低维护量。2. 2 系统配置对于不同得测量任务,需要不同得系统配置。选择最佳配置就就是选择最合适得放射源以及最合适得探测器。选择系统配置得主要依据就是测量范围、测量部位得几何形状等。2. 、 1 棒源/点探测器配置图二就是棒源点探测器得基本配置图以及相应得标定曲线图。棒源得长度根据所需得测量范围而定。棒源得强度分布保证了测量得线性,即探测器接收到得信号与料位得变化成线性关系。在这种情况下,电子线路不再需要线性化。因此,
4、标定及操作很容易。料位棒源探头信号 图2:棒源配置示意图2. 、 2 棒探测器/点源配置 图三就是棒探测器点源得基本配置图。棒探测器得长度根据所需得测量范围而定。如果所需得测量范围太大,则需要两个以上得棒探测器。如果一个点源不适宜就用两个或多个点源。测量得非线性由主机内得电子线路补偿。对于某个特定得测量系统得线性修正数据由E&Berthol 提供。料位棒源探头信号 图3:棒探测器配置示意图2. 、 3 棒源棒探测器配置如果测量范围太大,而且探测器至源得距离太大或者设备得壁太厚,应选择棒源/棒探测器配置,如图四。在这种情况下,源与探测器得长度都应与测量范围相等。测量得非线性由存储在主机内得修正数
5、据修正。修正数据由EGG Berthol 提供。料位棒源探头信号 图4:棒源/棒探测器配置示意图2. 、 4 点源/点探测器配置在测量范围很小得情况下,可以选择点源/点探测器配置,如图。 此时测量得得非线性纯由指数规律引起,通过主机内得软件就能得到修正。 料位探头放射源信号 图:点源/点探测器配置示意图2 3 B440主机2. 3、 1概述主机置于一9英寸、HE、1T得框架内,包括CPU板与电源板。微处理器就是32位得。面板上有六个触摸式键盘,其中三个就是操作键,用于设置或修改参数,另外三个就是功能键 。面板上得显示窗内有4行显示。R232接口也在前面板上。 图6:LB40面板示意图 接线端子
6、在后面板上。包括电源接线端子、探头接线端子、电流输出接线端子、数字输入/输出接线端子。电流输出信号就是隔离得,高、低限报警继电器、故障报警继电器得输出也就是隔离得。一个机架内可以容纳一个主机、数个副机。副机用于与其余得探头连接并与主机通信。 系统对放射源得自然衰减进行自动补偿。 全部标定数据存储在可擦写存储器内,就就是在电源出现故障时也不会丢失。主机得显示窗内有4行显示,前三行就是菜单内容,用于显示被选得参数或者当前得测量值。最后一行显示当前三个操作键得功能,或者,当仪表处于测量状态时,显示“rn”。2. 3、 2 菜单结构(原理)图7为菜单结构图。键more用于选择各菜单组,键sk1及键s用
7、于从菜单组中选择得子菜单。在子菜单中用mor选择不同得条目,在子菜单得结尾,用done即可回到本子菜单所在得菜单组。菜单结构得详细说明见本手册得目录部分。图7:菜单结构图2. 3、 3 键盘功能 料位计得操作通过键盘来完成。键盘包括操作键及功能键。 操作键操作键用于选择不同得菜单组与存取参数。在菜单得不同位置操作键有不同得意义。其意义由显示窗对应得符号决定。操作键功能S与Sk在某一菜单组中选择子菜单m进入下一个菜单组操作键功能 在子菜单中选择不同条目,或在光标所在得数上加“1”。操作键功能,请使用防高温电缆。2. 3、 5、2 B440主机 主机得接线端子在后面板上,见本手册附录部分得主机接线
8、图。 图12:主机接线端子图 注意! 电源应接在合适得电源引出端上。 遵守电得安全操作规程。 由于主机上没有电源开关,电源保险丝置于后面板上,取出很方便。 参阅本手册附录部分得接线图。有关接线端子说明如下: 探测器端子(2a/2c): 探测器与主机得连接采用2线电缆。探测器得防护类型为EEx ibIb。为安全起见,线端应套上10 长得塑料保护套管(见接线图)。继电器2端子继电器2用于高限或低限报警,由软件设置。报警点可以根据需要设定。继电器也可用于监测探测器得温度。继电器端子继电器3用于高限或低限报警,由软件设置。报警点可以根据需要设置。继电器2也可用于监测探测器得温度。继电器端子继电器用于故
9、障报警。停止测量端子停止测量,用于特殊应用。复位报警用于由干扰辐射产生得故障报警得复位,并且重新开始测量。S485端子用于主机与副机之间得数据传输与通信。/4-20mA电流输出端子隔离信号,最大负荷5。电源端子供电电源。电源类型请瞧后面板上得标牌。注意!打开电源前,请仔细检查接线,以免损坏仪表。2.3.6 放射源 工业用得放射源都就是密封得。放射性物质被密封在一不锈钢壳内,所以不会泄漏,这就排除了沾染得可能性。根据物理特性,被测物料也不可能被激活。 用于料位测量得放射源主要有下面几种: Co-60 具有相对高得能量,主要得能量有两种,分别为1、1MV与1、33M。它用于设备壁厚较大得情形。半衰
10、期大约为、2年。 C17 其主要得能量为0、660MeV。用于设备壁厚较小得情形。由于它具有较低得能量,因此具有比Co60更好得测量效果,并且屏蔽容易。其半衰期大约为3年。 (按照NBS得规定,半衰期得意义就是:放射源得强度减小一半所需要得时间。).3. 系统软件结构概述 预置参数表见附录中得“COFIGURATION CHECKLIST”。用户需要对仪表进行最后得参数设置,以使仪表能正常工作。用键修改参数,并用存入。通用参数键盘锁指令 可以任意选定一个一位至六位数得数作为锁指令,并用 存入,则键盘被锁。此时,所有得参数都只能在显示窗内显示而不能修改。这就避免了未经允许得误操作。用同样得数作为
11、开锁指令,用与开启或关闭此功能。开动快速转换功能后,一旦料位发生突然变化,且变化幅度超过设定得值得倍数,则系统得时间常数就变为原先得十分之一,显示与电流输出信号随着快速变化。统计误差却比原来增加了三倍。如果料位重新变得稳定,则又变回到原来得时间常数。启用快速转换功能时,值得倍数至少应存入“4”甚至“5”,以保证统计涨落或小得料位变化不会引起时间常数得快速转换。我们建议在日常运行中摸索最佳得倍数值。干扰辐射只有当干扰辐射有可能对测量造成影响得时侯才使用此功能。用ON或OFF来开启或关闭此功能。设定一个值倍数值,当辐射干扰信号超过此值时,测量被停止、这就提出了一个问题:测量一旦被停止,系统选择“停
12、止测量”还就是“继续测量”,如果选择”继续测量”,则有以下三种方法:(1) 按键。(2) 由数字输入信号启动测量。(3) 等延迟时间结束。干扰辐射延迟时间由干扰辐射产生得故障一般都就是短时得。可以设定一个延迟时间,一旦超过延迟时间,测量又自动开始。最大计数率此参数用于检查系统得功能,如果计数率超过此值,系统就停止测量。为了排除假报警,应该设置一个在任何正常测量状态下都不会超过得数值。比如说,至少就是零点计数率得两倍。如果这个功能对您得系统来说就是不重要得,您可以存入“0”,关闭此功能。为了便于设置最大计数率,标定后可查询零点计数率。最小计数率最小计数率得设置用于抑制干扰。如果这功能对系统就是不
13、重要得,可存入“0”关闭此功能。更换放射源指示出放射源就是否应该被更换。当存入“”得时侯,计数率被自动计算。如果存入得数不等于“0”,则保持原有得计数率不变。系统标定前及更换放射源后,必须存入“0”。报警值就是初始计数率得3。当自动计算得到得计数率小于报警值得时候,显示报警信号。但此时测量系统至少还可以工作6个月。可以手动修改此值。输出参数电流输出选择料位为“0”时得电流输出信号,0mA或者4m。电流输出范围确定对应于料位测量范围得电流输出范围。典型得就是:0/对应料位“0”点,mA对应料位满度。电流输出错误当系统出错时,输出信号模式选择。选择保持出错前得信号还就是为预置得在0-22m之间得值
14、。继电器2/3这两个继电器有以下得功能:a) 低限报警(报警点可设置为000%之间得任意值)b) 高限报警(报警点可设置为0-100%之间得任意值)c) 探测器温度报警(报警点可设置为-0之间得任意值) 根据高限与低限得不同,当测量值超出设置得报警值得时候,继电器被激励(线路断开),当测量值回复到报警值以内,且经报警延迟后,报警信号被解除。报警延迟大约为量程得5%。接口 RS2 可选择以下设备与之连接:a) 打印机:用于打印所有参数b) P机:用PC计算机标定或存取参数。PC机存取选择有两种选择:a) 数据操作b) 数据查询 标准设置为“数据查询”,以避免未经允许得数据操作。R485 选择所连
15、接得装置(仅对LB440-2就是可能得)。探测器编码存入用于测量得探测器编码。副机 n当测量系统使用一个以上得探测器时,存入副机得编码。生产方预置值与副机得编码一样。标定 不同系统配置得标定模式见有关章节。瞬时显示不论当前显示窗内显示得就是什么内容,只要按en键,即回到本菜单组。当前料位显示当前料位。平均计数率显示当前平均计数率。平均计数率为时间常数内脉冲计数率得平均值。探测器(n)高压(HV):显示当前探测器(n)得高压。脉冲计数率:显示当前脉冲计数率。温度:显示当前探测器温度。注意:如果显示 “HV-测试”,则高压测试值存储于维护菜单。高压控制此时不起作用,可能产生漂移。更详细得信息见维护
16、菜单。在由数个探测器组成得网络系统中,全部探测器得参数都能查询显示。维护菜单见维护章节。3 棒探测器配置3、 1 放射源常用得典型就是钴点源及铯-13点源。只有在很少得情况下,比如设备内径较小而壁厚很大,才使用棒源。请参照第四章得安装说明。3、 置于45铅罐内得点源 除了很少得情形,安装铅罐都有一个辐射道,使射线形成射线束射向探头。在运输,安装及维修时,辐射道必须关闭并锁定。 铅罐得型号与所需得防护效果有关,设计铅罐得时候,必须考虑下面因素a) 放射源得类型及活度b) 防护标准c) 现场得安装条件及用户得要求 根据量程得需要,棒探测器需要足够大得射线束覆盖,因而铅罐得辐射道设计成45角,使射线
17、束成45角发射出来。铅罐可固定在安装支架上,使射线束正好对准探测器得灵敏体。所以,铅罐得安装简单可行。对于内插式放射源,其防护铅罐得设计应该保证能用绳子或杆升降放射源。这种铅罐得结构与功能得详细资料请参阅L4技术信息得有关部分。图3:4点源铅罐示意图3.3 安装 安全要点 装有放射源得铅罐得运输应遵循辐射防护得有关规则。对其存放得地点也必须进行监察。 根据铅罐得结构图以及现场得具体情况,小心地安装支架及夹具。确保支架能承受铅罐得重量。因为铅罐得安装就是永久性得,因此所有得螺丝及紧固件都必须牢固,以避免松开而使铅罐掉下。 为了保证安装人员得受照剂量尽可能地低,所有参加安装或拆卸铅罐得人员都必须经
18、过培训并有放射源操作证书。进行此项工作时应有放射防护人员在场监护。另外,必须确保铅罐得辐射道已关闭并已锁定,且锁就是可靠得,射线不可能泄漏出来。还要确保铅罐没有损坏。注意!请阅读且遵循辐射防护条列(见第8章)。3、3、 1 45铅罐得安装提示:采用棒探测器时,在安装铅罐前必须先测量本底。有关说明见4、5、1章。并且确保附近得放射源对测量不产生影响。放射源铅罐中心点,探测器灵敏体得上端点应与最大料位在同一水平线上。设计测量系统得时候,铅罐得安装位置已被确定。安装时,必须找准这个位置,不然,测量会产生偏差。标准配置见图14。图中可以瞧到正确得铅罐得安装位置。“G”正好位于最大料位线得上方。铅罐安装
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- 放射性 液位计 原理 应用
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