高参数密闭容器液位非接触测量装置

　　1 引言

　　目前国内外高温高压密封容器的液位测量大多数采用的液位计, 有云母式、差压低置式, 电极式及双色式等。以上各种形式的液位计普遍都存在着一个突出问题,即实际上存在着较大的测量误差,不能真实反应液位的真实数值。此外, 每一种液位装置都不能单独满足水位运行时同时应具有的直观、连续及可供自动调节使用等多功能的需要, 而且都普遍存在着维护量大的问题。之所以存在上述问题, 其原因就在于传感器件与被测介质直接接触, 它必然会受到被测介质及其环境条件的影响。由于核物理方法可以实现非接触性测量, 因而传感器本身可不受被测介质及环境条件的影响, 从而避免上述问题的出现, 而能较好地适用于工业现场的要求。

　　2 工作原理

　　2.1 测量原理

　　I 为当测量筒内存有水和蒸汽时, 在测量时刻探测器所测得的计数率;I0为当测量筒内无水、无蒸汽时,探测器所测得的计数率;μm为水和蒸汽的质量吸收系数单位为cm2/g;

        L 为测量筒的内总长度, 单位为 mm;

　　d 代表为水位的高度,单位为mm;

　　ρ1--- 测量筒内水的密度;

　　ρ2- - - 测量筒内汽的密度。

　　在式(3)中,如果得出I0,μm,ρ2,ρ1的值后,只要测出某一液位时刻的I 值,即可计算出该时刻的液位值d。

　　2.2 测量方案

　　由于高压容器外壁都比较厚, 加之形状各异, 难以直接测量。设计中采取了如下方案:

　　如图2,右侧为实际测量环境下测量筒内水位情况:水位为d、水的密度为ρ1、汽的密度为ρ2;左侧为密封容器内的水位情况:水位为d/、水的密度为ρ1/、汽的密度为ρ2/。由于工作时左右两侧温度不同,造成d/, 设左右两侧空筒时的脉冲相等,皆为I0,则有:

2.3 数学模型

　　式(3)是在理想状态情况下推导出的基本原理公式, 如将其直接应用在工程上会引起很大的系统误差,必须进行误差补偿。误差补偿主要有以下几方面:

       (1) 本底:即当同位素容器关闭时,由自然界天然放射性造成的干扰脉冲;

　　(2) 辐射源的衰变:即辐射源将按自身固有的规律进行衰变, 则脉冲随时间也按其固有规律递减, 从而造成水位测量误差;

　　(3) 散射效应:当射线穿过测量筒时,存在着多次散射,由于水的密度和汽的密度不

        (4) 同所引起的散射效应也不

        (5) 同, 从而造成水位测量误差;