放射性液位计在PTA装置中的应用

    PTA装置是生产化工原料PTA(精对苯二甲酸)的大型装置,由于PTA生产特点是流程长、易堵、易爆、腐蚀性强,因此放射性液位计较多使用。测量系统与物料的非接触性,使物料对测量不产生任何物理化学的影响,保证了测量的高可靠性及低维护量[1]。放射性液位计中一般采用γ射线,因为γ射线可以穿过过程介质;不会使介质产生活性;不会改变介质;可以被铅屏蔽。

1　基本原理

     放射性液位计的基本测量原理:γ射线自放射源射出后,穿过设备壁和其内的被测物料到达检测杆。其规律是射线强度随穿过的物料厚度增加而呈指数规律减弱。当料位变化时,射线穿过物料的厚度也随之变化,并保持一定的函数关系。它的变化规律为:

    I=I_oe^-μpH

式中, I_o为射入介质前的射线强度; I为通过介质后的射线强度;μ为介质对射线的吸收系数;H为介质的厚度;Ρ为介质的密度。

    当放射源和被测介质一定时,由上式可知,当介质液位上升并遮挡住射线时,探头探测到的射线就会减小;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,可以得出液位的高低,这个过程是对放射源和检测杆的标定。标定正确后,液位测量就实现了。如图1所示。

2　放射性液位计的组成

    某公司PTA装置采用Ronan公司的X96S放射性液位计,主要由放射源、检测杆以及变送器组成。放射源可分为两种:容器内部的由点源所组成的线源以及安装于容器外部壁上的点源。

    检测杆主要由三部分组成:闪烁棒、光电放大器和电子转换器。变送器由主机和显示器组成。而主机由五部分组成:主板、CPU卡、ESI卡、DIO卡以及AO卡。

     检测杆的作用在于放射源射出射线后,到达检测杆的有效部位,检测杆产生出一路信号。检测杆的有效部位要求包含整个测量范围。

    装置上的检测杆主要是闪烁管型的。闪烁管产生光脉冲通过光电管再转换成电脉冲信号,经放大,最后经由通信电缆传送至变送器即X96S微处理器。

    X96S微处理器将检测器来的信号电子化处理,再将其显示出来。它可以提供与工艺容器中实际液位相符的模拟和数字信号。每一个微处理器可以带6个闪烁管。

3　放射性液位计系统配置

    设计液位测量系统要考虑有关测量和生产过程的全部因素,主要包括测量范围、测量部位的几何形状等,技术和经济因素也极为重要[2]。

    对于PTA反应器,需要提供的数据有反应器的类型和尺寸;容器的壁厚和材质;外壳、夹套的厚度;测量范围;介质的密度;保温介质的密度和保温层的厚度;环境温度;是否有搅拌器或其他内件。