CN104154973A - 尿素合成塔用放射线液位计标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种尿素合成塔用放射线液位计标定方法，通过放射线液位计测量合成塔内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值，将合成塔内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值写入主机，通过主机的测量系统自动计算出测量直线，完成标定工作，在合成塔工作状态下，当合成塔开始出料时，通过放射线液位计测量出此时γ射线强度所对应的参数值，此参数值即为合成塔内最低液位时γ射线强度所对应参数值。以解决现有尿素合成塔用放射线液位计标定方法在在挂铅板时，操作人离射源较近，存在安全隐患，所测得的参数值与实际工况时对应的气体密度值存在偏差，标定不够准确的问题。本发明用于液位探测领域。

Description

尿素合成塔用放射线液位计标定方法

技术领域

本发明涉及液位计标定方法，属于液位探测领域。

背景技术

利用同位数技术，通过核辐射检测进行工业测量的仪表称为核辐射仪表，亦称放射性仪表，可实现非接触测量。应用最普遍的是放射性液位计。

放射性液位计是基于“射线吸收原理”。放射性同位素Co60或Cs137衰变时可产生γ射线，γ射线穿透物质时，由于光电效应、普康顿效应和电子对的生成，γ射线将被物质的原子散射和吸收，造成γ射线衰减。实践证明，射线的强度按指数规律减弱，有如下关系式：

式中：I—衰减后辐射的强度；I0—入射时的辐射强度；e—自然对数的底；μm—物质质量吸收系数，与辐射源类型有关；ρ—物质的密度；d—被穿透的物质的厚度。

采用核辐射检测器（闪烁计数器或离子室）检测穿透物质后剩余的γ射线，将其转换为电量的变化，并通过电子电路处理，就可测出被测液位。

放射性液位计有着本身的特殊性和应用于特殊场合，非接触式物位测量，介质温度、粘度、腐蚀、形态等物质特性对测量结果没有影响，有高可靠性和免维护特征，但其辐射的安全防护和辐射源对环境的影响仍是需要特别注意的问题。

大多数尿素生产企业目前都是采用荷兰斯塔米卡邦尿素工艺，放射性液位计用于其核心设备汽提塔和合成塔液位的测量（本标定方法运用于合成塔时几乎无偏差，所以，此次讨论仅以合成塔为例）。

合成塔是尿素装置中生成尿素的设备，它是一个长的立式反应设备，反应混合物自下而上通过。在温度180～186℃和13.5～14.5MPa压力下，将甲铵转化为尿素，再从内部溢流管离开，反应混合物中的气体从塔顶部离开。合成塔的容积须保证反应混合物有足够的停留时间（停留时间约为1小时），以达到所要求的转化率。所以对合成塔液位控制的精度要求较高，塔内的液面必须保持比溢流管口稍高一些，此液面用放射性液位计测量，射线液位计采用德国伯托公司的产品，主要由一个Co60棒状射源，一个探测器和一台主机组成。

由于放射线在长期使用后射线会不断衰弱，因此，需要定期对放射线液位计进行标定校对工作，根据原化学工业部《设备检修维护规程》第四部分上册仪器仪表部分相关规定，射线液位计的检修校准周期为12个月，结合公司生产实际，校准周期一般为一个大修周期。

德国伯托公司的射线液位计支持两点标定法，即只需要输入最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值，其主机就可以根据预先设计的算法计算出一条直线对应液位的范围，完成校准工作。所谓校准工作，就是通过一些方法确定设备最低液位和最高液位所时γ射线强度所对应的一个参数值，同时确定测量的线性度是否符合要求，即液位0%、25%、50%、75%和100%的线性度。

现有测量合成塔最低液位时γ射线强度所对应的参数值的方法如下：在非工况下，由于无法满足工况下的最低液位条件（工况下最低液位时，合成塔顶部气相介质比较复杂，除NH3和CO2外，还有O2、N2，微量的CH4、H2等惰性气体），一般采用铅板模拟工况下的最低液位条件。即根据工况条件下气相介质比重计算出对应的铅板厚度，将铅板垂直挂在合成塔与射线探测器之间模拟最低液位，在主机上读取此时γ射线强度所对应的参数值。上述方法是目前合成塔最低液位时γ射线强度所对应的参数值的主流测量方法，但上述方法主要存在如下量大缺陷：1）挂铅板时操作人会离射源较近，会影响人体健康，即便防护措施做得非常好，也存在较大的安全隐患；2）、所测得的参数值为理想状态下的一个定值，与实际工况时对应的气体密度值存在偏差，导致测量存在一定的偏差，标定不够准确。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种尿素合成塔用放射线液位计标定方法，以解决现有尿素合成塔用放射线液位计标定方法在测量合成塔最低液位时γ射线强度所对应的参数值时，采用铅板模拟工况下的最低液位条件，在挂铅板时，操作人离射源较近，存在安全隐患，影响人体健康，同时，所测得的参数值为理想状态下的一个定值，与实际工况时对应的气体密度值存在偏差，导致测量存在一定的偏差，标定不够准确的问题。

本发明的方案如下：尿素合成塔用放射线液位计标定方法，首先，通过放射线液位计测量合成塔内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值，再将合成塔内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值写入主机，通过主机的测量系统自动计算出测量直线，完成标定工作，通过放射线液位计测量合成塔内最低液位时γ射线强度所对应参数值的方法如下：在合成塔工作状态下，当合成塔开始出料时，通过放射线液位计测量出此时γ射线强度所对应的参数值，此参数值即为合成塔内最低液位时γ射线强度所对应参数值。

在通过放射线液位计测量合成塔内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值之前，对液位测量系统进行校验，校验方法如下：将放射线液位计主机内参数恢复到自然环境下零点参数值，用连通器测量合成塔的实际液位，然后加水/排水确定液位测量系统与连通器示值的一致程度。

所述放射线液位计的射线源为Co60棒状射源。

合成塔内最高液位时，γ射线强度所对应的参数值的测量方法如下：在合成塔内加满水，通过放射线液位计测出此时γ射线强度所对应的参数值，此时所测得的参数值即为合成塔最高液位时γ射线强度所对应的参数值。

本发明与现有技术相比，主要优点是通过放射线液位计测量合成塔内最低液位时γ射线强度所对应参数值时，直接在工况条件下进行实际测量，无需铅板进行模拟，省去了用铅板模拟工况下的最低液位条件以及挂铅板的步骤，简化了标定工序，消除了安全隐患，节约了人力物力和成本，同时，所测得的参数值是实际工况条件下的数值，标定更为准确。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

其中，1表示合成塔，2表示射线源，3表示溢流管，4表示合成塔进料口，5表示合成塔出料口，6表示出液温度（T13205），7表示探测器，8表示主机，9表示信号电缆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，

结合图1，本发明实施例提供了尿素合成塔用放射线液位计标定方法：

放射线液位计包括射线源2、探测器7和主机8，射线源2、探测器7和主机8通过信号电缆9相连，首先，通过放射线液位计测量合成塔1内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值，再将合成塔1内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值写入主机8，通过主机8的测量系统自动计算出测量直线，完成标定工作（即重新标定放射线液位计的零点参数值）；

合成塔1通过合成塔进料口4进料，通过合成塔出料口5出料，由于合成塔1加满水和工况下最高液位时γ射线强度所对应的参数值基本一致。由此可知，两点校验法实际只需要确定最低液位时γ射线强度所对应的参数值即可完成。而找到工况下的最低液位在开车阶段是完全可行的，即开车过程中，合成塔进料口4开始进料工作，直到其液位漫过溢流管3时，其液位均为最低液位时工况，而当尿液漫过溢流管3时工况会发生明显变化，即如图1所示出液温度6（TI3205）会明显增高（从80℃左右迅速升高到180℃左右），而溢流管3的管口距射线源2最低处距离约为1米，此时完全有时间读取此时γ射线强度所对应的参数值。

由上所述，通过放射线液位计测量合成塔内最低液位时γ射线强度所对应参数值的方法如下：在合成塔1工作状态下，当合成塔1开始出料时，通过放射线液位计测量出此时γ射线强度所对应的参数值，此参数值即为合成塔1内最低液位时γ射线强度所对应参数值，无需铅板进行模拟，省去了用铅板模拟工况下的最低液位条件以及挂铅板的步骤，简化了标定工序，消除了安全隐患，同时，所测得的参数值是实际工况条件下的数值，标定更为准确。

合成塔1内最高液位时，γ射线强度所对应的参数值的测量方法如下：在合成塔1内加满水，通过放射线液位计测出此时γ射线强度所对应的参数值，此时所测得的参数值即为合成塔最高液位时γ射线强度所对应的参数值。

在通过放射线液位计测量合成塔内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值之前，对液位测量系统进行校验，校验方法如下：将放射线液位计主机内参数恢复到自然环境下零点参数值，用连通器测量合成塔的实际液位，然后加水/排水确定液位测量系统与连通器示值的一致程度，如果偏差值在规定范围内视为合格，即可进行后续合成塔内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值的测量。

所述放射线液位计的射线源为Co60棒状射源，也可为Cs137射源等放射源。

Claims (4)

1.尿素合成塔用放射线液位计标定方法，首先，通过放射线液位计测量合成塔内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值，再将合成塔内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值写入主机，通过主机的测量系统自动计算出测量直线，完成标定工作，其特征在于，通过放射线液位计测量合成塔内最低液位时γ射线强度所对应参数值的方法如下：在合成塔工作状态下，当合成塔开始出料时，通过放射线液位计测量出此时γ射线强度所对应的参数值，此参数值即为合成塔内最低液位时γ射线强度所对应参数值。

2.根据权利要求1所述尿素合成塔用放射线液位计标定方法，其特征在于：在通过放射线液位计测量合成塔内最低液位和最高液位时γ射线强度所对应的参数值之前，对液位测量系统进行校验，校验方法如下：将放射线液位计主机内参数恢复到自然环境下零点参数值，用连通器测量合成塔的实际液位，然后加水/排水确定液位测量系统与连通器示值的一致程度。

3.根据权利要求1所述尿素合成塔用放射线液位计标定方法，其特征在于：所述放射线液位计的射线源为Co60棒状射源。

4.根据权利要求1所述尿素合成塔用放射线液位计标定方法，其特征在于，合成塔内最高液位时，γ射线强度所对应的参数值的测量方法如下：在合成塔内加满水，通过放射线液位计测出此时γ射线强度所对应的参数值，此时所测得的参数值即为合成塔最高液位时γ射线强度所对应的参数值。