CN105758498A - 一种料位测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种料位测量装置及测量方法，涉及设备监测技术领域，为解决对高温高压的物料的料位无法准确监测的问题。所述料位测量装置包括：射线发射源，与射线发射源相应设置的射线强度检测块，以及与射线强度检测块信号连接的料位判断单元，其特征在于，射线发射源和/或射线强度检测块设置在防护室内，防护室与反应釜的内部不连通，射线发射源发出的射线所穿过的全部侧壁的壁厚之和h满足关系式：h＜2t，其中t为反应釜的壁厚。所述料位测量方法使用上述技术方案所提的料位测量装置来测量料位。本发明提供的料位测量装置用于检测反应釜中的固体物料的料位。

Description

一种料位测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及设备监测技术领域，尤其涉及一种料位测量装置及测量方法。

背景技术

随着化工行业的不断发展，化工设备的安全稳定运行越来越受到人们的关注。其中，反应釜作为重要的化工设备用于进行各种类型的化学反应，而这些化学反应中很多都会生成固体物料，随着反应的进行，固体物料会在反应釜内部不断的堆积，因此，需要检测装置来实时监测反应釜内部的固体物料的料位，以保证反应釜安全稳定的运行。

现有技术中，一般使用射线料位计来监测上述反应釜中的固体物料的料位，这种射线料位计是非接触式的料位检测仪器，只需要将射线射入到反应釜内部，使射线被反应釜中的固体物料充分吸收，再通过探头对穿过反应釜内部的射线的强度变化进行检测，就能够得知反应釜内部的料位情况。

但对于一些进行高温高压反应的反应釜，反应釜内部为高温高压的环境，且反应釜的外壁和内衬层均较厚，这就使得射线很难穿透反应釜，导致出现对高温高压的物料的料位无法准确监测的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种料位测量装置及测量方法，用于实现对反应釜中高温高压物料的料位进行准确的测量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种料位测量装置，包括：射线发射源，与所述射线发射源相应设置的射线强度检测块，以及与所述射线强度检测块信号连接的料位判断单元，所述射线发射源和/或所述射线强度检测块设置在防护室内，所述防护室与所述反应釜的内部不连通，所述射线发射源发出的射线所穿过的全部侧壁的壁厚之和h满足如下关系式：

h＜2t，其中t为所述反应釜的壁厚。

基于上述料位测量装置的技术方案，本发明的第二方面提供一种料位测量方法，包括以下步骤：

步骤101，料位测量装置的射线发射源发出射线，所述射线经反应釜的侧壁或料位测量装置的防护室壁射入到反应釜的内部，再经所述反应釜的侧壁或所述防护室壁射出所述反应釜；

步骤102，料位测量装置的射线强度检测块检测所述射线从反应釜射出后的射线强度，并获得射线强度信号；

步骤103，料位测量装置的料位判断单元根据所述射线强度信号判断所述反应釜内部的料位。

本发明提供的料位测量装置中，将射线发射源和/或射线强度检测块设置在与反应釜内部不连通的防护室内，并使得射线发射源发出的射线所穿过的全部侧壁的壁厚之和h满足关系式：h＜2t，其中t为所述反应釜的壁厚；由于现有技术中，射线发射源发出的射线需要穿过2t的侧壁厚度才能够被射线强度检测块接收到，而本发明提供的料位测量装置中，射线发射源发出的射线所需要穿过的侧壁厚度h小于2t，这就使得由射线发射源发出的射线更容易射入到反应釜的内部，和/或更容易从反应釜的内部射出；因此，本发明提供的料位测量装置对于一些盛载高温高压物料的反应釜(反应釜的侧壁较厚)，能够实现对反应釜中高温高压物料的料位的准确测量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的料位测量装置的第一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的料位测量装置的第二种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的料位测量装置的第三种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的料位测量方法的流程图。

附图标记：

1-内衬，2-外壁，

3-射线发射源进口，4-冷媒进口，

5-冷媒出口，6-防护室，

7-阻漏密封腔，8-射线发射源，

9-输出线，10-料位判断单元，

11-射线，12-固体物料，

13-射线强度检测块进口，14-射线强度检测块。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的料位测量装置及测量方法，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1，本发明实施例提供的料位测量装置包括：射线发射源8，与射线发射源8相应设置的射线强度检测块14，以及与射线强度检测块14信号连接的料位判断单元10，射线发射源8和/或射线强度检测块14设置在防护室6内，防护室6与反应釜的内部不连通，射线发射源8发出的射线11所穿过的全部侧壁的壁厚之和h满足关系式：h＜2t，其中t为反应釜的壁厚。

上述料位测量装置在实际测量料位时，射线发射源8发出射线11(一般为伽马射线)，射线11经反应釜的侧壁或防护室壁射入到反应釜的内部，再经反应釜的侧壁或防护室壁射出反应釜，最终被射线强度检测块14接收；射线强度检测块14检测接收到的射线11的强度，并将检测到的射线强度对应生成射线强度信号，再将射线强度信号传输给料位判断单元10；料位判断单元10根据接收到的射线强度信号判断反应釜内部的料位。需要说明的是，料位判断单元10接收到的射线强度信号一般分为两种，一种代表的是反应釜中的固体物料12的料位还没有到达反应釜中射线11穿过的高度，一种代表的是反应釜中的固体物料12的料位已经到达反应釜中射线11穿过的高度。

本发明实施例提供的料位测量装置中，将射线发射源8和/或射线强度检测块14设置在与反应釜内部不连通的防护室6内，并使得射线发射源8发出的射线11所穿过的全部侧壁的壁厚之和h满足关系式：h＜2t，其中t为所述反应釜的壁厚(包括外壁2的厚度和内衬1的厚度)；由于现有技术中，射线发射源8发出的射线11需要穿过2t的侧壁厚度才能够被射线强度检测块14接收到，而本发明提供的料位测量装置中，射线发射源8发出的射线11所需要穿过的侧壁厚度h小于2t，这就使得由射线发射源8发出的射线11更容易射入到反应釜的内部，和/或更容易从反应釜的内部射出；因此，本发明提供的料位测量装置对于一些盛载高温高压物料的反应釜(反应釜的侧壁较厚)，能够实现对反应釜中高温高压物料的料位的准确测量。

上述实施例提供的防护室6的结构多种多样，下面给出不同结构的防护室6所对应的料位测量装置的工作方式，以及对应的有益效果。

第一种结构，请参阅图1，防护室6由设置在反应釜的侧壁外表面上的外密封罩和反应釜的侧壁围成；对于这种结构的防护室6，当料位测量装置包括两个防护室6时，即射线发射源8和射线强度检测块14分别设置在对应的防护室6内，由射线发射源8发出的射线11所穿过的全部侧壁均为反应釜的侧壁；更详细的说，射线11由射线发射源8发出后，会首先经过反应釜的侧壁射入到反应釜的内部，再经过反应釜的侧壁射出反应釜，射线11从反应釜射出后被射线强度检测块14接收并生成相应的射线强度信号，再将射线强度信号传输给料位判断单元10。

具体的，对于上述第一种结构的防护室6，为了使射线11所穿过的全部侧壁的壁厚之和h满足h＜2t，其中t为反应釜的壁厚，可以将射线11所穿过区域对应的反应釜侧壁(包括外壁2和内衬1)的壁厚进行减薄，而减薄操作可以根据需要将内衬1直接省去，或用不影响射线11穿过的轻质隔热材料代替，由于轻质隔热材料的密度小，会更有利于射线11穿透；而由于射线11的穿透强度越大，其穿透能力就越强，相应的对人们的健康伤害就越大，因此，首先要在保证工作人员人身安全的前提下，确定所需要的射线强度，再根据确定好的射线强度以及反应釜的直径大小，来确定射线11所穿过区域对应的反应釜侧壁的壁厚，从而确定防护室6内的操作压力和温度，最后根据防护室6内的操作压力、温度以及射线发射源8的尺寸大小，来确定放置射线发射源8的防护室6的大小以及防护室壁厚；根据防护室6内的操作压力、温度以及射线强度检测块14的尺寸大小，来确定放置射线强度检测块14的防护室6的大小以及防护室壁厚。

请继续参阅图1，由于弧形的壁面具有较强的抗压能力，因此，当对射线11穿过区域对应的反应釜侧壁的壁厚进行减薄时，可以将射线11穿过区域对应的反应釜侧壁的壁面设计为弧形；这样就使得射线11穿过区域对应的反应釜侧壁在厚度较薄的情况下，仍然能够承受较大的压力，保证了反应釜能够安全稳定的运行。而且，由于防护室6中的外密封罩设置在反应釜的侧壁外表面上，能够对射线11穿过区域对应的反应釜侧壁起到保护的作用，进一步提高了反应釜的安全稳定性能。而当反应釜中的固体物料12为高温固体物料12或高温高压固体物料12时，对于第一种结构的防护室6，所设置的射线发射源8和射线强度检测块14均远离反应釜内部的高温区域，能够使料位测量结果更加准确；此外，当反应釜中的固体物料12为高温固体物料12或高温高压固体物料12时，防护室壁优选耐高温耐高压的材料，这样可以使防护室6起到更好的保护作用。

而当料位测量装置包括一个防护室6时，即只包括一个用于放置射线发射源8的防护室6，或只包括一个用于放置射线强度检测块14的防护室6时，可以只对防护室6所包括的反应釜侧壁进行减薄，这样也能够满足射线11更容易射入到反应釜内部，或更容易从反应釜内部射出，使料位测量结果更加准确，同时防护室6中所包括的外密封罩还能够对减薄的反应釜侧壁进行保护，保证了反应釜安全稳定的运行。另外，当射线强度检测块14与料位判断单元10通过输出线9连接，且料位测量装置包括用于放置射线强度检测块14的防护室6时，在输出线9穿过的防护室6的外密封罩处可以设有阻漏密封腔7，这种阻漏密封腔7用于对输出线9进行阻漏密封，以保证防护室6具有更好的密封性。

第二种结构，请参阅图2，防护室6由设置在反应釜的侧壁内表面上的内密封罩和反应釜的侧壁围成；对于这种结构的防护室6，当料位测量装置包括两个防护室6时，即射线发射源8和射线强度检测块14分别设置在对应的防护室6内，由射线发射源8发出的射线11所穿过的全部侧壁均为内密封罩；更详细的说，射线11由射线发射源8发出后，会首先经过设置有射线发射源8的防护室6的内密封罩射入到反应釜的内部，再经过设置有射线强度检测块14的防护室6的内密封罩射出反应釜，射线11从反应釜射出后被射线强度检测块14接收并生成相应的射线强度信号，再将射线强度信号传输给料位判断单元10。

具体的，对于上述第二种结构的防护室6，为了使射线11所穿过的全部侧壁的壁厚之和h满足h＜2t，其中t为反应釜的壁厚，可以将射线11所穿过区域对应的侧壁设置为厚度较薄的内密封罩，减薄操作可以根据需要将内衬1直接省去，或用不影响射线11穿过的轻质隔热材料代替，由于轻质隔热材料的密度小，会更有利于射线11穿透；与第一种结构类似，确定所需要的射线强度后，再根据确定好的射线强度以及反应釜的直径大小，来确定射线11所穿过区域对应的内密封罩的壁厚，从而确定防护室6内的操作压力和温度，最后根据防护室6内的操作压力、温度以及射线发射源8的尺寸大小，来确定放置射线发射源8的防护室6的大小；根据防护室6内的操作压力、温度以及射线强度检测块14的尺寸大小，来确定放置射线强度检测块14的防护室6的大小。

请继续参阅图2，与第一种结构类似，为了提高内密封罩的抗压能力，可以将内密封罩设计为弧形，这样就使得射线11穿过区域对应的内密封罩在厚度较薄的情况下，仍然能够承受较大的压力，保证了反应釜能够安全稳定的运行。而且，第二种结构相对于第一种结构，不需要对反应釜壁进行较大范围的减薄，相对于第三种结构，不需要将反应釜壁进行较大范围的完全破坏(使反应釜的内部和外部连通)；对于第二种结构，防护室6在与冷媒进口4和冷媒出口5连通时，可以将冷媒进口4和冷媒出口5设置在反应釜壁上，这种设置不会较大程度的破坏反应釜壁，即使得反应釜壁相对保持完整，使反应釜能够更安全稳定的工作；且在这种情况下，当射线发射源8和/或射线强度检测块14放置在防护室6中时，可以将射线发射源8和/或射线强度检测块14先固定在反应釜的内壁上，再将内密封罩与反应釜的内壁固定焊接，从而实现将射线发射源8和/或射线强度检测块14放置在防护室6中。

此外，相对于第一种结构的防护室6，将射线发射源8和/或射线强度检测块14放置在第二种结构的防护室6中，能够减小射线发射源8和射线强度检测块14之间的相对距离，对于内径较大的反应釜，很好的提高了料位测量结果的准确性。

当料位测量装置包括一个防护室6时，即只包括一个用于放置射线发射源8的防护室6，或只包括一个用于放置射线强度检测块14的防护室6时，也能够满足射线11更容易射入到反应釜内部，或更容易从反应釜内部射出，使料位测量结果更加准确；而且当射线强度检测块14与料位判断单元10通过输出线9连接，且料位测量装置包括用于放置射线强度检测块14的防护室6时，在输出线9穿过的反应釜的侧壁处可以设有阻漏密封腔7，这种阻漏密封腔7用于对输出线9进行阻漏密封，以保证防护室6具有更好的密封性。

第三种结构，请参阅图3，防护室6由设置在反应釜的侧壁外表面上的第一密封罩，和设置在反应釜的侧壁内表面上的第二密封罩围成；其中，第一密封罩与反应釜的侧壁外表面形成第一空腔，第二密封罩与反应釜的侧壁内表面形成第二空腔，第一空腔和第二空腔连通；对于这种结构的防护室6，当料位测量装置包括两个防护室6时，即射线发射源8和射线强度检测块14分别设置在对应的防护室6内，由射线发射源8发出的射线11所穿过的全部侧壁均为第二密封罩；更详细的说，射线11由射线发射源8发出后，会首先经过设置有射线发射源8的防护室6的第二密封罩射入到反应釜的内部，再经过设置有射线强度检测块14的防护室6的第二密封罩射出反应釜，射线11从反应釜射出后被射线强度检测块14接收并生成相应的射线强度信号，再将射线强度信号传输给料位判断单元10。

对于上述第三种结构的防护室6，为了使射线11所穿过的全部侧壁的壁厚之和h满足h＜2t，其中t为反应釜的壁厚，具体的设计过程和有益效果与上述第二种结构的防护室6相同，此处不做赘述。此外，当防护室6中设置有射线发射源8或射线强度检测块14时，可以将射线发射源8或射线强度检测块14设置在防护室6的第一空腔内，这样可以让射线发射源8和射线强度检测块14均远离反应釜内部的高温区域，使料位测量结果更加准确；也可以将射线发射源8或射线强度检测块14设置在防护室6的第二空腔内，这样能够减小射线发射源8和射线强度检测块14之间的相对距离，对于内径较大的反应釜，很好的提高了料位测量结果的准确性。

需要说明的是，当射线强度检测块14与料位判断单元10通过输出线9连接，且料位测量装置包括用于放置射线强度检测块14的防护室6时，在输出线9穿过的第二密封罩处设有阻漏密封腔7，这种阻漏密封腔7用于对输出线9进行阻漏密封，以保证防护室6具有更好的密封性。

上述实施例提供的料位测量装置中，防护室6分别与冷媒进口4、冷媒出口5以及模块进口连通，模块进口为射线发射源进口3或射线强度检测块进口13；且防护室6为温度压强可调防护室；这样就可以通过模块进口将射线发射源8或射线强度检测块14放入防护室6内，或从防护室6内取出，而且能够通过冷媒进口4，将用于调节防护室6内部温度和/或压强的冷媒加入到防护室6内，并通过冷媒出口5将冷媒从防护室6中放出，即能够很容易的控制冷媒在防护室6内的流通量，从而实现冷媒对防护室6内的温度调节，使防护室6内的温度保持恒定；而且还可以通过控制冷媒的压力来减小防护室6与反应釜内部的压力差，很好的维持反应釜安全稳定的工作。

对于上述三种结构的防护室6，冷媒进口4、冷媒出口5、以及模块进口可以根据需要设置在反应釜内部或反应釜外部的任意位置，只需能够满足冷媒的进出，以及射线发射源8或射线强度检测块14的进出即可。

需要说明的是，上述冷媒进口4、冷媒出口5、以及模块进口可以均为法兰口。此外，在通过冷媒调节防护室6内的温度和压强时，冷媒的状态可以为气态或液态，而且由于理想的冷媒具有无毒、不爆炸、对金属及非金属无腐蚀作用、泄漏时易于察觉、化学性稳定、以及对环境无害等一系列优点，且冷媒具有一定温度，能够实时带走防护室6内的热量，因此通过控制冷媒在防护室6内的流通量，就能够很好的控制防护室6内的温度，使反应釜安全稳定的运行。

上述实施例提供的射线强度检测块14能够以多种方式将射线强度信号传输给料位判断单元10，不仅限于通过输出线9传输，还可以通过无线网络将射线强度信号发送给所述料位判断单元10；在这种情况下，不需要设置用于阻漏密封的密封腔，使料位测量装置的结构更加简化。

在实际进行位料测量的过程中，优选的，将射线发射源8和射线强度检测块14设置在同一水平面上，这样在获取料位测量结果时，就避免了一些涉及角度计算的过程，使料位的测量过程更加简便，测量结果也更加准确；且当料位测量装置中包括用于放置射线发射源8的防护室6，和用于放置射线强度检测块14的防护室6时，可以将两个防护室6设置在同一水平面上。当然，射线发射源8和射线强度检测块14没有设置在同一水平面上时，同样也能够实现料位的测量，只需要结合射线11由射线发射源8发出时与水平方向的夹角，对测得的结果进行相应的计算，就能够得到准确的料位测量结果。

请参阅图4，本发明实施例还提供了一种料位测量方法，使用上述实施例提供的料位测量装置来测量反应釜内的料位，具体包括以下步骤：

步骤101，料位测量装置的射线发射源8发出射线11，射线11经反应釜的侧壁或料位测量装置的防护室壁射入到反应釜的内部，再经反应釜的侧壁或防护室壁射出反应釜；

步骤102，料位测量装置的射线强度检测块14检测射线11从反应釜射出后的射线强度，并获得射线强度信号；

步骤103，料位测量装置的料位判断单元10根据射线强度信号判断反应釜内部的料位。

本发明实施例提供的料位测量方法中，使用了上述料位测量装置，而上述料位测量装置包括用于保护射线发射源8和/或射线强度检测块14的防护室6，且射线发射源8发出的射线11所穿过的全部侧壁的壁厚之和h满足关系式：h＜2t，因此，本发明实施例提供的料位测量方法能够使由射线发射源8发出的射线11更容易射入到反应釜的内部，和/或更容易从反应釜的内部射出，保证了对反应釜中高温高压物料的料位的准确测量。

上述实施例提供的射线强度检测块14在获得射线强度信号后，可以通过多种方式将射线强度信号传输给料位判断单元10，例如：射线强度检测块14通过无线网络将射线强度信号发送给料位判断单元10，或射线强度检测块14通过输出线9将射线强度信号传输给料位判断单元10。在实际检测过程中，可以根据实际需要采用不同的方式。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种料位测量装置，包括：射线发射源，与所述射线发射源相应设置的射线强度检测块，以及与所述射线强度检测块信号连接的料位判断单元，其特征在于，所述射线发射源和/或所述射线强度检测块设置在防护室内，所述防护室与所述反应釜的内部不连通，所述射线发射源发出的射线所穿过的全部侧壁的壁厚之和h满足如下关系式：

h＜2t，其中t为所述反应釜的壁厚。

2.根据权利要求1所述的料位测量装置，其特征在于，所述防护室由设置在所述反应釜的侧壁外表面上的外密封罩和所述反应釜的侧壁围成；

所述射线发射源发出的射线所穿过的全部侧壁均为所述反应釜的侧壁。

3.根据权利要求2所述的料位测量装置，其特征在于，所述射线强度检测块与所述料位判断单元通过输出线连接，且在所述输出线穿过的所述外密封罩处设有阻漏密封腔。

4.根据权利要求1所述的料位测量装置，其特征在于，所述防护室由设置在所述反应釜的侧壁内表面上的内密封罩和所述反应釜的侧壁围成；

所述射线发射源发出的射线所穿过的全部侧壁均为所述内密封罩。

5.根据权利要求4所述的料位测量装置，其特征在于，所述射线强度检测块与所述料位判断单元通过输出线连接，且在所述输出线穿过的所述反应釜的侧壁处设有阻漏密封腔。

6.根据权利要求1所述的料位测量装置，其特征在于，所述防护室由设置在所述反应釜的侧壁外表面上的第一密封罩，和设置在所述反应釜的侧壁内表面上的第二密封罩围成；

其中，所述第一密封罩与所述反应釜的侧壁外表面形成第一空腔，所述第二密封罩与所述反应釜的侧壁内表面形成第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔连通；

所述射线发射源发出的射线所穿过的全部侧壁均为所述第二密封罩。

7.根据权利要求6所述的料位测量装置，其特征在于，所述射线强度检测块与所述料位判断单元通过输出线连接，且在所述输出线穿过的所述第二密封罩处设有阻漏密封腔。

8.根据权利要求1所述的料位测量装置，其特征在于，所述防护室为温度压强可调防护室。

9.根据权利要求1所述的料位测量装置，其特征在于，所述射线发射源和所述射线强度检测块位于同一水平面上。

10.根据权利要求1所述的料位测量装置，其特征在于，所述射线发射源发出的射线所穿过的全部侧壁的壁面均为弧形。

11.一种料位测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101，料位测量装置的射线发射源发出射线，所述射线经反应釜的侧壁或料位测量装置的防护室壁射入到反应釜的内部，再经所述反应釜的侧壁或所述防护室壁射出所述反应釜；

步骤102，料位测量装置的射线强度检测块检测所述射线从反应釜射出后的射线强度，并获得射线强度信号；

步骤103，料位测量装置的料位判断单元根据所述射线强度信号判断所述反应釜内部的料位。

12.根据权利要求9所述的料位测量方法，其特征在于，所述射线强度检测块通过无线网络将所述射线强度信号发送给所述料位判断单元；

或，所述射线强度检测块通过输出线将所述射线强度信号传输给所述料位判断单元。