中国电气传动网

第一电气传动平台



总访问量:386811

关键词搜索:

  • 工业机器人
  • 人工智能
  • 智能制造
  • 智能化
  • 自动化
  • 工业4.0
  • 互联网
  • 大数据
  • 中国电气传动
  • 工业自动化

【手机端】

返回基础:辐射水平和密度测量

   日期:2020-01-03     浏览:54    评论:0    
核心提示:射或伽马液位/密度仪器最常用于以下应用中:由于极端温度或压力,有毒介质,容器或管道的复杂几何形状,难以安装的要求,高粘度,变化的流体行为,或磨蚀性或腐蚀性而导致其他测量技术失败的应用过程介质的属性。

射或伽马液位/密度仪器最常用于以下应用中:由于极端温度或压力,有毒介质,容器或管道的复杂几何形状,难以安装的要求,高粘度,变化的流体行为,或磨蚀性或腐蚀性而导致其他测量技术失败的应用过程介质的属性。

因为辐射测量系统是一种非侵入式测量技术(即,将发射器和检测器安装在过程外部),所以可以使用安装在容器外部的设备精确观察容器内部介质的行为。

由于容器内有一个搅拌器,可能不适合在容器内安装液位测量设备,例如超声波或引导雷达仪器。根据容器内部的条件,介质可能会汽化,或者旋转的搅拌器可能会在流体表面引起涡旋。这些条件可能会干扰安装在容器壁内的其他类型的液位测量设备。通过辐射测量,可以检测所有介质状况。

使用辐射测量的好处包括:

  • 非接触式和非侵入式测量

  • 由于位于过程容器之外,因此可确保过程安全

  • 针对液位,密度和界面应用的精确且可重复的测量

  • 安全且易于安装

  • 可靠的测量设备

放射性基础

放射性可以大致分为三种类型,每种类型都是由放射性同位素的衰变发出的:

  • alpha辐射:氦核子形式的粒子辐射(alpha粒子)

  • beta辐射:电子和/或正电子形式的元素粒子辐射(beta粒子)

  • 伽马射线:类似于无线电波和光的高能电磁波

对于辐射水平和密度测量,仅使用伽马辐射。α和β辐射强度不足以穿透固体材料,但是伽马波的高能量和高频波长会通过光束路径中的材料辐射。

当伽马射线穿过物质时,吸收率与层的厚度,材料的密度,材料的吸收截面以及波的能量成比例。因此,吸收和能量是影响所需光源尺寸和辐射测量质量的主要因素。

辐射测量应用中使用的典型工业同位素是铯137(Cs-137)和钴60(Co-60)。两种同位素的物理属性不同,铯的半衰期更长,但发射的伽马辐射能更低。钴60的半衰期短,能量高。

半衰期是指源衰变直至达到原始同位素产生的活性的一半所需的时间长度。Cs-137的半衰期为30.17年,而Co-60的半衰期为5.2年。通常,Cs-137用于工业应用,因为它需要较少的维护(即更换光源),并且其活性或强度足以满足大多数应用的需要。在特殊情况下,可能需要使用Co-60来辐射较厚的材料或高密度流体。

公式确定了光源的大小,并考虑了光束路径中的任何物体(容器壁,绝缘,加热线圈和障碍物)以及从光源到探测器的距离。计算使用以下公式:

P = F a  ·F s ·F i
      ___________ 

     ķ

哪里

P =所需的源活动(以mCi为单位)

K =同位素系数(对于Cs-137,K = 3.55,对于Co-60,K = 13.2)

F a  = r 2,其中r表示  从光源到探测器的距离

F s  =吸收率,取决于光路中材料的密度和材料的厚度

F i  =检测器的灵敏度

如今,这种计算是在软件程序中完成的,该软件程序使所有的猜测工作都摆脱了规模调整。大多数制造商都有上浆程序。该程序可以计算光源的大小以及在光源固定器和检测器处的曝光率,并使用这些计算来估计应用程序的准确性。所有大小均基于“尽可能合理地降低”(ALARA)准则。即,源的尺寸被限制为进行所需测量所需的最小尺寸。

伽玛元素

典型的伽马液位或密度系统由四个部分组成:放射源,放射源架,探测器和将组件安装到过程容器或管道的托架。放射源支架的功能仅仅是为了安全地放射源。源支架是一个铅容器,其容器上有一个切开的槽,可将伽马波引向过程。通过缝隙的发射角通常约为6度宽,5、20或40度高。这意味着除非有人直接进入光束路径,否则辐射源支架的辐射水平非常低。

尽管不建议这样做,但一个人将不得不坐在放射源支架上两个半小时,才能获得与从飞机上飞往纽约到迈阿密相同的辐射剂量。必须屏蔽或屏蔽光路,以防止有人意外将手指或手伸入该光路。根据核监管委员会的指导原则,放射源支架必须具有可锁定的百叶窗机构以阻挡辐射,或具有使放射源旋转离开开口的机构。这使放射源支架安全,使维护人员可以在容器内进行作业并安装或卸下放射源支架。

检测器在过去几年中发生了很大变化,并且变得更加敏感和响应迅速。检测器的目的是检测和量化接收到的辐射量。在较旧的伽马系统中,离子室通常用于密度应用中。现代检测器使用闪烁管传感器。闪烁管吸收伽马光子并将其转换为光脉冲。这些光脉冲在光阴极处产生光电子,在光阴极处被倍增并转换为电脉冲。这些脉冲或计数确定检测器正在接收多少辐射。

使用由碘化钠(NaI)晶体或PVT塑料制成的闪烁检测管,进行精确测量所需的能量极小。例如,一条18英寸的泥浆管道可能需要250 mCi Cs-137离子源才能具有足够的活性,以使较旧类型的离子检测器正常工作。使用闪烁管检测器,30 mCi Cs-137放射源可处理相同的应用。减少的辐射确保了该区域工作人员的安全,即使温度变化很大,探测器也更加稳定。柔性闪烁检测器安装简便,但灵敏度不如刚性闪烁器。

在密度应用中,计数率越高,密度越低。在液位应用中,同样适用,计数率越高,工艺容器中的液位越低。检测器包含一个变送器,该变送器将计数率转换为4-20 mA HART输出信号,以发送到控制或监视系统。Profibus PA或FOUNDATION Fieldbus输出也可能可用。

使用当今更加灵敏的闪烁探测器,通常可以延长伽马系统的寿命。老式探测器需要更多的能量,当源接近其半衰期时,它们往往无法可靠地工作。闪烁体式检测器延长了离子源的使用寿命,无需购买新的离子源,也无需处理旧的离子源。

如所讨论的,放射源以特定速率衰减。在较旧的伽玛系统中,需要频繁校准以补偿源活动减少。当今的探测器具有内置的源衰减补偿。它们自动补偿衰减,降低了校准要求和维护成本。

一些检测器使用盖革-穆勒管进行辐射检测。这些单元不像闪烁管探测器那样灵敏,但是它们对于点位检测非常有效,并且成本更低

外界干扰

对于基于伽马的系统,外部来源的辐射可能是一个主要问题。外部辐射可能来自过程介质中的放射性物质,其他伽马发射设备或射线照相测试。炼油厂,石油化工厂和重化工厂可以对管道和容器进行常规射线照相测试,以确保其完整性。

每次技术人员对管道或容器进行X射线检查时,背景辐射都会急剧增加。工厂中基于伽马的探测器的输出很可能会受到影响。伽马探测器探测到背景辐射的增加,导致发射器报告的水平比实际存在的水平低得多。这可能会导致过程严重不适,并可能带来安全风险。

过去,工厂会在放射线照相测试期间尝试屏蔽伽玛探测器或将控制环置于手动位置,以避免过程不安。如今,伽马调制器可以消除外部辐射带来的任何问题。

伽马调制器安装在源支架和过程之间。它由两个以固定速度直接在伽马射线路径中旋转的吸收杆组成。当吸收棒与伽玛射线成一条线时,它们会衰减伽玛能量,因此没有能量到达检测器,并且伽玛检测器读取背景辐射。当吸收器杆平行于伽马射线路径旋转时,伽马射线在吸收器杆之间穿过并继续到达处理容器和检测器。

检测器被配置为寻找该调制的伽马能量。在内部,当调制器处于打开位置时,它会减去背景辐射读数。因此,结果值不受背景辐射的影响。

用于物位或密度测量的现代伽玛系统可靠,准确且安全,并且经常在其他解决方案无法提供的物位和密度应用中工作。最终用户确实需要确保他们的供应商了解伽玛许可要求,并且可以为您的设施提供全面的伽玛支持。


 
标签: 工业应用
点赞
 
更多>同类新闻资讯
0相关评论



版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:中国电气传动网"的所有作品,均由本网编辑搜集整理,并加入大量个人点评、观点、配图等内容,版权均属于中国电气传动,未经本网许可,禁止转载,违反者本网将追究相关法律责任。

② 本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,我们将在您联系我们之后24小时内予以删除,否则视为放弃相关权利。

推荐图文
推荐新闻资讯
点击排行
 
关闭