中子料位计简易说明(Pu-Be6点)

中子料位计简易说明

一、中子料位计基本工作原理

本仪器为反向散射式中子料位计，或称中子氢密度界面/料位计。它通过对焦炭塔特定区域内物料含Ｈ、Ｃ密度的连续测量，给出塔内全部物料状态（油气、泡沫、焦炭或水）的动态分布规律,并在塔底注油起始信号配合下给出泡沫层、焦炭层上沿实时高度指示值。从而为实现焦化生产的实时在线控制提供信息。其基本工作原理为：

1、本仪器所用中子源为50毫居钚/铍（Pu-238/Be）中子源。

2、快中子与轻质元素特别是氢原子极易发生弹性反散射碰撞并经多次碰撞后被“慢化”为低能量的“慢”中子。

3、采用专用的高效慢中子探测器将这种慢中子接收。该探测器只对慢中子灵敏，而对快中子则基本无作用。

把中子源、高效慢中子探测器及变送器组装在一起，构成中子料位计，并安装在被测装置壁外特定高度上。中子源发出的快中子能够穿透被测装置外壁，同装置内部的各种原子发生多次相互碰撞，其中与氢原子发生慢化的几率最大，慢中子再有一定几率反散射到装置壁外被慢中子探测器接收。反射到探测器处的慢中子通量Φ，在特定条件下显然与装置内氢原子的密度成正比关系。亦即，装置内氢原子的密度越大，产生的慢中子通量也就越多。因而通过探测慢中子通量就能够判定装置内部含氢物料密度的大小。探测器输出的信号经变送器转换为频率信号由特种五芯双屏蔽电缆传送至中子主机系统，中子主机系统经特殊的数学处理给出百分密度及各界面的位置指示。

二、系统构成

ZLWJ-98型中子料位计系统方框图

（一炉二塔6个检测点）

三、主要技术性能指标

1、塔内物料的密度分辨率〈2%，能有效分辨出塔内物料的密度变

化，给出不同物料（油气、泡沫、焦炭、水）状态的分布规律。

2、监测不同物料（油气、泡沫、焦炭、水）间分界面的变化趋势，

给出泡沫层上沿、焦碳层上沿的高度指示。

3、仪器对塔内物料密度突变的响应时间〈10秒。

4、主机系统向DCS输出：非隔离外供电4-20mA信号；每检测点一

路，对应各点百分密度值，每塔两路分别对应泡沫层上沿及焦

炭层上沿的位置值。此类非隔离4-20mA信号应先经过MTL类隔

离栅/器后再接入DCS卡件。并由隔离栅/器向中子料位计输出

的4-20mA信号供电。

5、每台中子料位计含50mCi钚/铍（Pu-238/Be）中子源一枚。放

射防护标准：GB16368-1996Ⅱ级，工作时距中子料位计1米处

总剂量当量率小于2.5微希／时；适用环境：距仪器1米内很

少有人停留。

6、防爆等级：ExdIICT4；防护等级IP65

7、主机系统供电电源：220VAC，UPS供电，不小于5A。

8、中子料位计系统配置

8．1、主机系统一套 ZLWJ-98型含：机柜、主机、I/O板卡及软件8．2、中子料位计ZLWJ-98型每检测点配一台；每台含Pu-Be中子源、中子探测器、中子变送器各1套。

8．3、专用五芯双屏蔽电缆（另购）主机至塔上每检测点各一条。

四、中子料位计功能说明

●依焦炭塔内物料分布特点及控制工艺“量身定做”

●连续检测物料含Ｈ、Ｃ密度的变化，准确检测出焦炭塔内油气、

泡沫、焦炭和水四种状态。全面了解生焦过程中物料状态及密度的动态分布情况，可考察生产工艺控制参数及油品对生焦发泡过程和焦炭质量的影响

●准确实测到油气/泡沫、泡沫/焦炭的等多个分界面及变化趋势，类

似对塔内物料进行断层扫描或全息成像，指导节省有效地加入消泡剂的时机

●防止泡沫冒顶、控制油气中焦粉的夹带，确保安全生产。延长装

置开工周期，缩短循环周期、减少空高，提高焦炭塔的利用率

●对操作者指导操作简单明确，节省消泡剂，确保安全生产。中料

位检测到泡沫层再加入消泡剂；观察上料位泡沫出现的情况决定切塔时机；冷焦时上料位检测到注水时再执行“改水溢流”操作。

●为管理者及生产工艺人员提供更丰富的信息。通过历史趋势图可

观察到泡沫层、焦炭层何时到达各检测点；层内物料含H、C密度的变化；了解油品、辐射量、炉温、线速、压力等参数对泡沫层、油层、焦炭层状态分布及发泡效果和升焦质量（如弹丸焦）的影响。

●观察下料位监测到泡沫层、焦炭层的时间可较早判断本周期内的

升焦速度、泡沫厚度，为提前调整工艺参数提供依据。

●结合中、下料位的信息可更准确地了解泡沫层厚度等物料分布情

况；观察中料位消掉泡沫又复见泡沫的过程可了解消泡效果；

●通过上料位可监测切塔吹扫阶段是否存在焦粉夹带等冲塔现象。

●中子反射式工作原理、源活度属国家规定的IV类低危险源下限，

影响的范围和强度极小。塔外1米处辐射剂量当量率仅为非放射工作区限值的一半，即使在塔内或脱落的源1米处仍小于非放射工作区限值