ZLWJ-98中子料位计使用说明

ZLWJ－98型中子料位计使用说明

一、性能介绍

本仪器由北京巨源华海核仪表有限公司生产，为反向散射式中子料位计（中子氢密度计）。主要用于监测焦炭塔内特定高度上的物料密度状态——气体、泡沫、焦炭或水，并在塔底注油起始信号配合下推算泡沫层上沿实时高度，从而为实现焦化生产的实时在线控制提供信息。

该仪器由中子源、高效慢中子探测器及变送器组成。所用中子源为50毫居镅－铍（241Am－9Be）中子源，发出的快中子产额通常为1.1×105中子/秒，4π方向均布；快中子与氢原子核相互作用，发生弹性散射并被“慢化”为低能量的慢中子或热中子，而使用的慢中子探测器只对慢中子或热中子灵敏，却对快中子则基本无作用。

二、工作原理

把中子源、高效慢中子探测器及变送器组装在一起，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，并与装置内部的各种原子核发生相互作用，有一定几率被慢化，然后，再有一定几率反散射到被测装置壁外，被安装在壁外的慢中子探测器接受。反射到达探测器的慢中子通量φ，在特定条件下与装置内氢原子核的密度成正比关系，也就是装置内氢原子核的密度越大，产生的慢中子通量也越多，因而通过探测慢中子通量就能判断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再进行处理。

三、系统构成

以1炉2塔用ZLWJ－98型中子料位计为例进行说明，其系统方块图如下。若2炉4塔则图中设备×2（工控PC除外）。

四、主要技术指标

包括：

——有效测定焦炭塔内检测点处物料状态（油气、稀泡沫、浓泡沫、焦炭或水），塔内物料的密度分辨率≤2％，能显示不同种类物料密度的变化及物料各分界面的上升趋势；

——塔内物料密度突变的响应速度≤10s；

——对每个检测点仪器输出一个4～20mA电流，正比于物料百分密度。另外，对每座焦炭塔另输出一个4～20mA电流正比于塔内泡沫层上沿实时高度，此电流信号为非隔离输出的自供电二线制电流环方式，即接收端DCS卡件上的250Ω电阻应为不共地的浮动负载。最高检测点通过DCS系统可设置密度超限报警；

——中子及相关辐射总剂量符合国家标准GB4792－84、GBZ125－2002。距中子源点≥1米处的总剂量当量＜2.5微希/h；

——探测器及变送器满足防爆要求。防爆等级为dⅡBT4，防尘防水防护级别为IP65，且双屏蔽系统具有较强的抗干扰能力；

——系统供电要求：220V AC，UPS供电，不小于5A。

五、中子料位计的使用

1、界面介绍

1）在工作界面中显示各检测点的相对百分密度数值及相应的物料状态文字提示。

2）在工作界面中显示相对百分密度值的历史记录曲线。

3）在工作界面中显示各生产塔塔内泡沫层上沿所处位置的高度数值及棒状图。

4）在定标界面中显示各检测点的计数率值并可定标。

5）工作界面与定标界面通过鼠标单击提示块可切换。

6）汉化人机交互方式修改参数。

2、输出电流的量程与定义

1）塔内物料相对百分密度为0％时，系统输出电流为4mA；相对百分密度为100%时，系统输出电流为20mA。

2）以空塔状态和注水状态为焦炭塔的两个基准状态，用于系统的校验和标定。为区分故障及观测方便，当测量点塔内为气体时系统设定显示相对百分密度为（5＋2）%，塔内为水时，显示相对百分密度为（80＋2）％。

3）泡沫上沿在出焦口法兰处，高度为0时，输出电流为4mA；泡沫上沿在塔体上弦处，高度为H 米，输出电流为20mA。

3、参数定义

4、历史趋势图对应的塔内工艺状况

历史趋势图中各条曲线记录的是相应检测点处塔内物料相对百分密度的变化，由此可以掌握并预测塔内工艺状况，做出相应判断。

1）稀泡、浓泡、焦炭、水何时到达测量点；

2）泡沫上沿上升速度的推算；

3）放水后测量点处是否有焦炭，此点何时切焦；

4）切塔时泡沫上沿预计到达的高度；

5）消泡剂注入的效果。

六、中子料位计监测并指导焦化生产的情况说明

1、焦化生产工艺需解决的问题

主要有：

——生产的安全性。即防止泡沫从焦炭塔顶油气出口溢出；

——在固定时间内尽可能大地提高处理量，提高焦化塔利用率；

——及时了解塔内物料状态的变化，是稀泡沫、浓泡沫还是焦层；

——加入消泡剂的时间，以便控制泡沫层的高度；

——根据油品实际情况调整进料量。

2、中子料位计可以实现的功能

包括：

——能有效地反映出塔内感兴趣区处（检测点附近）物料密度的连续变化，给出此区域内物料是稀泡、浓泡、焦炭还是水的状态提示；

——给出泡沫层上沿高度位置报警；

——根据从历史趋势图中看到的稀泡、浓泡、焦炭、水到达测量点的时间，分析出物料密度的梯度变化规律、泡沫层上升速度及泡沫层的厚度；

——由泡沫层达到中料位、上料位的时间及密度变化情况，结合油品和处理量的情况，指导加入消泡剂的时间，观察消泡效果，同时能为工艺人员作出减量或切塔提供依据。

七、中子料位计监测位置的选择

一座焦炭塔一般选择三个检测点，设置原则如下：

——上料位：设在上弦以下2～4米处，作为上限报警点。依据此点物料密度值的变化情况，决定加入消泡剂的最晚时机或合适的切塔时间；

——中料位：设在上料位以下3～5米处，大处理量时焦层到达的位置。可依据此点物料密度值的变化情况，决定加入消泡剂的起始时机；

——下料位：设在中料位以下3～5米处，作为泡沫层上沿高度预报的初次校正点。通过此点的密度值的变化，可了解本生产周期内各层物料密度状态及界面的变化规律，稀泡层厚度等信息，为指导后续工艺操作提供依据。

八、中子料位计的辐射剂量

1、剂量当量的概念

剂量当量是为统一度量各种射线对人体的影响程度而采用的物理量，即不同的射线经一定比例的修正，使其与γ射线对人体产生相同作用所需剂量相当的量。

2、辐射容许剂量

辐射工作人员的剂量当量限值：50毫希/年；公众（非放射性工作人员）中个人的剂量限值：5毫希/年。

3、中子料位计中子源周围剂量当量

50毫居镅－铍中子源距源点100厘米远处中子剂量当量率为：H＝1.6微希/时。如果在距中子源点100厘米处工作2000小时/年，则全年接受的中子辐射剂量当量为：H0＝1.6×2000＝3.2（毫希/年）。相当于国家标准规定的放射性工作人员年剂量当量限值的1/15，公众中个人的剂量当量的2/3。

九、中子料位计与γ射线连续料位计的比较

1、测量本质不同

中子料位计是针对焦炭塔内物料分布状况专门研制的，它利用探测器周围物料含氢元素的密度变化，准确区分出检测点附近物料的状态：稀泡沫、浓泡沫、焦炭和水。