放射性液位计在聚酯装置中的应用

    在聚酯装置中通过监控主要反应器的液位来保证生产的连续稳定,设计中采用了多种液位计,其中放射性液位计的测量方法具有很高的稳定性,几乎免维护[1],在液位测量中起到了重要的作用。

    1　工作原理

    放射性液位计顾名思义利用射线来测量液位。由于放射源自然衰变的规律,射线仪表是一种基于统计概率的测量仪表。γ射线通过物料时被物料吸收,从而强度减弱,这个过程遵循一个物理定律:

    I=I_0e^-μρd

式中　I₀———穿过物质前的射线强度;

    I———穿过密度为ρ,路径为d的物料后的射线强度;

    μ———吸收系数,与放射源的类型有关,对于给定的放射源,μ为常数。

    由于源的种类和吸收路径恒定,介质的密度就是影响测量结果的惟一因素。所有其他物理特性,如压力、温度、黏度和颜色,都没影响;吸收符合指数曲线,任何物理和化学性质都不影响测量结果。

    2　系统配置

    设计料位测量系统时,为了用最小的放射源得到最好的测量效果,每个测量系统都要进行独立设计。设计时要考虑有关测量和生产过程的全部因素,技术和经济因素也极为重要。

    对于不同的测量任务,需要不同的系统配置。选择最佳配置就是选择最合适的放射源以及最合适的探测器。射源和探测器的配置可分为4种:棒源和点探测器配置;点源和棒探测器配置;棒源和棒探测器配置;点源和点探测器配置。

    下面以聚酯装置为例说明系统的配置。

    选择系统配置的主要依据是测量范围、测量部位的几何形状等。由于聚酯装置的反应器是卧式的,反应器内的物质物理特性在不断地变化,要测量容器内的液位需要这些物理特性对测量结果没有影响,而放射性液位计的工作原理非常符合这一测量要求。设计此料位测量系统,需要提供的相关数据:反应器的类型和尺寸;容器的壁厚和材质;外壳、夹套、保温层材料的厚度;测量范围和位置;反应器中介质的密度和特殊性质;加热介质的密度和加热层的厚度;探测器周围的环境温度;是否有搅拌器或其他内件。

    如果此装置的生产能力为500 t/d,反应器为终缩聚反应釜,其各项参数如图1所示。

    从图1中可看出此设备复杂,有夹套、有加热介质,并且此反应器的料位无法实物标定。这种情况采用棒源/点探测器的配置是比较合适的。因为棒源是连续不间断的,可根据容器尺寸的各种变化将棒源强度的分布做相应的变化,使探测器收到的信号是一个线性信号。这一点对那些由于高温高压和无法进行实物标定的容器是非常有用的。由于棒源强度的分布是按设备设计计算好的,输出信号是线性的,所以用棒源的测量系统不必做多点标定,一般只要测一个零点(空罐)和一个满点就行了。棒源也特别适用壁厚大的设备,把棒源插入设备内,源强度可减小到最低。图2所示是棒源/点探测器的基本配置图以及相应的标定曲线图。