务实与探索.PDF

务实与探索 -无源核子料位计的试验与应用 1 2 乔思宇 ，谢俊雄 (1.华能上海石洞口第一电厂，上海 200942；2.华能上海石洞口第一电厂，上海 200942) ［摘要］：通过对无源核子料位计的研究和试验，对放射量、脉冲数进行定量分析，从输灰 管、仓泵到灰斗，对无源核子料位计的实际使用情况进行验证和数据分析，对控制系统提出 设想和改进，在提高自动化和可靠性的同时，达到节能减排的目的。 ［关键词］：无源；γ射线；脉冲数；数据分析；节能方向；发展趋势 料位计是对容器中固体物料高度的变化进行实时检测的仪表，如电容、雷达、音叉和超 声波等各种形式的料位计已广泛应用于电力生产行业，通过监控输灰系统中煤、灰等粉状物 的料位进行排放和输送控制，常见的安装方式为插入式，传感器的探头直接与粉料接触，实 际生产过程中，因测量介质由于冷热变化，容易粘附，造成流动性差等特点，形成挂灰现象， 导致测量误差较大，造成缺陷数量多，输送效率低和维护费用高等问题。早期采用的有源核 子料位计是一种非接触式的物位检测设备，具有测量精度高、安装简便和寿命长等特点，尤 其是在高温、潮湿的恶劣环境中，反应速度快，稳定性高，但从安全性而言，该设备会对人 体造成辐射伤害，因而逐渐退出市场。后来发现，被测介质本身具有微量放射性变化，于是 出现了新型无源核子料位计。它能否在保证安全的大前提下，同样具备有源核子料位计的优 点？一直以来人们持怀疑和否定的态度。早期有源核子料位计的品牌有德国 E+H、伯托公司， 而无源核子料位计以国产品牌为主，进口品牌进入国内市场的时间相对较晚，市场占有率并 不高。 1 仪表背景 无论是有源还是无源类型的核子料计都是基于对γ射线的数量计数来进行测量，下面对 射线的种类及大致原理作简单的介绍。 1.1 发展介绍 γ射线又称γ粒子流，首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第 三种原子核射线，如图 1-1 所示。γ射线是因核能级间的跃迁而产生，原子核衰变和核反应 均可产生γ射线。γ射线具有比X射线还要强 的穿透能力，当γ射线通过物质并与原子相互 作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电 子对三种效应。核子料位计利用γ光子造成的 上述次级效应，通过光电子、正负电子对的能 量进行测量。 核子料位计分为有源和无源两种，从早期 需要放射源的有源核子料位计发展到仅需要 探测器的无源核子料位计。有源核子料位计是 通过放射源发射γ射线与物质发生相互作用   图1-1 形成衰减，随着物位的变化，辐射剂量率会相应的变化，最后由探棒接收辐射并转换成电信 号。无源核子料位计是一种相对被动的测量设备，不使用放射源，接收物料自身放射出γ射 线并转换成电信号，根据物位高低的不同，所接收γ射线的强弱来测量物料，如图 1-2所示。 图1-2 1.2 工作原理 无源核子料位计是通过测量γ射线的辐射强度来判断物料的位置。γ射线的辐射强度与 物质厚度的关系服从指数规律，函数表达式如 1-1 所示，I0 为起始γ射线的辐射强度；I 为 γ射线穿过物质后的辐射强度；d 为γ射线所穿过物质的厚度，单位为 cm； 为γ射线所 2 -1 穿过物质的密度，单位为 g/cm ；为物质对γ射线的质量衰减系数，单位为 cm 。 I I e d 0