EH的放射性液位計(jì)在PTA裝置上的應(yīng)用概況及故障分析

116十二月2022E+H公司的放射性液位計(jì)

在儀征化纖PTA裝置上的應(yīng)用16十二月20222

儀征化纖股份公司PTA生產(chǎn)中心，現(xiàn)有兩套PTA生產(chǎn)裝置。分別是1995年建成投產(chǎn)運(yùn)行、年生產(chǎn)能力為35萬噸的1#PTA裝置，以及2002年建成、年生產(chǎn)量為60萬噸的2#PTA裝置。

前言16十二月20223

在PTA生產(chǎn)裝置中，反應(yīng)器和許多結(jié)晶器等關(guān)鍵設(shè)備中，它們的介質(zhì)均具有高溫、高壓、高粘度、易結(jié)壁和強(qiáng)腐蝕性的特點(diǎn)，對它們液位控制和測量，使用這種非接觸、有良好的穩(wěn)定性、不受介質(zhì)的溫度、壓力、粘度等因數(shù)影響的放射性液位計(jì)，已經(jīng)得到同行們的一致認(rèn)可。儀化PTA裝置也不例外。在1#裝置上我們使用了11套放射性液位計(jì)，在2#裝置上我們使用了35套放射性液位計(jì)。16十二月20224一、放射性液位計(jì)的工作原理

放射性液位計(jì)是利用放射性同位素（銫137）所產(chǎn)生的γ射線能穿透物質(zhì)層，其穿透劑量隨物質(zhì)的厚度而變化的性質(zhì)，其變化規(guī)律為：

(-u.H)

I=Ioe

其中：Io、I分別為γ射線進(jìn)入介質(zhì)前、后的射線強(qiáng)度

u為介質(zhì)對γ射線的吸收系數(shù)

H為介質(zhì)的厚度

e為自然對數(shù)的底也就是說，液位越高，被吸收的γ射線的劑量就越多。從上式可知：通過測出經(jīng)過介質(zhì)后的射線強(qiáng)度I，便可求得被測介質(zhì)的液位H。

16十二月20225放射性液位計(jì)的組成

◆

放射源：點(diǎn)源（線源）

◆

檢測器:閃爍棒、光電放大器、電子轉(zhuǎn)換器

◆

信號轉(zhuǎn)換器

16十二月20226

點(diǎn)源、棒探測器液位測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖100%0%100%0%aaar0r1圖1點(diǎn)源、棒探測器液位測量系統(tǒng)16十二月20227放射性液位計(jì)的特點(diǎn)：

★采用非接觸式測量方式

★維護(hù)檢修方便

★可用于高溫、高壓、高粘

度、高腐蝕性介質(zhì)測量

★用于易燃、易爆等場所的液位測量16十二月20228二、放射性液位計(jì)在儀化PTA裝置上的使用概況1.在儀化公司的1#PTA裝置上，我們使用了9套E+H公司的點(diǎn)源棒、探測器的放射性液位計(jì)。這些放射性液位計(jì)均使用的是銫137的點(diǎn)源，探測器的型號為DG57Z。而信號轉(zhuǎn)換器，95年投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，使用的FMG573型，后來隨著E+H公司的產(chǎn)品型號更新，多數(shù)逐步更新改造成FMG671型（見圖）。16十二月20229

這9臺液位計(jì)一直用于生產(chǎn)主流程上面的關(guān)鍵液位點(diǎn)的控制。另外近一兩年作為嘗試，我們分別在氧化反應(yīng)器（R106）和精制第一結(jié)晶（D601）上各增加了一臺伯托LB440型放射性液位計(jì)，作為輔助監(jiān)視。16十二月202210

2.在02年建成的2#PTA裝置上，最初使用的是英國RＯNＡＮ公司的Ｘ96S型放射性液位計(jì)，共35套儀表。這些儀表運(yùn)行不長時(shí)間，與1#裝置上E+H的放射性液位計(jì)一比較，就發(fā)現(xiàn)RONAN的液位計(jì)故障率特別高，性能很不穩(wěn)定。儀表工對此維護(hù)起來工作量特別大，工藝人員也很不滿意

16十二月202211

鑒于以上情況，在近年來我們已經(jīng)把工藝流程上對控制產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)特別重要的6臺液位計(jì)進(jìn)行了改型。其中D1-301、F1-701上面的液位計(jì)更換成伯托的LB440型液位計(jì),.D1-501罐上更換成E+H

的FMG671型液位計(jì)；F1-511、F1-711、D1-1403這三臺設(shè)備上面的儀表改造成E+H

的FMG60型一體化的液位計(jì)。不久我們可能還會對其它液位計(jì)進(jìn)行改造。16十二月202212三、故障案例分析

作為現(xiàn)場儀表的維護(hù)工程師，我們在日常的使用、維護(hù)和檢修放射性液位計(jì)過程中，遇到并需要解決各式各樣的儀表故障，在此舉幾個(gè)案例與大家共享16十二月202213故障現(xiàn)象:

97年1#裝置大修，那時(shí)我對E+H的放射性液位計(jì)不甚了解。我們用水標(biāo)定了氧化反應(yīng)器（R106）的放射性液位計(jì)（LT111），并把常溫常壓下(冷態(tài)狀況下)的液位零點(diǎn)，作為了液位計(jì)的熱態(tài)零點(diǎn)。待開車時(shí)，工藝人員給R-106配了實(shí)際液位為10%-15%的料之后，再對R106升溫升壓，讓其起反應(yīng)，沒料到剛剛反應(yīng)一會兒之后，這時(shí)發(fā)現(xiàn)LT111的液位指示值已經(jīng)超過滿度100%，無法正常指示，待R106內(nèi)的料停下來反應(yīng)之后，LT111的液位指示又降到正常液位，連續(xù)好幾次，均發(fā)生同樣的現(xiàn)象。案例1：16十二月202214

原因分析：

經(jīng)過認(rèn)真分析，最終找到問題所在：放射性液位計(jì)在用水標(biāo)定時(shí)，所得到的一個(gè)零液位值并不能作為實(shí)際工作時(shí)的零液位值。因?yàn)橛盟畼?biāo)定液位是在常溫常壓下進(jìn)行。而R106反應(yīng)是在200℃，14bar下進(jìn)行工作的。這時(shí)整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)充盈著HAC和水等各種霧狀物。它們會吸受掉一部分γ射線，產(chǎn)生一個(gè)虛假液位，導(dǎo)致LT111的零點(diǎn)偏高，如果不在實(shí)際工況下對其零點(diǎn)進(jìn)行校正，就會產(chǎn)生前面的故障現(xiàn)象，導(dǎo)致其無法正常工作。16十二月202215結(jié)論:

液罐中氣相介質(zhì)的密度受操作壓力的影響。當(dāng)密度變化不大時(shí)，放射性液位計(jì)測量值的變化可以忽略不計(jì),但是當(dāng)壓力達(dá)到1.0Mpa以上，必須對其進(jìn)行壓力進(jìn)行補(bǔ)償。措施:

由于E+H放射性液位計(jì)無壓力自動(dòng)補(bǔ)償功能，所以每次用水標(biāo)定完液位計(jì)后，必須在開車時(shí)的實(shí)際工況下，進(jìn)行相應(yīng)的空罐和滿罐調(diào)校。如果由于工藝原因，不能進(jìn)行空罐0%調(diào)校和滿罐100%調(diào)校時(shí)，可以在液位低于40%左右的情況下，進(jìn)行相應(yīng)的空罐調(diào)校，在液位高于60%左右時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的滿罐調(diào)校。.16十二月202216案例2：故障現(xiàn)象:

2006年9月的一天，工藝人員反應(yīng)：在工藝生產(chǎn)沒有任何變化的情況下，1#裝置D402罐的放射性液位計(jì)（LT402）指示，從40%左右突然變?yōu)榱?，再也看不到液位，無法控制。而現(xiàn)場儀表工，用γ射線儀確認(rèn)罐子內(nèi)的實(shí)際夜位在52%，不在零位。并且用γ射線儀測得的檢測桿每個(gè)位置的射線計(jì)量與以前記錄的歷史數(shù)據(jù)基本一致。這說明現(xiàn)場源的射線強(qiáng)度以及罐子內(nèi)的工況沒有發(fā)生大的變化。

16十二月2022171、液位計(jì)(型號為FMG671)的檢測器和變送器的接線完好，MASTER和SLAVE之間的通訊也正常。2、變送器的表頭指示和電流輸出均為-2%。3、兩根1.5米的檢測桿檢測到的脈沖頻率總和為2105，這個(gè)值比原先設(shè)置的零點(diǎn)對應(yīng)的脈沖值（1896）還要大。檢查步驟:16十二月2022184、上部檢測器的脈沖頻率數(shù)為1102左右（于記錄的歷史數(shù)據(jù)相近），檢測器的當(dāng)前轉(zhuǎn)換效率（currentreference)為56%，這也在正常范圍內(nèi)。5、下部檢測器的脈沖頻率數(shù)為1002左右（比04年記錄同等液位下的歷史數(shù)據(jù)387大許多）。檢測器的當(dāng)前換效率為108%遠(yuǎn)高于其上限值（95%）。6、檢查變送器的自診斷信息：在MASTER上有E206的故障代碼提示currentreference>95%，其它無任何故障提示。

16十二月202219

根據(jù)以上的故障現(xiàn)象可分析得出：D402罐下部這根用了近十年的的檢測器已經(jīng)完全老化，它所輸出的脈沖頻率數(shù)與其所接受到的γ射線計(jì)量已構(gòu)不成正確的對應(yīng)關(guān)系，無法再使用了。這時(shí)唯一能做的就是：更換掉檢測桿，再用兩點(diǎn)標(biāo)定的方法及時(shí)恢復(fù)投用此表。故障分析和結(jié)論：16十二月202220案例3：

2007年5月份，我們在2#裝置停車消缺期間，請E+H公司的儀表工程師幫我們把精制第三結(jié)晶器(D1-1403)的RONAN的放射性液位計(jì)更換成E+H的FMG60型一體化的液位計(jì)，由于工藝生產(chǎn)方面的原因，那天等到晚上9：00才進(jìn)行液位計(jì)標(biāo)定工作。可是這時(shí)發(fā)現(xiàn)原先使用的RONAN線源強(qiáng)度大大超過了普通的FMG60型液位計(jì)工作范圍，并且有故障提示，無法正常投用。16十二月202221

為了不影響我們第二天裝置開車，E+H公司的工程師們不顧當(dāng)時(shí)已經(jīng)很晚，連夜送來最新的儀表軟件，對液位計(jì)進(jìn)行版本更新。在最短的時(shí)間內(nèi)保證了這臺重要儀表的正常投用。每每提到這件事，我公司上下都為E+H公司的工程技術(shù)人員，能一切以用戶需求為重，急用戶之所急的良好服務(wù)意識所叫好。后來通過了解才知道：由于FMG60型檢測器對γ

射線的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于RONAN的檢測器。正常完全可不需要用那么強(qiáng)的射源，只需原來RONAN所用強(qiáng)度的三分之二即可。16十二月202222案例4：

故障現(xiàn)象：

2008年10月份的一天晚上，八點(diǎn)左右，儀表值班人員通知說，1#裝置精制單元的多個(gè)放射性液位計(jì)示值同時(shí)異常波動(dòng)，導(dǎo)致工藝人員無法控制液位，且初步檢查未發(fā)現(xiàn)明顯的硬件故障。

故障分析：

E+H的液位計(jì)的性能一直比較好，而且?guī)着_液位計(jì)同時(shí)有故障的概率很小，所以基本判斷不會是液位計(jì)本身的硬件故障，而應(yīng)該從這幾臺儀表的共用點(diǎn)著手檢查。16十二月202223

檢查步驟：

1、先檢查共用的UPS電源，沒有發(fā)現(xiàn)電源方面的任何故障。

2、調(diào)出精制單元所有放射性液位計(jì)測量的歷史趨勢圖時(shí)，驚人地發(fā)現(xiàn)：這幾臺液位計(jì)波動(dòng)發(fā)生的時(shí)間完全一致，可以說分秒不差，且液位示值一致性地突然變小。

3、這時(shí)我們初步懷疑可能是這幾臺液位計(jì)的檢測器同時(shí)接受到外界的射線照射，導(dǎo)致液位示值變小。。16十二月202224檢查結(jié)論：

查來查去，最后通過生產(chǎn)調(diào)度室了解到：與精制單元裝置區(qū)相隔100米的另一家生產(chǎn)單位當(dāng)晚19：00開始進(jìn)行管道探傷，其部分探傷射線被這些檢測器檢測到，導(dǎo)致液位示值波動(dòng)變小。等到他們21：00探傷結(jié)束時(shí)，我們的液位計(jì)也立刻恢復(fù)正常16十二月202225四、日常使用維護(hù)的心得體會E+H放射性液位計(jì)在儀征化纖PTA裝置上已經(jīng)運(yùn)行了十多年。我們在日常的使用、維護(hù)和檢修這些放射性液位計(jì)過程中，對它們各方面性能及其特點(diǎn)有一定的了解，借此機(jī)會簡單談?wù)勛约旱膸c(diǎn)體會和膚淺認(rèn)識：16十二月202226（1）E+H所使用放射源計(jì)量比較小由于E+H的檢測器對γ射線的靈敏度高，所以我們1#PTA裝置上使用的放射源的計(jì)量比2#裝置上RONAN源計(jì)量小許多。在1#裝置上最小的點(diǎn)源只有10mci，這樣對裝置區(qū)的輻射污染小，便于我們?nèi)粘５木S護(hù)工作。16十二月202227

（2）檢測器的靈敏度高，規(guī)格型號多樣化，能使用于不同場合.

在1#裝置上我們既有普通型的放射線檢測器，也有用于高溫環(huán)境而加水（風(fēng)）冷夾套型的檢測器；在檢測器的長度上從0.8米到2米的不同規(guī)格都有使用。另外，現(xiàn)在作為E+H的主要產(chǎn)品的FMG60型液位儀表，這種檢測器和轉(zhuǎn)換器一體化裝在現(xiàn)場的液位計(jì)，不需要再在控制室專門安裝那么大放射性儀表柜(儀化2#裝置控制室有4面放射性儀表柜，見圖)。這一點(diǎn)走在其它廠家的前面。16十二月202228

所以如果我們把2#裝置的35套RONAN液位計(jì)全部改造成FMG60型液位儀表時(shí)，就無需考慮如何在現(xiàn)有的機(jī)柜上安裝變送器卡件，改造起來很方便。這樣也可以為控制室大大節(jié)省空間，而且調(diào)校和設(shè)置參數(shù)全在控制室完成，維護(hù)使用起來很方便。16十二月202229(3)液位計(jì)維護(hù)操作方便，人機(jī)界面友好.A

液位計(jì)調(diào)校方便.

液位計(jì)既可以在裝置正常生產(chǎn)的情況下進(jìn)行兩點(diǎn)標(biāo)定，也可以在裝置停車的情況下，進(jìn)行更精確地作線性化曲線標(biāo)定。

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B參數(shù)變量查看方便，設(shè)置簡單.

液位測