ВВЕДЕНИЕ 3
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1. Анализ современных методов измерения и контроля уровня 5
1.1.1. Задачи измерения и контроля уровня 5
1.1.2. Способы измерения уровня 9
2. ПРИНЦИП РАБОТЫ УРОВНЕМЕРОВ 11
2.1. Классификация и анализ методов измерения уровня 11
2.2. Анализ характеристик современных средств измерения уровня 14
3. ПРИНЦИП ДЕЙТСВИЯ РАДИОИЗОТОПНОГО УРОВНЕМЕРА 21
3.1. Анализ методов измерения уровня радиоизотопными уровнемерами 21
3.1.1. Особенности условий работы радиоизотопных уровнемеров 21
3.1.2. Анализ метода измерения уровня при контроле 24
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ИЗОТОПОВ 4-ОЙ КАТЕГОРИИ. . 26
4.1. Расчёт категории опасности закрытых радионуклидных источников 27
4.2. Определение максимальной активности источников, используемых в уровнемерах ....29
5. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА ГАММА-УРОВНЕМЕРА 32
6. ИСПЫТАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА ГАММА-УРОВНЕМЕРА 38
В современных промышленных технологических процессах (ТП) требуется контроль массы, объема и расхода веществ для различных мест хранения, в таких как, колодцах баках, резервуарах, бункерах.
Приборы, реализующие операцию измерения уровня, называются, уровнемерами.
Выбор средств и методов измерения уровня, ограничиваются параметрами вещества и окружающей среды. В настоящее время в технологический процесс внедряются средства, бесконтактного метода измерения. К таким методам относятся радиоизотопные уровнемеры (РУ). Достоинством данной технологии является: Непрерывное, бесконтактное измерение уровня любых продуктов; Применение даже при самых тяжелых условиях процесса: высоком давлении, высокой температуре, высокой коррозийности, токсичности, абразивности; Применяется на любых промышленных емкостях при наличии конструкционной оснастки внутри контролируемого пространства: реакторах, автоклавах, сепараторах, резервуарах с кислотой, смесителях, циклонах, вагранках.
Принцип работы РУ основан на зависимости ослабление интенсивности потока ионизирующего излучения проходящего через положение уровня контролируемого вещества и попадающего на приемник (детектор) излучения.
В настоящее время рынок радиоизотопных уровнемеров уже сформирован, но существующие аналоги имеют большую стоимость и имеют ряд недостатков. Из-за работы в суровых условиях, например, в таком районе где расположен РН-Комсомольский НПЗ, а также в других регионах северных широтах, сложно использовать устройства, которые уже есть на рынке, так как в них возникают пробои из-за использования высокого напряжения. Поэтому была поставлена задача разработки более дешевого и надежного образца с низковольтной схемой питания, для обеспечения широкого внедрения в промышленные ТП, где требуется применение бесконтактного метода измерения уровня различных материалов.
Цель работы ВКР: Разработка экспериментального образца радиоизотопного уровнемера с низковольтной системой питания.
В соответствии с поставленной целью в работе составлены задачи
1. Провести аналитический обзор литературы.
2. Описать принцип работы уровнемеров.
3. Описать принцип работы радиоизотопного уровнемера.
4. Определить максимальную активность изотопов 4-ой категории и выбрать оптимальный для уровнемера.
5. Изготовить экспериментальный образец гамма-уровнемера.
6. Провести испытания экспериментального образца.
Цели и задачи, поставленные в работе, выполнены полностью. Разработан образец радиоизотопного гамма-уровнемера, работающего на низковольтной схеме питания. Проведены испытания по проверки работы и настройки уровнемера с каскадом из 2 детекторов. Выбран оптимальный изотоп для уровнемера. Кроме основных поставленных задач, проведен аналитический обзор и изучена работа радиоизотопных уровнемеров.
Основной задача была выполнена. Была разработан радиоизотопный гамма-уровнемер на низковольтной схеме питания, для контроля уровня и сигнализации границы раздела фаз жидких и сыпучих материалов на предприятиях нефтехимической промышленности, установках замедленного коксования (УЗК), для автоматического управления технологическим процессом. Уровнемер является каскадом из двух детекторов по одному метру каждый.
Проведены испытания экспериментального образца с каскадом детекторов, по полученным данным построен график зависимости показаний тока от длины облучаемого сцинтиллятора и определена погрешность, 2,5 %, которая удовлетворяет проведенным экспериментам.
Проведено обоснования использования радиоизотопного источника СБ- 137, исходя из выбора максимальной активность изотопов 4-ой категории и то что данная категория не представляет опасности для человека.
Разработанный образец является заменой существующих устройств мониторинга уровня и раздела фаз в режиме реального времени, типа системы Nitus и уровнемеров/плотномеров LevelPRO/DensityPRO производства Thermo Fisher Scientific Inc. (США), Gammapilot M FMG60 производства Endress-Hauser (Швейцария), которые используют высоковольтную схему питания.
