ZLWJ-98型中子料位计的应用与维护毕业论文.doc
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1、广州工程技术职业学院毕业设计(论文)题目: ZLWJ-98型中子料位计的应用与维护系( 院): 石化工程系 专业班级: 应用化工技术(化工电气自动化方向) 学生姓名: 学号 2112000104688 指导教师: 完成日期: 目录ZLWJ-98型中子料位计的应用与维护- 3 -摘要- 3 -Abstract- 3 -第一章.引言- 3 -第二章.中子料位计的基本工作原理- 3 -(一)系统功能- 5 -(二)信号处理- 6 -(三)参数设置及百分密度计算- 6 -第四章.中子料位计放射源装卸方法- 6 -第五章 .中子料位计的维护检修- 7 -(一)中子料位计的维护- 7 -(二)常见故障及排
2、除方法- 8 -第七章 .中子料位计辐射安全知识- 14 -第八章.中子料位计功能说明- 14 -毕业论文声明- 16 -致谢- 17 -参考文献- 18 -ZLWJ-98型中子料位计的应用与维护摘要 中子料位计是反向散射式仪表,也称中子氢密度界面/料位计。ZLWJ-89中子料位计由测量系统(中子源、探测器、变送器)及主机系统两部分组成。它通过对焦炭塔特定区域内物料含、C密度的连续测量,给出塔内全部物料状态(油气、泡沫、焦炭或水)的动态分布规律,并在塔底注油起始信号配合下给出泡沫层、焦炭层上沿实时高度指示值,为实现焦化的生产实时在线控制提供信息,以确保中子料位计的安全使用。关键词:中子料位计;
3、系统;维护;使用Abstract Neutron level meter is a backscatter meter, also known as neutron hydrogen density interface / level meter. ZLWJ-89 neutron level meter measurement system by the two parts (neutron sources, detectors, transmitters) and the host system. It is determined by the inner region of the cok
4、e Tate material containing continuous measurement , C density column shows the status of all materials (oil, foam, water or coke) of the dynamic distribution of, and in the bottom with a start signal to the fuel injection the foam layer, along the height of the real-time value indicating the coke la
5、yer to achieve the production of coking provide real-time online information control to ensure the safe use of neutron level gauge.Keywords: neutron level meter; system; maintenance; Use第一章.引言中子料位计是确保炼油焦化厂装置安全、高效生产重要料位监测设备,主要用于监测延迟焦化塔内特定高度上物料状态及其变化(汽体、泡沫焦炭或水)从而为渣油炼焦生产过程中在线控制提供信息。由于它属于放射性专用仪表,在维护检修中有
6、许多要注意之处。第二章.中子料位计的基本工作原理本系统使用的是20mCi50mCi的Pu238-Be中子源。中子源产生的中子平均能量为5.49MeV。中子源辐射的快中子穿过焦炭塔壁,与塔内介质中的氢原子核发生弹性碰撞。快中子因其能量通过弹性碰撞传递给氢原子核,而变成慢中子,慢中子反射到塔壁外的慢中子探测器周围,被慢中子探测器所接收。其基本工作原理为:(一)本仪器所用中子源为50毫居钚/铍(Pu-238/Be)中子源。(二)快中子与轻质元素特别是氢原子极易发生弹性反散射碰撞并经多次碰撞后被“慢化”为低能量的“慢”中子。(三)采用专用的高效慢中子探测器将这种慢中子接收。该探测器只对慢中子灵敏,而对
7、快中子则基本无作用。 接收器采用高效慢中子探测器(He3正比计数管),慢中子与探测器内的氦原子核碰撞,产生带电的粒子,带电粒子在电场运动产生电脉冲,形成脉冲计数。接收器检测到的脉冲计数与接收器处的慢中子通量(单位时间内通过单位面积的中子数量)成正比关系,塔内物质所含氢原子的密度与慢中子通量成一定比例关系。由于注入塔内的渣油主要由碳、氢元素组成,因此可以由慢中子通量得到塔内物质的密度。4 A6 H: U d & % _塔上的下、中、上各料位检测点的接收器将接收到的信号放大、成形后,通过PLC仪表进行处理,PLC仪表根据测得的脉冲计数转化成相应的百分比密度信号(420mA对应密度0100%),并传
8、给工控机,工控机根据下、中、上各料位检测点密度信号变化趋势来推算出焦炭内气体、泡沫、焦炭和水的高度,确定各分界面的具体位置,给出塔上的下、中、上各料位检测点的百分比密度及塔内各界面的位置指示,并将相应的数据传给客户端。第三章.仪器构成与系统介绍 本仪器由测量系统(中子源、探测器、变送器)及主机系统两部分组成。监测不同物料(油气、泡沫、焦炭、水)间分界面的变化趋势,给出泡沫层上沿、焦碳层上沿的高度指示。中子源为镅铍中子源。半衰期433年。使用寿命通常不少于15年。 探测器为含硼正比计数器或氦3正比计数器。体积,效率,几何布置均根据测量要求专门设计。 变送器采用高倍数放大,高稳定甄别成型系统,高稳
9、定高压电源系统。 主机采用台湾研华工控PC系统,可同时独立处理来自4-18个变送器的数据,即同时接受4-18个探测点的检测数据。主机系统供电电源:220VAC,UPS供电,不小于5A。主机系统向DCS输出:非隔离外供电4-20mA信号;每检测点一路,对应各点百分密度值,每塔两路分别对应泡沫层上沿及焦炭层上沿的位置值。此类非隔离4-20mA信号应先经过MTL类隔离栅/器后再接入DCS卡件。并由隔离栅/器向中子料位计输出的4-20mA信号供电。并提供各种输出功能。系统方框图见图1 一炉二塔用ZLWJ-98型中子料位计(6点)系统方框图 塔1上检测点密度(频率)信号(特五芯双屏蔽电缆传送) 变送器
10、1 探测器1 (1) 中子源1 中子主机系统 塔1中密度信号 (2) 输出6路 塔1下密度信号 (3) 420mA信号 : 分别正比于 塔1注油起始信号 各测点塔内 : 物料密度值 塔4注油起始信号 塔4上密度信号 (4) 塔4中密度信号 (5) 输出4路 : 420mA信号 分别正比于 塔内泡沫层及焦炭层 上沿实时高度探测器6变送器 6 (6) 塔2下检测点密度(频率)信号(特五芯双屏蔽电缆传送) 中子源6 图1 中子料位计系统方框图(一)系统功能 在工作界面中显示各检测点的相对百分密度数值及相对应的物 料状态汉字提示。在工作界面中显示各检测点的相对百分密度数值的历史记线。在工作界面中显示各
11、生产塔塔内泡沫层上沿所处位置的高度数值及棒状图。在工作界面中显示各检测点的计数率值并可进行定标操作。工作界面与定标界面通过鼠标单击提示块可切换。汉化人机交互方式修改参数。提供各检测点的相对百分密度值的420mA输出信号。各塔提供2路对应泡沫层、焦炭层上沿实时高度数值的420mA信号。采集各塔底注油管处温度的连续信号,用户须提供相应的无源触点信号。(二)信号处理 安装在焦炭塔壁外的中子探测系统产生频率信号,由专用双屏蔽五芯电缆内的同轴电缆传输至主机机柜内的信号接口箱上,通过Q9插头引入接口箱内的信号调理板中,经处理为方波信号,再送至主机内的频率采集板采样。每秒采样的频率信号经统计处理给出各检测的
12、计数率值。从计数率值得出各检测点处塔内物料的相对百分密度。当塔内物料相对百分密度为0时,系统输出电流为4mA。当相对百分密度为100%时,系统输出电流为20mA。此信号可输出给上位机DCS。系统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(52)%。塔内为水时,显示相对百分密度为(802)%。(三)参数设置及百分密度计算相对百分密度的计算 =5+(N-F水)*(80-5)/(Fn-F水)%其中N为某一刻的计数率均值参数名称、意义、取值范围 名称意义取值范围D1相对百分密度空气/稀泡分界值8D2相对百分密度稀泡/浓泡
13、分界值30D3相对百分密度浓泡/焦炭分界值55D4相对百分密度焦炭/水分界值70C上料位相对百分密度超限报警限值610Fk空气定标点计数率均值0255Fs水定标点计数率均值0255 第四章 .中子料位计放射源装卸方法(一)中子料位计放射源为Am-Be中子源,三层密封在外径1619不锈钢源壳内,然后再置于2536的不锈钢源室内。此源室须通过专用中子源操作杆,安装在中子料位计探头的源合总成内。(二)中子源室顶端有内外两螺纹,内螺纹用于与操作杆相连,外螺纹与源盒总成相连。顶端画上有四个定位孔。(三)中子源操作杆长一米,由内杆和外管组成。内杆的螺纹与外管的两固定头用于连接中子源室。(四)中子源储运罐用
14、于存放中子源,对中子射线起屏蔽作用。(五)卸源操作步骤:1.逆时针旋转中子料位计探头上源盒总成端盖手柄,卸下端盖。2.将中子源操作杆插入源盒总成的钢管内端。3.源操作杆外管定位头对准源室内顶端面上定位孔。4.顺时针旋转内杆手柄,使内杆与源室连接紧。5.逆时针旋转操作杆外管,使源室与源盒总成分离。6.向外抽出操作杆源室。7.顺时针旋转源盒总成端盖手柄,将端盖拧紧在源盒总成上。8.卸下中子源储运罐的栓塞,用操作杆将源室放入栓塞顶端的小腔内。9.逆时针旋转操作杆内杆,使源室与操作杆脱离。10.将栓塞放回储运罐内,固定好栓塞。(六)装源操作步骤:1.卸下中子源储运罐的栓塞,用操作杆按照上述(3)、(4
15、)项将中子源从中子源储运罐内取出。2.逆时针旋转中子料位计探头上源盒总成端盖手柄,卸下端盖。3.将源室用操作杆插入源盒总成的钢管内端。4.顺时针旋转操作杆外管将源室旋紧在源盒总成内。5.握紧操作杆外管,逆时针旋转内杆,使源室与操作杆脱离。6.向外抽出操作杆。7.顺时针旋转源盒总成端盖手柄,将端盖拧紧在源盒总成上。第五章 .中子料位计的维护检修 中子料位计是确保炼油厂焦化装置安全、高效生产的重要料位监测设备。由于它属于放射性专业仪表,在维护检修中有许多要注意之处。特别是对中子源的拆装、保管,一定要按照中子料位计放射源装卸方法以及相关的放射源管理条例执行,以确保中子料位计的安全使用。 现将中子料位
16、计在使用和维护中的注意事项,常见故障及排除方法介绍如下,以便用户及时排除故障,保证仪表正常工作。本手册应和中子料位计说明书一起使用。(一)中子料位计的维护 在正常情况下,中子料位计的维护工作几乎为零,基本可做到免维护。只有几点注意事项说明如下。1. 主机系统维护注意事项(1) 无关人员不要胡乱操作主机,避免造成系统的异常;(2) 不要用本计算机做其他的工作,以免染上病毒;(3) 保证主机系统散热良好,机柜内温度不能过高。2. 测量系统,主要在机室内,中子料位计系统工作显示正常,就不用人去到现场巡检。 在焦化装置的定期大检修期间,如果在中子料位计测量系统附近(包括塔内)有检修任务,需要将中子源拆
17、除装入中子源储运罐中,放在专用库房妥善保管。大检修结束后,再将中子源回装到各测量系统上。(二)常见故障及排除方法中子料位计的常见故障现象可归纳为以下几项:1. 某监测点显示为0%;2. 某监测点显示为100%;3. 某监测点显示忽高忽低,不稳定;4. 某监测点显示与实际情况不符,不准确;5. 主机死机。它们的排除方法分别为:1. 某检测点显示为0查看相应的计数率是否为0(1) 计数率为正常计数;此种情况可能是参数误改了,只要按照中子料位计交工资料中参数表,正确修正Fs或Fk参数,显示即可正常。(2) 计数率也为0;先检查主机系统。在接口箱后面,将对应故障点的Q9插头拔下,插到一个正常工作点的Q
18、9插座上,看显示是否正常。如果显示正常了,可能是主机箱中PLC-836数据采集板的相应通道损坏,更换PLC-836数据采集板即可。如果显示还为0,说明是塔上测量系统的故障,一般更换变送器即可解决。更换方法如下;更换变送器方法:第一,按照中子料位计放射源装卸方法拆下中子源,将带着中子源的操作杆,放在既远离检修点又使检修人员照看的到的地方。以确保中子源不丢失、不坠落情况下,检修人员尽可能少受射线照射。第二,打开变送器防爆盖,换上备用的变送器。先将五芯头插在备用变送器上,从变送器的高压插座,用高压表检测变送器高压,1280V(因高压表分压作用,万用表应显示12.8V)。如果变送器高压与标准值相差较大
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