图1放射源的结构。

如何对液体、固体、悬浮液和污泥等料位进行连续非接触测量，且测量不受被测介质的化学性质和温度、压力、粘度等物理性质的影响呢？对于密封容器内高温、高压、高粘度、易结晶、强腐蚀性、剧毒、深冷物料的料位检测，常规的料位测量方法难以满足工艺要求，这就促进了新的测量方法和特殊的测量设备的产生。Tracerco 公司的TracercoTM放射性料位计恰好能够适应这种工况，使该料位测量的难题应韧而解。

放射性仪表

对于设备内物位的测量，可以选择一个或多个射源安装在设备外部（如储罐壁太厚，有时可装在内部）。配有带锁遮门机制的防护储罐可以将暂时不用的源隔离开来，并产生一道细窄的γ射线穿过储罐，通过安装在储罐外部的辐射检测器来检测γ射线的强度。射线辐射强度的变化遵循指数衰减规律：

I=I0 exp (-μρx)     
          
I0—通过物料前的γ射线辐射强度；

I—通过物料后的γ射线辐射强度；

X—物质厚度；

μ—质量吸收系数。

利用同位素γ射线穿过设备的射线强弱来检测参数。放射性仪表一般都有两部分组成。一是辐射源，它发射出射线在同位素检测仪表中采用的一般为钴(Co60)、铯(Cs137)等；另一部分是接收器，它的作用是将接收到的核辐射能量转换成相应的电信号供显示仪表测量和指示。

图2 放射线接收器的连接。

放射性仪表的结构及安装

放射源的结构

放射源放置在充满铅的钢体中，用两个同心实体钢柱来保证开关自如。两个同心实体钢柱有两个同心小孔，既保证放射线线路畅通，又保证放射线不外泄（见图1）。

接收器结构

接收器用来接收放射线，Tracerco采用盖革管计数器（Geiger Muller tubes）把接收的放射线转换成脉冲信号传输。PRI150 TracercoTM测量回路的连接方式有两种（见图2）：

现场探测器以模拟信号经过安全栅MTL5042信号隔离后，再进入DCS；

现场探测器以数字信号方式经过MTL5042，通过HART耦合器，叠加而成4~20mA信号，向DCS传送。

放射性料位计的安装

PRI150 TracercoTM料位计有两种典型的安装方式，一种为点源式安装，从图3中可以看出，放射线出现的范围是由α、β角形成的扇形空间，当容器装满被测介质，放射线穿过被测介质时大部分被介质吸收；当容器空载时，放射线穿过容器后被接收器接收。若只需一个料位开关时，图中的α、β角都为0°，放射线的范围显示为一条直线，只需要一套放射线接收器即可（只含一组盖革管）。若需要一个料位液位时，图中α、β为一定角度，放射线出现的范围为一个扇面，需要一套组合的放射线接收器。

PRI150 TracercoTM料位计的另一种安装方式为棒源式。若被测容器内含有催化剂固化床，此时气相、液相或气液混合物料通过容器，则不宜采用点源式安装测量料位，因为从容器的一侧让放射线穿过固化床，固化床会吸收一部分射线，这就造成放射源使用剂量增大，危害到人体及周围环境的安全，因此常采用棒源式（即放射源置于容器中间）。此时，计算放射线剂量时，只需考虑容器单侧材质及其厚度，以及放射源与接收器之间的催化剂和物料宽度。可采用剂量小的点源来组成棒源，每一点源可测量相应的高度。根据所测料位的高低，计算出需要放置点源的数量，将若干点源用不锈钢丝绳串连后，放置在双层不锈钢管中（见图4）。

试车标定及校验维护

标定

试车时，要对放射性料位计进行原始标定。首先在放射源未安装之前，测量本底。放射源安装以后，存入线性修正数据，再存入零点计数率或在不同的料位测量对应的计数率以及测量容器装满介质时的计数率。

本底是由环境辐射产生的。本底不需要进行自然衰减补偿，其误差会影响测量精度。一般选择探测器已安装到位而放射源还未安装，设备空载的情况下测量本底。如果探测器及放射源都已安装到位，须将铅罐关闭且锁定，并且在设备满载情况下测量本底。如果探测器及放射源都已安装到位，铅罐处于关闭且锁定，但设备处于空载状态，探测器只能感应到很少的来自于放射源的信号。

校验

校验放射性料位计时，工艺必须满足在实际操作温度、压力下，装入实际介质对容器料位进行实际校验，以保证精度和准确性。通常也可采用水校，通过水的密度和实际介质的密度的关系进行换算，经过修正，从而得出准确结果。

在实际工况下，当放射源开启并且容器装满介质时，测得的值与背景值相近，即计数率≥背景值；同种工况下，当放射源开启并且容器未装满介质时，计数率≤最大值。在没有条件实校的情况下，通常把背景值对应的料位值当成满量程；把最大值对应的料位值当成零点。把这些数据作为原始数据保留，为以后的检查校验提供依据。（背景值是指在容器充满被测介质时，接收器接收到得计数值；最大值是指容器在空罐情况下，接收器接收到得计数值。）

维护   

维护放射性仪表时，尽量避免放射源直接照射。并遵守以下原则：工作时关闭放射源；尽量远离放射源；尽量减少接触时间，同时在放射性仪表附近安放警示标志。使用中要特别注意隔热和防水。因为放射源和接收器都安装在容器的两侧，而容器中常常载入高温介质，造成容器壁的温度较高，所以在安装时不允许接收器紧贴容器外壁以防烫坏。安装的距离，要根据实际情况来定，一般间隔为5~10cm。

Tracerco放射性仪表的优点

Tracerco公司的料位连续测量检测器PRI150 TracercoTM相对于同类仪表有很好的性价比和独到之处。PRI150 可自动补偿辐射源的衰减造成的测量误差，自动修正由于被测罐内压力变化引起的测量误差，有线性度化、数据表以及计算线性度等选项供仪表标定时选择，有功能强大的自诊断功能，且带HART通信协议。通过安装在设备外部的检测器接收由放射源发出的信号并将其转换成电脉冲信号送至控制室内控制单元上，再转换成4~20mA信号输出至控制系统中进行显示、监测。

Tracerco放射性仪表的应用

辽阳石化80万吨/年PTA装置上使用的放射性仪表，采用Tracerco公司的29套核表，包括料位计、料位开关以及密度计。

80万吨/年PTA装置自2007年开车运行以来，通过近2年的使用，Tracerco仪表表现出很好的稳定性和可靠性，具有维护和装卸方便等优点，特别是强大的诊断功能，通过诊断信息可以判断出每一节盖格管的状况，维护人员了解料位计故障的确切位置，明确需更换的部件。因此备件的准备和检测单元的更换就变得简单易行，大大缩短了仪表下线处理的时间，节省了费用。另外其先进的HART通信技术（一个HART数字接口可以与用户的DCS系统直接通讯），通过完善的HART协议可以连接到资产管理系统，使管理更加方便。