宋建平 池占勝 銀新亮 李勝利 張曉宇

中國石油呼和浩特石化公司 呼和浩特 010070

呼和浩特石化公司15萬噸/年聚丙烯裝置采用意大利Basell公司的Spheripol-II代聚丙烯工藝技術。正常生產時，環(huán)管反應器壓力3.8MPa（G），在軸流泵的作用下，反應漿料（由丙烯、氫氣、聚丙烯和各種助劑組成）高速（7m/s）運動；而后續(xù)的處理單元，介質主要由丙烯氣體和聚丙烯粉料組成；在該工藝裝置中，選用放射性儀表對反應漿料密度和聚丙烯粉料料位進行測量，從裝置運行一年多的情況來看，放射性儀表能夠很好地滿足生產的要求。

一、測量方式

聚丙烯裝置工藝條件和介質狀態(tài)決定了反應漿料密度和聚丙烯粉料料位測量手段的特殊性，即高準確度、高可靠性。

密度測量：常用測量密度方法有差壓式密度計、超聲波密度計、科氏力密度計、音叉密度計和放射性同位素密度計，其中差壓式和超聲波因測量穩(wěn)定性差不適用于聚丙烯環(huán)管密度測量，科氏力密度計受管徑限制，無法滿足測量要求，音叉密度計傳感器根據元器件振動原理而設計，測量范圍超出環(huán)管漿料密度測量區(qū)間，不適用該場合。

料位測量：按所使用的物理原理可分為直讀式、差壓式（包括壓力式）、浮力式、電測式（電阻式，電容式與電感式）、雷達式、超聲波式和核輻射式等物位儀表。其中直讀式、差壓式（包括壓力式）、浮力式和電測式（電阻式，電容式與電感式）物位儀表多適用于液體介質測量；對于固體料位的測量，接觸式測量可選用重錘式料位計，該料位計如長期工作于粉料粉塵環(huán)境下，其機械動作部分容易發(fā)生故障，影響料位計的正常工作；非接觸式的儀表主要有雷達式、超聲波式和核輻射式，對于雷達和超聲波儀表，因粉料中細小的顆粒會漂浮在設備上方，雷達和超聲波發(fā)生的信號會被這些細小的顆粒反射，干擾儀表的正常測量，容易形成“假料位”。

相對于上述常規(guī)儀表，放射源的輻射強度因不受溫度、壓力的影響，并且測量元件與被測介質不接觸，所以在測量范圍上，放射性儀表可以用在高溫、高壓容器的高粘度、劇毒、強腐蝕或易燃易爆介質的測量；同時放射性儀表具有測量誤差小，可靠性高的特點，克服了常規(guī)儀表的不足，能夠很好的滿足漿料密度和粉料料位的測量要求。

二、工作原理及組成

放射性同位素能放射出α、β和γ射線，這些都是高速運動的粒子流，當這些射線通過一定厚度的物體（固體或液體）時，由于粒子的碰撞和克服阻力，離子的動能會消耗，即射線被物體所吸收。當放射源選定，被測介質不變時，穿過介質的射線強度和介質的密度或厚度成反比，即通過放射性強度檢測可間接檢測出介質密度或厚度的變化，利用這種技術進行工業(yè)測量的儀表稱為放射性儀表，亦稱核輻射儀表。

呼石化公司聚丙烯裝置選用了美國OHMART公司生產的放射性密度計和料位計，共安裝12臺，其中密度計2臺、料位計10臺。兩種儀表均由放射單元、檢測單元和信號處理單元三部分組成，其中放射單元由Cs137點狀放射源和保護屏蔽層組成，源的開關通過操作連接在源上的儀表風通斷來實現，源的開關屬于事故安全型，即在儀表風壓低和停風的狀態(tài)下，源會自動關閉；而由檢測單元和信號處理單元組成的接收器分為兩種，料位計采用條狀接收器，密度計則是點狀接收器。

三、安裝

放射單元放射γ射線，長期暴露在這種環(huán)境下對人體有害，安裝時應遵循以下原則：

首先要保證遠離操作人員經常出沒的場所，在聚丙烯裝置現場，2臺密度計被安裝在雙環(huán)管反應器的頂部，距地面約35米，處于裝置的頂部，減小操作人員接觸的頻率；對于安裝高度較低的儀表，應盡可能集中射擊，劃定出一定的區(qū)域并設立明顯的標識，這種情況下要保證儀表之間的安全距離，防止出現相互干擾。其次，對風線開關的安裝位置也有要求，位置選擇要方便操作人員觀察放射源開關狀態(tài)，同時要盡可能使其遠離放射源，降低操作人員受輻射的風險和強度。

四、故障及處理措施

現將聚丙烯裝置開工一年以來，密度計和料位計出現的典型故障及其處理措施總結如下：

1.放射源開關卡澀，料位計顯示波動

故障現象是料位計輸出波動大（約10%）；調取料位歷史趨勢，從趨勢上可判斷輸出波動非料位真實值，屬儀表故障引起，經現場檢查，發(fā)現放射源開關未完全打開，通過多次手動操作風線通斷活動放射源開關，使源完全打開，儀表輸出恢復正常。

2.探傷干擾，密度計異常

儀表出現波動，主要從以下幾個方面查找原因：

①介質密度本身發(fā)生變化；②密度計安裝不牢固；③儀表風壓力不穩(wěn)，放射源忽開忽關，射線強度忽大忽小；④外界干擾，周圍有大型設備啟?；蚍派湫愿蓴_。

結語

相對于常規(guī)儀表，放射性儀表具有運行故障率低、測量準確率高和非接觸式測量的特點，能夠很好地滿足聚丙烯裝置工藝和介質對測量的要求。雖然應用的過程出現過一些故障，但未對生產造成影響，且能夠較快恢復。隨著技術進步和觀念更新，放射性儀表會得到更廣泛的應用。

[1]范玉久主編.化工測量及儀表[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.

[2]劉鳳.射線儀表的應用安全與防護[J].中國儀器儀表，2010，(5).