料位计说明书.doc

一概 述 射线料位计依据射线穿过物质时的衰减原理，对密闭容器内、或开放场所里的料位变化进行连续测量。 射线料位计的测量是非接触式的。无需在被测设备上开孔、打眼、进行改造，安装十分方便。投入使用以后，基本不需要维护。特别适用于常规仪表不能使用的场所，如高温、高压、强腐蚀、剧毒、多粉尘等恶劣环境。HZ5203B型微机射线料位计，采用单片机系统处理信号，能够适应各种形状的被测容器，线性化更好，测量精度更高，使用更可靠。标定过程简单、易行。可以适用于模拟式同位素仪表不能适用的场所。二、主要技术指标 测量量程：05000mm 测量精度：3满量程 环境温度： 2060（探测器）； 050（主机） 防爆等级： Ex dCT5 输出信号： 4位数码料位显示；光柱料位模拟指示； 010mA 或 420mA标准电流输出； 2路继电器越限报警输出。三、测量原理射线料位计的测量原理是，当射线穿过被测物质时，其强度随吸收物质的厚度（或高度）作指数规律的变化： I = I0e-d 式中，I0是未经被测物料衰减时测到的射线信号， I是经过被测物料衰减以后测到的射线信号, 是被测物料对射线的质量吸收系数， 是被测物料的密度， d是射线穿过被测物料的距离。对于确定的测量对象，I0 和、都是不变的常量，因此通过测量I，就 可以得到射线穿过被测物料的 距离d。图1是典型测量方式：图 1放射源和探测器分别安装在被测设备两侧的设定地方（根据不同情况，放射源或探测器也可置于被测设备里面，或者安装于设备的上下方）。当待测物料高度发生变化时，在探测器一方，到达它的射线强度就会随之变化。探测器的主要组成部分是闪烁晶体、光电倍增管、高压电路、前放电路。进入探测器里的射线被闪烁晶体接收，将它转换成微弱的闪烁光子，再由光电倍增管将它转换成电流脉冲信号，送给前放电路处理（放大、甄别、整形）。高压电路负责提供光电倍增管工作所必需的直流高压，范围一般在 8001300V。探测器出来的电脉冲信号经专用电缆送到主机，由主机进行处理，最后给出对应于料位变化的显示信号或者标准电流输出信号。它的原理框圈如图2。四、适用对象HZ5203B型微机射线料位计，由于使用了单片机，可以对被测信号大范围地进行线性化处理；也可由一个转换器分别带 l3只探测器，进行大范围的测量。和模拟式料位计相比，适用的对象大大扩展，可用于许多模拟式料位计不能使用的场所。典型的测量方式已如图1所示，采用单点源、单探测器安装方式，可满足量程从数毫米到数百毫米（具体与被测设备的构造有关） 范围之间的料位测量。对于测量范围较大的料位变化（如从数百毫米到1000毫米之间），可采用两点源或多点源、一个探测器的测量方式，安装如图3所示。对于测量范围更大的料位变化（如从1000毫米到3000毫米），可采用多点源、三探测器的测量方式，安装如图4所示。 图 3 图 4对于变截面容器里的料位变化，也可进行测量，其安装方式如图5所示。图 5五、安装及使用本仪表在安装时，主机安装于仪表室里，探测器部分和放射源部分安装在被测设备两侧，主机和探测器之间用专用电缆连接，最远传输距离500米。1、主机的安装 料位计的主机有盘装式和壁挂式。 盘装式的盘面开孔尺寸：13991mm；外形尺寸：144（宽）96（高）400 mm（长）。前面板布置如图 6所示。图其中，数码显示管在测量状态下用来显示料位的具体高度，可以是绝对高度，也可出是相对高度；在标定、检验状态下，数码显示管用来显示各个项序号及其参数值。四个指示灯中，数码管左侧的两个，当仪表处于测量状态时，“测量”指示灯亮，当仪表处于标定、检验状态时，“标检”指示灯亮。数码管右侧的两个指示灯中，当料位超出上限或低于下限时，“越限”指示灯亮，当出现标定参数设置错误等故障时，“故障”指示灯亮（详见附录2）。底下的一排光柱可按照百分比模拟指示料位的位置，有此设置，现场无需再配色带指示仪一类的显示仪表。后面板的接线布置如图7所示。图其中标准电流的输出，可设置为 010mA或 420mA（设置方法可参考附录1），带负载能力为0-380欧姆。两组报警接点，可设置为常开，根据需要也可设置为常闭。连向探测器的六个端子中，+15V、-15V供给探测器的工作电源，GY控制探测器中的高压高低，CK是将探测器中的高压经分压后反馈回来，用来监测和调控高压，X是从探测器里传输来的测量信号。壁挂式主机的外形尺寸：220（宽）320（高）110 mm（厚），如图所示。图 ：壁挂式主机外形尺寸图2、探测器与放射源的安装 一般情况下，被测设备大体可分为两种有代表性的形状：立式和卧式。 探测器与放射源的安装方式视被测设备的形状，可参照图9、图10两种安装图：图 8 立式容器安装示意图图 10 卧式容器安装示意图2.1 放射源的安装放射源容器的结构如图11。容器外层为钢壳，里面为铸铅，中心有一根不锈钢管，放射源均匀分布在不锈钢管内。在放射源容器的侧表面，有一道扇形开口，开口处装有铅制闸板。在仪表未投入使用之前的运输、存放、安装过程中，铅闸板一直装于容器之上，使放射源处在完全的密封状态下。当仪表安装到设备上时，应将铅闸板抽掉，仪表才能正常使用和标定。图 11放射源容器底部有4个螺孔，通过螺栓固定在支架上。因被测对象条件的差异，决定了放射源的活度及其容器直径不同，因而底座螺孔间距无法统一，须随具体测量条件而定。放射源在安装时应将容器的扇形开口朝向被测设备，对准对面的探测器安装。取闸板时，先卸下闸板上的固定螺丝，然后将闸板向外拉出。取下的闸板应妥善保管，在以后设备检修或搬运放射源时，应该将铅闸板再装到容器上，以达到关闭放射源的目的。放射源容器和闸板均为铅浇铸，重量较大，搬运和安装时应注意安全，以免砸伤人。2.2 探测器的安装：探测器外形如图12所示。探测器防爆等级为：Ex dCT5。探测器可以水平安装，也可以竖直安装。竖直安装时，最好使法兰盖一端朝下，以避免进水。出厂时探测器自带一小连接架，与现场制作的探测器支架连接，用螺栓将二者连接在一起。图 12 探测器外形示意探测器自带连接架的底座尺寸。外形尺寸：8080 mm，上开4个8的孔，孔间距60mm，探测器安装时既可采用支架方式，也可采用U型抱箍固定于50左右的钢管上。也可采用其它安装方式，只需将探测器固定在相应的测量位置便可。2.3 特殊情形下的放射源安装： 对一些直径和壁厚过大的设备，由于需穿透的壁厚和照射距离过大，外置放射源的方式已无法有效进行测量；这时需要在设备上伸进一个盲管，将放射源内置进盲管中，如图13所示。 图 13 内置放射源的测量示意 这种内置放射源的测量方式，放射源容器固定在设备外部。测量时通过手柄将放射源（固定在不锈钢管内）推进盲管内；遇有设备检修或其它需要搬移开放射源的情形时，通过手柄将放射源拉出，置于放射源容器内，放射源便处在完全的密封状态下，进而进行相关操作。采用内置方式可减低使用放射源的强度，减低成本。3、探测器内部结构、主机与探测器间专用电缆的连接方法图 14 探测器内部结构剖面示意图 1：橡胶垫圈 2：晶体 3：晶体罩 4：光电倍增管 5：光电倍增管外筒 6：分压器 7：前放、高压板 8：接线柱 9：紧固螺钉 10：探测器盖 11：密封橡胶垫 12：金属垫片 13：专用电缆 14：电缆压紧螺母说明：晶体和光电倍增管为易碎品，发货时单独包装，需到现场再安装。安装时晶体的玻璃面应朝向光电倍增管；正常的光电倍增管端面为茶褐色，安装时应与晶体的玻璃面紧密接触。探测器与主机之间用六芯屏蔽电缆连接，电缆外径为8-10mm。探测器接线时，打开探测器盖，将电缆按图5所示的顺序穿入接线腔，在接线腔，电缆不要伸出太长，以免接线腔放不下。屏蔽层处理好，使其不要碰到接线柱。电缆穿入后，按顺序装入密封垫，拧紧压紧螺母，保证探测器完全密封。必要时，除用上述方法外，还应采取一些别的措施密封探测器盖。图5：电缆引入顺序 探测器和主机之间的接线如图16所示。图 16 主机与探测器之间接线图4、控制回路接线 本仪表标准电流信号输出为有源输出，因此在仪表电流输出与计算机或PLC等外接设备连接时，要求外接设备的输入端口为无源输入。详细控制回路接线如图17所示。图 18本仪表一经设置与标定（具体的设置与标定方法见附录1），便可投入使用。正常使用过程中，若遇断电情况，再送电时仪表可自动进入工作状态，无须人为干预。主机部分标定设置的参数给定以后，不得随意乱动，以免造成系统不能正常工作。探测器里的光电倍增管及闪烁晶体，属贵重精密器件，安装拆卸时要轻拿轻放。正常使用时要避免人为撞击探测器，防止重物掉落其上。因检修需要打开探测器时，必须先关断电源。本仪表内置射源衰减补偿功能，无需人为进行校正。 六、放射源的安全使用1、本仪表使用的放射源，出厂前经有关职能部门检测，容器表面及对周围环境的辐射剂量，符合国家规定的安全标准。2、用户购进含放射性同位素的仪表时，应事先向所在地环保部门办理准购批件。3、放射源的使用应遵照国标 GB4792及国务院449号令放射性同位素与射线装置安全和防护条例的有关规定。4、放射源应设有专职人员管理，严格收发手续，防止差错和丢失事故。 5、废弃不用的放射源，应按照规定由专门机构进行处理，用户不得随意处置或者丢弃。七、订 货1、订货时，用户须填写HZ5203B型微机射线料位计应用条件咨询单中所列的各项条件（见附录3），以便厂家进行放射源的设计和专用电缆的配备。 2、本仪表全套部件包括：放射源及其屏蔽容器，探测器，主机，专用电缆。用户可全套定货，也可定购单个部件或零配件。附录1、设置与标定 拉出表芯，在主电路板上，有四个按键，分别是 MOD 键、CRW 键、INC 键、DEC 键，位置如图19所示。 图 19 MOD 键：仪表共有两个状态：测量态和标定、检验态。MOD 键用作这两个状态之间的转换。 将仪表置为测量状态时，4位数码管显示测到的料位高度，此状态时无需进行按键操作。当置为标定、检验状态时，可通过 CRW 键（检查、读、写）、INC 键（增加)、DEC 键（减小）的配合使用，对各项序号下的参数值进行写入、读出和检查。操作时，各个项序号及其参数值都通过面板上的4位数码管显示。 CRW 键：用作各项号下参数值的写入、读出和检查。刚进入标定、检验状态时，4位数码管的前两位，会显示出项序号10，后两位灭灯。通过压 INC键，可使项序号依次增加。在选定的项序号下，若要观察该项号下的参数值，压一下 CRW 键，4位数码管就会显示出该参数值，供用户“读出和检查”，若该参数值不需改动，或者是检查完毕，可再压一下 CRW 键，返回项序号的显示；若需要改动该参数值，可压 INC 键增大其值或 DEC 键减小其值，然后再压 CRW 键返回项序号的显示。改动后的参数值会取代原来的数值“写入”EEROM中去，作为今后新的参数值。返回项序号的显示以后，压 INC 键增加、或压 DEC 键减小，到达别的项序号下，再压 CRW 键，去“读出和检查”或“写入”别的项序号下的有关参数值，操作步骤同上。 INC 键和 DEC 键：用于配合 CRW 键选择项序号值或调整参数值。INC键每压一次，数值增加一，连续压住超过8秒，则数值快速增加；DEC 键每压一次，数值减小一，连续压住超过8秒，则数值快速减小。压住 INC 键或 DEC 键，同时再压MOD键时，数值会从高位增加或减少，这样操作会使数值的变化更快一些。 下面所列的是用户可用到的各项号的含义（正体字所写的项号为必须设置或观察的内容；斜体字所写项号的内容，出厂前一般已设好，不要求在现场再行设置，或其显示值仅供参考）： 10：探测器探测到的脉冲计数率。 20：指示灯、光柱灯、4位数码管检查。在此项号下，依次对数码管、4个指示灯、光柱（从左到右）等器件本身的状态好坏进行检查，每压一下 INC 键即多亮一位；或压一下 DEC 键，即少亮一位。据此检查各光柱灯、指示灯及数码管的各个笔划能否正常发亮。21：继电器 1、2“吸合/释放”检查。在此项号下，最右边的数码管可分别给出0，1，2三个显示数字，显示0表示1、2两个继电器全释放，显示1表示仅继电器1吸合，显示2表示仅继电器2吸合。通过按 INC 键和 DEC 键，可分别检查继电器1、2吸合、释放是否正常。22：复位。显示此项序号时，只要再按 CRW 键，即启动了看门狗电路。这时4位数码管全亮，若看门狗电路正常，数秒钟后，自动复位，回到标定、自检的初始状态，显示项序号10。30：输出信号选档。通过压 INC 或 DEC 键，显示为0时，输出0-10mA信号，显示为 1时，输出4-20mA信号。31：电流输出零点、满度值设置。进入此项号时，最左边数码管的底下一笔闪亮一下，此标志表示，该参数是输出信号的零点值，可压INC键或DEC键重新设置；然后压一下CRW键，则最左边数码管的顶上一笔闪亮一下，此标志表示，该参数是输出信号的满度值，压INC键或DEC键重新设置。最后再压 CRW键，返回项序号显示状态。输出信号零点值和满度值的设置可任意指定。32：输出信号验证。在此项号下，可分别输出并显示 0mA、4mA、8mA、12mA、16mA、20mA六个固定值的电流信号，靠压 INC 键和 DEC 键切换。可通过实测输出电流信号，和显示的值比较，以便校准。也可供用户进行相关的控制调节。 40：实时钟显示。进入此项号时，会自动依次显示年，月、日，星期（0代表星期日，1-6分别代表星期一-六），时、分，最后保持显示时、分。此时若压 INC 键，则显示分、秒；再压 DEC 键，又显示时、分。压 CRW 键，可返回项序号的显示。 41：时钟校准。进入此项号时，先显示年，可压 INC 和 DEC 键进行修改；然后压一下 CRW键，显示月、日，此时压 DEC 键使月值减少（1往下减变为12），压 INC 键使日值增加（31往上增变为1）；然后压 CRW键，显示星期，可压 INC 键和 DEC 键修改；再压 CRW 显示时、分，此时压 DEC 键使时值减小，压 INC 键使分值增加。最后再压 CRW键，返回项序号的显示。 42：自动校正日偏差值设置。对于本仪表的计时和标准时间之间的误差，可通过此项号下的偏差值设置，每日自动修正。偏差值可在59秒的范围内设定。 50：时间常数 t 值选择。范围为1-256秒。 51：测量对象显示形式选择。根据用户需求，可将被测料位用四种形式显示。进入此项号下，最右边的数码管分别给出0、1、2、3四个数字。为0时，标志测量态下按3位整数显示，显示范围：000-999；32、52、53、54、60以后各标定项，设置参数时的范围为000.0-999.9（适合于料位高度标定）。为1时，标志测量态下保留1位小数显示，显示范围：000.0-999.9；32、52、53、54、60以后各标定项，设置参数时的范围为000.0-999.9（适合于料位高度标定）。为2时，标志测量态下按整数显示，显示范围：0-199，32、52、53、54、60以后各标定项，设置参数时的范围为0.0-199.9（适合于百分比标定）。为3时，标志测量态下保留1位小数显示，显示范围：0.0-199.9；32、52、53、54、60以后各标定项，设置参数时的范围为0.0-199.9（适合于百分比标定）。压 INC 键和 DEC 键可在四者之间进行切换。 52：光柱零点、满度值设置。在该项号下，可设置面板上指示光柱的零点值和满度值。设置方法同项号32。光柱的零点值及满度值可任意指定。 53：继电器1报警动作值下限、上限设置。进入此项号时，最左边数码管的底下一笔闪亮一下，可压 INC 键和 DEC 健进行继电器1报警下限值的设置；最左边数码管的顶上一笔闪亮一下，可进行其报警上限值的设置。当只需要设置为欠下限报警时，可将其上限值设置为量程满度值；当只需要设置为超上限报警时，可将其下限值设置为量程零点值。 54：继电器2报警动作值下限、上限设置。设置方法同53项。 继电器1与2可任意选择其一使用；也可设置为分层次（例如最佳控制范围和安全控制范围）报警方式。 6099：多点标定常数。设置方法见后面例举。 进行完有关参数的检查或设置以后，要按一下 MOD 键，返回测量状态，才可进行料位的正常测量。 下面以一个两点式标定（零点和满度）为例，说明标定过程的操作步骤。 1）、压 MOD 键，使仪表进入标定、检验状态，显示项序号10。 2）、压 CRW 键，使4位数码管显示测量到的计数率值ni 。此时要求工艺配合，使被测料位降到指定的测量范围零点或零点以下，维持一段时间。记下此时的若干个计数率 n零i ，取其平均值n零i ，记录下来。再使料位升到指定的测量范围满度或满度以上，同样维持一段时间。记下此时的若干个记数率n满i ,取其平均值n满i ，记录下来。 3）、压 INC 键，使项序号显示60（此项序号对应零点标定值）。压 CRW 键，此时4位数码管的显示值为整数，提示此显示内容为计数率值（下同）。通过压 INC 健和 DEC 键，将显示值设定为2）中记录的n零i ，再压 CRW 键，此时4位数码管的显示值有小数，提示此显示内容为料位高度（下同）。通过 INC 键和 DEC 键，设置指定测量范围零点的料位高度（一般为0）。再压 CRW 健，返回项序号60，则零点参数标定完毕。 4）、压 INC 健，显示项序号61（对于两点标定情形，此项序号对应满度标定值）；压 CRW 键，4位数码管的显示值为整数，压 INC 键和 DEC 键，将显示值设置为2）中记录的n满i 。再压 CRW 健， 4位数码管的显示值有小数，压INC 键和 DEC 键，设置指定测量范围满度的料位高度。再压 CRW 健，退回项序号61，则满度参数标定完毕。 5）、压 INC 键，显示项序号 62（对于两点标定情形，此项序号对应标定结束标志）；压 CRW 键，4位数码管的显示值为整数，压 DEC 键，将其显示值设置为0000，标志着标定结束。压 CRW 健，返回项序号62。结束标定，压 MOD键，到测量态。这样，全部测量范围内的料位高度变化将通过面板上的4位数码管显示出来。对于多点标定情形，若能确定测量范围内的若干个不同的料位高度 h1 ,h2 ，h3（h1h2h3），则可在项号10下，分别记录下对应的n1 ， n2 ，n3，进而采用多点标定方式。以三个点的标定为例，设一测量范围为500 mm的情形，料位零点时对应计数率n01250，料位高度300 mm时对应计数率n1=280，料位满度500mm 时对应计数率n满50。下面的标定步骤是： 1）、在显示项序号60时，压 CRW 键，4位数码管的显示值为整数，压 INC 键和 DEC 键，设置显示值为1250。再压 CRW 键，4位数码管的显示值有小数，压DEC 健，设置对应料位高度为0。再压 CRW 键，返回项序号60。 2）、压 INC 键，显示项序号61。压 CRW 键，显示计数率，压 INC 键和 DEC 健，设置显示值为280。再压 CRW 键，显示料位高度，压INC 键和 DEC 键，设置对应料位高度为300mm。再压 CRW 健，返回项序号61。 3）、压 INC键，显示项序号62。压 CRW键，显示计数率，压 INC键和 DEC 键，设置显示值为50。再压 CRW 键，显示料位高度，压INC 键和 DEC 健，设置对应料位高度为500mm。再压CRW键，返回项序号 62。 4）、压 INC 键，显示项序号 63。压 CRW 键，显示计数率，压 DEC键，使显示值为0000，结束标定。压 CRW 键，返回项序号63。 更多点数的标定，只是将零点和满度中间的多个标定点，按照hi 由小到大的顺序，依次放在上例中第 1）步之后，项序号也依次增加。上例中第 3）、第4）两个步骤相应顺延，到其对应的项序号下标定。 标定完