ZLWJ-98型中子料位计的应用与维护-职业学院毕业论文

1 广州工程技术职业学院 毕业设计 论文 题目 题目 ZLWJ 98ZLWJ 98 型中子料位计的应用与维护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 赵艺南学号 2112000104688 指导教师 完成日期 2 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 3 ZLWJ 98ZLWJ 98 型中子料位计的应用与维护型中子料位计的应用与维护 摘要摘要 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 关键词 中子料位计 系统 维护 使用 AbstractAbstract Neutron level meter is a backscatter meter also known as neutron hydrogen density interface level meter ZLWJ 89 neutron level meter measurementsystembythetwoparts neutronsources detectors transmitters and the host system It is determined by the inner region of the coke 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 layer to achieve the production of coking provide real time online information control to ensure the safe use of neutron level gauge Keywords Keywords neutron level meter system maintenance Use 第一章第一章 引言引言 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 护检修中有许多要注意之处 第二章第二章 中子料位计的基本工作原理中子料位计的基本工作原理 本系统使用的是 20mCi 50mCi 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 4 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 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 需要将中子源拆除装入中子源储运罐中 放在专用库房 8 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 Q9 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 可用小一字锥调整变送器的调压螺钉 左旋电压升高 右旋电压下降 高压检测合适后 再将两个高压插头插到变送器的高 压插座上 将变送器送人防爆筒中 拧紧端盖螺栓 在上述操作过程 中 注意防爆筒端盖上 型圈不要脱落 或从端盖的槽中部分滚出 以免影响防爆筒的密封效果 还要注意变送器上的两个绝缘胶圈一定 要套好 已确保变送器与防爆筒良好绝缘 第三 按照 中子料位计放射源装卸方法 装上中子源 拧好源盒盖 此时主机系统显示应正常 第四 换上变送器后 应检验该店的显示结果 空塔时约为 5 塔 内注满水后约为 80 如果相差较大 应该按 中子料位计说明书 上的方法标定 Fs 或 Fk 参数 使显示结果正确 2 某监测点显示为 100 查看相应点的计数率 1 计数率为正常计数 既在 1 100 之间 说明可能是参数被误改了 只要按 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 9 2 计数率在 100 以上 可先检查主机系统 在接口箱后面 将对应着 故障点的 Q9 插头拔下 插到一个正常工作点的 Q9 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 如果显示不正常 说明是塔上测量系 统的故障 一般更换变送器即可解决 3 某监测点显示忽高忽低 不稳定 1 可先更换一下变送器 如果故障仍未排除 应按下述方法更换中 子计数管 判断是否是中子计数管的故障 2 更换中子计数管的方法 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 打开中子计数管防爆桶盖 略微抽出中子计数管 拧下高压插头 取出中子计数管 换上备用的中子计数管 或从端盖的槽中部分滚出 以免影响防爆筒的密封效果 然后 拧紧端盖螺栓 注意中子计数管 上的两个绝缘胶圈一定要套好 以确保中子计数管与防爆筒良好绝缘 按照 中子料位计放射源装卸方法 装上中子源 拧好源盒盖 检 查主机系统显示是否正常 换上中子计数管后 校核该店的显示结果 空塔时约为 5 塔内注 满水后约为 80 如果相差较大 应按 中子料位计说明书 上的方 法标定 Fs 或 Fk 参数 使显示结果正确 4 某监测点显示与实际情况不符 不准确 如果计数率显示不为 0 说明是中子料位计系统的故障 可判断排除主 机系统或探测器的故障 如果计数率显示为 0 了 说明中子料位计系统 是正常的 问题可能是在探测器周围 有含氢介质 一般有两种情况 1 在探测器周围的保温层被除焦水淋湿了 一般是在除焦时 某点的 显示会突然升高 随着生产的进行 塔温逐渐回升 保温层慢慢被烘干 相应点的显示也会逐渐正常 根本解决办法是解决除焦装置的漏水问题 2 在探测器附近焦炭塔内壁上 挂有焦炭 除焦的时候没有除下来 所以该店总有较高的计数 这种情况一般发生在最上点 由于除焦杆提 不上去 造成上点的焦除不干净 调整除焦装置上的限位 使除焦杆能 够到要求位置 将塔壁上的焦除净 问题即可解决 5 主机死机 一般是由机柜内部温度过高引起的 可检查机柜顶部的排风扇 主机后 面的散热风扇是否工作正常 控制室的空调系统是否工作正常 在保证 机柜间内温度低于 25 的情况下 重新启动主机系统 中子料位计会自 行恢复正常工作 第六章第六章 中子料位计监测并指导焦化生产实例说明中子料位计监测并指导焦化生产实例说明 下面以镇海炼化 1 塔2003年4月7日0时至4月8日12时的历史趋势图 图 1 图 5 为例详细说明 10 图中 1 个竖格代表 1 小时 1 个横格代表 20 相对百分密度出焦口法兰处定 义为基准高度 0 米 每塔装三台中子料位计 上弦处为 25 874 米 上料位高度 为 24 米中料位高度为 20 米 下料位高度为 16 米 图 1 中 1 处 约 4 月 7 日 4 点 下料位曲线在此时有一个明显的抬升 相对百分密度超过 8 说明下料位 检测点已检测到稀泡 即 泡沫层上沿此时已到达下料位处 下料位曲线在此之前相对百分密度值为 5 左右 表明在此之前塔内下料位 附近的物料状态为油气 下料位曲线在此之后相对百分密度值逐渐增加 其数值由 8 经30 到 40 表明塔内下料位附近的物料密度在逐渐增加 物料状态由稀泡变为浓泡 此过程 可从图 1 中 1 图 2 3 间的曲线反映出来 图 2 中 2 处 约 4 月 7 日 9 点 45 分 中料位曲线在此时有一个明显的抬升 相对百分密度超过 8 说明中料位 检测点已检测到稀泡 即 泡沫层上沿此时已到达中料位处 中料位曲线在此之前相对百分密度值为 5 左右 表明在此之前塔内中料位附近 的物料状态为油气 中料位曲线在此之后相对百分密度值逐渐增加 表明塔内上料位附近的物料密度 在逐渐增加 由 1 点到 2 点 时间间隔为 5 小时 45 分 泡沫上沿上升了 4 米 由此可 推算泡沫层上沿在此生产周期内的上升速度 故工艺人员可以预测在 2 点后 的某个时刻 泡沫层上沿所在位置 以便指导后续的工艺操作 图 2 中 3 处 约 4 月 7 日 11 点 30 分 下料位曲线在此时又有一个明显的抬升 相对百分密度超过 55 说明下料位检 测点已检测到焦层 中料位曲线显示仍为浓泡沫状态 上料位曲线仍在 5 左右 表明泡沫上沿未达到上料位处 图 3 中 4 处 约 4 月 7 日 17 点 20 分 上料位曲线在此时有一个明显的抬升 相对百分密度超过 8 说明上料位检测 点已检测到稀泡 即 泡沫层上沿此时已到达上料位处 上料位曲线在此之后相对百分密度值逐渐增加 其数值由 8 经 30 到 40 表 明塔内上料位附近的物料密度在逐渐增加 物料状态由稀泡变为浓泡 此过程可 从图 3 中 4 图 3 5 间的曲线反映出来 图 3 中 5 处 约 4 月 7 日 18 点 25 分 此时 从塔顶注入消泡剂 上料位曲线迅速回落至 5 左右 表明塔内上料位附 近已没有泡沫 泡沫层向下压实 中料位曲线有明显抬升 表明中料位附近的物 料密度在增加 此时距 4 处的时间间隔约 1 小时 泡沫上沿在上料位之上 1 米以内 距上弦 处约 1 米 图 3 中 6 处 约 4 月 7 日 23 点 40 分 此时已切塔 停止注油 进行吹扫 中料位泡沫层会回落 5 至 6 期间上料位曲线一直处在 5 左右未再抬升 表明使用消泡剂后泡 沫层上沿一直压在上料位之下 6 至 7 期间中 下料位曲线一直处在 50 以上未再下降 表明中 下料位 附近有焦碳 图 4 中 7 处 约 4 月 8 日 3 点 30 分 3 点 45 分 11 下料位 中料位 上料位曲线依次有一明显抬高 达到 80 表明冷焦水依次到 达各料位 图 4 中 8 处 约 4 月 8 日 7 点 30 分 上料位曲线突然下降至 5 表明冷焦结束已开始放水 水位已下降到上料位之 下 而且上料位附近肯定没有焦碳 图 5 中 9 处 约 4 月 8 日 8 点 30 分 中料位 下料位曲线依次下降到 55 左右 表明冷焦水依次下降到中料位 下料 位之下 而且中料位 下料位附近都有焦碳 图 5 中 10 处 约 4 月 8 日 10 点 50 分 中料位曲线突然下降至 5 表明中料位处切焦已完毕 在此之前中料位曲线有 一小段抬升 表明此时中料位附近有切焦水 图 5 中 11 处 约 4 月 8 日 11 点 20 分 下料位曲线突然下降至 5 表明下料位处切焦已完毕 12 13 14 第七章第七章 中子料位计辐射安全知识中子料位计辐射安全知识 一 辐射防护三原则 1 实践的正当性 2 辐射防护的最优化 3 个人剂量当量限值 用剂量当量限值对个人所受到的照射加以限制 此限制值不包含医疗照射和天然本底 二 辐射防护的措施 中子料位计使用的中子源属密封型放射源 只需考虑外照射的防护 1 距离防护 2 时间防护 3 屏蔽防护 在前两种不达标时 具体可做如下措施 制定放射性作业管理制度 确定专人负责 并制定相关应急预案 加强职工放射知识培训及危害告知 尽量减少人员接触时间 增加 接触距离 安装位置设警示牌 在放射源罐处于开启状态 严禁无关人员近距离接触 维护人员现 场维护时 应遵循 时间 距离 屏蔽 的防护三原则 做好防护工 作 作业时要按规定穿铅防护服 戴防护帽及铅玻璃眼镜 并佩带计 量块 计量块要定期送交放射防护部门进行累计剂量检测 放射作业 现场必须划出一定的范围作为放射作业安全警戒区 30 m 并设置明显 标志和警戒线 必要时设专人看管 严禁无关人员进入放射防护区或 进行交叉作业 作业时间要选择现场人员较少的时段进行 检修时须关闭放射源 若需要拆下 则必须放置于危险品库房 加 强监管 放射源投用前 必须请安全部门检测 确认合格后方可投用 装置操作人员随身佩戴剂量笔 每季度测量一次 确保人员在辐射 量允许范围之内工作 保证职工安全 第八章第八章 中子料位计功能说明中子料位计功能说明 一 依焦炭塔内物料分布特点及控制工艺 量身定做 二 连续检测物料含 密度的变化 准确检测出焦炭塔内油气 泡沫 焦炭和水四种状态 全面了解生焦过程中物料状态及密度的动态分布情况 可考察生产工艺控制参数及油品对生焦发泡过程和焦炭质量的影响 三 准确实测到油气 泡沫 泡沫 焦炭的等多个分界面及变化趋势 类似 对塔内物料进行断层扫描或全息成像 指导节省有效地加入消泡剂的时机 15 四 防止泡沫冒顶 控制油气中焦粉的夹带 确保安全生产 延长装置开 工周期 缩短循环周期 减少空高 提高焦炭塔的利用率 五 对操作者指导操作简单明确 节省消泡剂 确保安全生产 中料位检 测到泡沫层再加入消泡剂 观察上料位泡沫出现的情况决定切塔时机 冷焦 时上料位检测到注水时再执行 改水溢流 操作 六 为管理者及生产工艺人员提供更丰富的信息 通过历史趋势图可观察 到泡沫层 焦炭层何时到达各检测点 层内物料含 H C 密度的变化 了解 油品 辐射量 炉温 线速 压力等参数对泡沫层 油层 焦炭层状态分布 及发泡效果和升焦质量 如弹丸焦 的影响 七 七 观察下料位监测到泡沫层 焦炭层的时间可较早判断本周期内的升焦 速度 泡沫厚度 为提前调整工艺参数提供依据 八 八 结合中 下料位的信息可更准确地了解泡沫层厚度等物料分布情况 观察中料位消掉泡沫又复见泡沫的过程可了解消泡效果 九 九 通过上料位可监测切塔吹扫阶段是否存在焦粉夹带等冲塔现象 十 十 中子反射式工作原理 源活度属国家规定的 IV 类低危险源下限 影响 的范围和强度极小 塔外 1 米处辐射剂量当量率仅为非放射工作区限值的一 半 即使在塔内或脱落的源 1 米处仍小于非放射工作区限值 第九章第九章 结论结论 ZLWJ 98 型中子料位计通过对焦炭塔特定区域内物料含 H 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 据某炼油厂测算 1 个 30 米高的焦炭塔增加 1 5 的效率 即减少 高空 50 厘米 则炼油厂两塔每天可增加纯效益 3 5 万元 按全年正 常运行 330 天计算 则每年可净增效益 1200 万元 两塔安装 6 个中子料位计 只需要一个月左右就可收回投资 使用中子料位计还可以减少阻泡剂用量 降低能耗 延长焦炭塔的使用寿 命 因此 给炼油厂带来的经济效益 社会效益是十分明显的 16 毕业论文声明毕业论文声明 本人郑重声明 所呈交的毕业论文 是本人在论文指导教师的 指导下 独立进行研究工作所取得的成果 论文由本人独立完成 除 文中已经注明引用的内容外 本论文不含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品成果 本人完全了解本声明的法律结果由本人承 担 毕业论文作者 签名 日期 年月日 17 致谢致谢 本论文在欧阳英导师的悉心指导下完成的 导师渊博的专业知识 严谨的治学态度 精益求精的工作作风 诲人不倦的高尚师德 严于律 己 宽以待人的崇高风范 朴实无法 平易近人的人格魅力对本人影响 深远 不仅使本人树立了远大的学习目标 掌握了基本的研究方法 还 使本人明白了许多为人处事的道理 本次论文从选题到完成 每一步都 是在导师的悉心指导下完成的 倾注了导师大量的心血 在此 谨向导 师表示崇高的敬意和衷心的感谢 在写论文的过程中 遇到了很多的问 题 在老师的耐心指导下 问题都