Thiết bị đo mức gamma

Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

TÌM HIỀU THIẾT BỊ ĐO MỨC GAMMA
A.

TỔNG QUAN.

Ngày nay việc sử dụng công nghệ siêu âm, radar không gian trống, radar
sóng dẫn, gamma, điện dung để đo mức chất lỏng, chất rắn đã trở nên phổ biến và
mang lại hiệu quả khá cao trong công nghiệp.
Gamma là một trong những công nghệ hiện đại để đo mức liên tục của chất
lỏng, chất rắn và bài viết này sẽ tìm hiểu về công nghệ thiết bị đo mức Gamma.
1.

Nguyên tắc hoạt động của công nghệ.

Công nghệ này bao gồm hai thành phần: Một nguồn phát tia và bộ thu đặt ở
2 phía của bình chứa (hình 1).

Hình 1:Nguyên lý cấu tạo chung của công nghệ đo mức gamma.

Nhóm 4

Trang

1


Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

Nguồn phát tia có kích thước khá nhỏ so với thiết bị chứa được gắn kết
trong một thiết bị nguồn chứa chì, ở đó chỉ có một ống kính nhỏ có thể mở để điều
khiển các bức xạ gamma theo một hướng. Năng lượng gamma được tạo ra bởi sự
phân rã của một nguồn phóng xạ, thường là cesium-137 hoặc cobalt-60. Năng
lượng gamma này được hấp thụ hoặc bị chặn một phần bởi bất cứ thứ gì giữa nó và
thiết bị thu.
Bộ thu là một buồng ion hóa
- Ở chế độ phát hiện mức ngưỡng, nguồn phát và bộ thu đặt đối
diện nhau ở vị trí ngang mức ngưỡng cần phát hiện, chùm tia
của nguồn phát mảnh gần như song song. Tùy thuộc vào mức
chất lưu cao hơn hay thấp hơn mức ngưỡng mà chùm tia đến bộ
thu sẽ bị suy giảm hoặc không, bộ thu sẽ phát ra tín hiệu tương
ứng với các trạng thái so với mức ngưỡng.
- Ở chế độ đo mức liên tục, nguồn phát phát ra chùm tia với một
góc mở rộng quét lên toàn bộ chiều cao của mức chất lưu cần
kiểm tra và bộ thu. Khi mức chất lưu tăng do sự hấp thụ của
chất lưu tăng, chùm tia đến bộ thu giảm theo. Mức độ suy giảm
của chùm tia bức xạ tỉ lệ với mức chất lưu trong bình chứa.
Trong một ứng dụng cấp liên tục cấp chất lỏng cho bể, ta biết được lượng
mức chất lỏng đã đầy khi phát hiện một lượng rất nhỏ bức xạ ở phía đối diện của
bể nơi đặt máy dò. Lượng bức xạ sẽ tăng lên khi mực chất lỏng trong bể giảm
xuống.
Gamma có thể được sử dụng để đo điểm, liên tục và giao diện. Công nghệ
này cũng được sử dụng cho các phép đo mật độ, nơi các công nghệ khác như lưu
lượng kế Coriolis không phù hợp.
Công nghệ này có thể được sử dụng cho các môi trường khắc nghiệt nhất
bao gồm nhiệt độ cao, phương tiện ăn mòn, áp suất cao, và các vật liệu độc hại

hoặc mài mòn. Hệ thống Gamma được sử dụng cho các lò phản ứng, máy tách và
máy trộn các loại. Nhược điểm chính của công nghệ là các quy định và yêu cầu về
giấy phép mà người sử dụng phải tuân thủ với chất phóng xạ.
2.
a.

Các thiết bị đo mức Gamma.
Thiết bị chứa nguồn FQG61

Cường độ nguồn khác nhau (hoạt động) Có sẵn cho các ứng dụng khác
nhau. Nguồn được cài đặt trong nguồn thùng đựng hàng. Kích thước tổng thể khác
nhau Cung cấp bảo vệ bức xạ tối ưu.
Nhóm 4

Trang

2


Thiết bị đo mức Gamma

Nhóm 4

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

Trang

3

Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

Lĩnh vực áp dụng
•

•
•
•

Được thiết kế để giữ nguồn phóng xạ trong quá trình phát hiện mức điểm
phát xạ, phép đo mức liên tục và đo mật độ. Bức xạ được phát ra gần như
không được tiết lộ theo một hướng và bị giảm đi theo tất cả các hướng khác.
Hoạt động: 137Cs đến 18.5GBq (500mCi), 60Co đến 0.74GBq (20mCi)
Nhiệt độ: Không giới hạn (không xâm lấn, không liên quan)
Áp suất: Không giới hạn (không xâm lấn, không liên quan)

Ưu điểm:
• Mức độ an toàn cao do phân loại cao nhất cho nguồn cung cấp (DIN 25426 /
ISO 2919, thường là phân loại C66646) và thay thế nguồn an toàn, dễ dàng.
• Đo lường đáng tin cậy do trọng lượng nhẹ và thiết kế gần như hình cầu cung
cấp khả năng sàng lọc tối ưu.
• Thiết bị nhỏ gọn, dễ lắp đặt với khả năng có nhiều góc phát xạ để thích ứng
tối ưu với ứng dụng.
• Bật / tắt bật / tắt bằng tay hoặc bằng khí nén, ổ khóa, khóa xi lanh hoặc chốt
khóa để định vị vị trí chuyển đổi.
• Chuyển đổi trạng thái dễ dàng được nhận dạng.
b. Bộ điều chế Gamma FHG65
Để loại bỏ hiệu quả nền và bức xạ không liên quan (ví dụ: từ việc kiểm tra vật

liệu không phá hủy). Các Gammapilot M có thể riêng biệt hữu ích,các tín hiệu từ

Nhóm 4

Trang

4


Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

bức xạ ký sinh bởi phóng xạ điều chế. Sự tách biệt này cho phép đo đạc, do đó tăng
sự sẵn có của nhà máy và sự an toàn của các phép đo.

Lĩnh vực áp dụng
•

•
•

Cải thiện các kết quả đo lường của phép đo phóng xạ thông qua việc ngăn
chặn hiệu quả bức xạ nền và bức xạ không liên quan (ví dụ từ kiểm tra vật
liệu không phá hủy) tại Gammapilot FMG60.
Nhiệt độ: Không giới hạn (không xâm lấn, không liên quan)
Áp suất: Không giới hạn (không xâm lấn, không liên quan)

Ưu điểm:
• Không bị cản trở khi đo với Gammapilot FMG60 trong trường hợp bức xạ

can thiệp từ việc kiểm tra vật liệu không phá hủy đến 50μsv / h hoặc bức xạ
nền dao động
• Hệ thống an toàn nhất nhờ các tín hiệu đo an toàn
• Các phép đo tiếp tục làm tăng tính sẵn có và độ tin cậy của nhà máy
• Chi phí hiệu quả hệ thống mà không yêu cầu bảo trì
• Dễ dàng lắp đặt kết hợp với các thùng chứa nguồn FQG61 / 62
• Tích hợp dễ dàng vào các hệ thống hiện có và hoạt động nhanh
c.

Gammapilot M FMG60

Khái niệm truyền biến với pha lê NaI hoặc nhựa trong có độ dài khác nhau đảm
bảo tối ưu thích ứng với các ứng dụng cá nhân. Máy phát chứa một bộ làm sáo,
Photomultiplier và đơn vị chuyển đổi.

Nhóm 4

Trang

5


Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

Lĩnh vực áp dụng
•

•

•
•

Đối với chất lỏng, chất rắn, chất bôi trơn hoặc bùn vv .. Các điều kiện đo cực
đoan, ví dụ: Ăn mòn, độc, mài mòn cho tất cả các loại tàu chế biến, ví dụ:
Lò phản ứng, nồi hấp, máy tách, bể axit, máy trộn, lốc xoáy, lò nung chén.
Cũng áp dụng cho các ứng dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm mà
không có yêu cầu bổ sung hoặc phê duyệt.
Nhiệt độ: Không giới hạn (không xâm lấn)
Áp suất: Không giới hạn (không xâm lấn)
Giấy chứng nhận bảo vệ bùng nổ quốc tế, phòng chống tràn qua WHG

Ưu điểm:
Nhóm 4

Trang

6


Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

• Máy phát nhỏ gọn đa chức năng: Một dụng cụ cho tất cả các nhiệm vụ đo
lường dẫn đến tiết kiệm chi phí trong các bộ phận phụ tùng và bảo trì

• Phê duyệt SIL2 / 3 theo IEC 61508 để phát hiện mức điểm
• Khả năng sẵn có, độ tin cậy và tính an toàn cao nhất, ngay cả trong điều kiện
khắc nghiệt và quá trình

• Độ nhạy và độ chính xác cao nhất với liều thấp nhất (nguyên lý ALARA)
• Nhà ở nhôm hoặc thép không gỉ 316L cho các ứng dụng nặng
• 4 đến 20mA đầu ra cho hội nhập nhà máy đơn giản
Gammapilot M FMG60
1. Giới thiệu chung
Máy phát tín hiệu nhỏ gọn cho phép phát hiện giới hạn mức độ không tiếp
xúc (kể cả thiết bị bảo vệ), đo giao diện và mật độ; Thích hợp cho các khu vực
nguy hiểm.
B.

Ứng dụng:
• Đo liên tục, không tiếp xúc trong chất lỏng, chất rắn, chất
pha loãng hoặc bùn vv
• Ứng dụng trong các điều kiện khắc nghiệt,
ví dụ. Áp suất cao, nhiệt độ cao, ăn mòn, độc tính, mài mòn.
• Tất cả các loại tàu chế biến, ví dụ: Lò phản ứng, nồi hấp,
máy tách, bể axit, máy trộn, lốc xoáy, lò nung chồi.
• Ứng dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm mà không
có yêu cầu bổ sung hoặc phê duyệt.
• Tích hợp hệ thống thông qua
- HART
- PROFIBUS PA
- FOUNDATION Fieldbus
• Sử dụng trong các chức năng an toàn tối đa. Cấp độ
Ưu điểm:
• Máy phát nhỏ gọn: một dụng cụ cho tất cả các nhiệm vụ đo
• Độ sẵn sàng, độ tin cậy và tính an toàn cao nhất, ngay cả đối
với các quy trình quá độ và điều kiện môi trường xung quanh
• Độ nhạy và độ chính xác cao nhất với liều thấp nhất (nguyên lý ALARA)

Nhóm 4

Trang

7


Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

• Điều chỉnh tối ưu cho ứng dụng tương ứng thông qua nhiều loại máy dò:
- máy dò điểm
- máy dò que có chiều dài khác nhau
• Ex d, Ex e hoặc Ex i đầu ra hiện tại để tích hợp nhà máy đơn giản
• Nhà thép không gỉ 316L cho các ứng dụng nặng
• Phù hợp SIL2 / 3 theo IEC 61508 cho tối đa Cấp độ
• phê duyệt WHG
• Nhiệt độ bù cho phép đo mật độ
• Phát hiện Gammagraphy
• Dễ dàng thực hiện theo hướng dẫn tại chỗ thông qua màn hình hiển thị văn bản
bốn dòng
Dễ dàng vận hành, tài liệu và bảo trì / chẩn đoán với chương trình vận hành
2.

Thông số đầu vào.

Biến đo được Gammapilot M đo tốc độ xung (số lần đếm trên giây). Tỷ lệ
này tỷ lệ với cường độ bức xạ tại máy dò. Từ tỷ lệ này, Gammapilot M tính giá trị
đo mong muốn:

• Giới hạn cấp (0% = "đường dẫn bức xạ miễn phí", 100% = "đường dẫn bức xạ
được bảo vệ")
• Cấp (%)
• Vị trí của giao diện (tính bằng%)
• Mật độ (đơn vị lựa chọn)
• Nồng độ (đơn vị lựa chọn)
Tốc độ xung:
• Tối đa 45000 c / s cho mỗi đơn vị
• Tối đa 65.000 c / s cascade
Độ nhạy
Độ nhạy xác định, tốc độ xung phát sinh từ tỷ lệ liều cục bộ là 1 µSv / h. Độ nhạy
phụ thuộc vào các thông số sau:
• Loại sét đánh
• Dải đo
• Đồng vị ứng dụng
Dải đo
[mm]

Nhóm 4

Độ nhạy cho
137
Cs
[(c/s)/(µSv/h)]

Độ nhạy cho
60
Co
[(c/s)/(µSv/h)]
Trang

8


Thiết bị đo mức Gamma
NaI

PVT

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

50

1250

350

200

2000

1000

400

4000

2000

800

8000

4000

1200

12000

6000

1600

16000

8000

2000

20000

10000

Tốc độ xung tiêu chuẩn
Một điểm đo phóng xạ phải được thiết kế sao cho tỷ lệ xung sau đây đạt
được:
Đo mức (tại bình rỗng)
• 2500 c / s cho 137Cs
• 5000 c / s cho 60Co
Phát hiện giới hạn mức (ở đường đi bức xạ tự do)

• 1000 c / s cho 137Cs
• 2000 c / s cho 60Co
Chú ý
Ngay cả khi tỷ lệ xung cao hơn hoặc thấp hơn các giá trị được chỉ định thì
giá trị đo lường vẫn có thể đáng tin cậy.
Phạm vi đo
Các máy phát có sẵn với một phạm vi đo lên đến 2 m.
Để mở rộng phạm vi đo, một số lượng tùy ý của truyền có thể được kết nối
trong loạt (chế độ cascading). Bộ truyền đầu tiên của chuỗi được định nghĩa là "
Master ", các máy phát tiếp tiếp theo là " Slaves". Bộ truyền cuối cùng của chuỗi
được định nghĩa là "End-Slave".
" Master " phải được hiệu chuẩn.
Nhóm 4

Trang

9


Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

(a)
(d)

(c)
(b)

4...20 mA+HART

PA / FF

(a): Một Gammapilot M đủ để đo phạm vi lên đến 2 m, Đối với phạm vi đo lớn hơn
như nhiều Gammapilot M theo yêu cầu có thể được kết nối (chế độ cascading).
Theo cài đặt phần mềm, chúng được định nghĩa là (b): Master, (c): Slave (s) hoặc
(d): End Slave.
Phát hiện mức giới hạn
Đối với phát hiện giới hạn cấp, phạm vi đo lường thực tế là punctiform. Nó được
xác định bởi độ dày của chất làm sương (khoảng 40 mm).

Điều kiện / điều kiện tiên quyết cho các ứng dụng trong hoạt động an toàn
Xem sách hướng dẫn sử dụng an toàn chức năng SD230 / F / 00 / en.
Nhóm 4

Trang

10


Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

Đo mật độ
Đối với phép đo mật độ, phạm vi đo được xác định bởi người sử dụng.

Nhiệt độ đầu vào (PT 100) để đo mật độ
Để bù lại ảnh hưởng của nhiệt độ lên các phép đo mật độ, một cảm biến nhiệt độ
PT 100 (kết nối 4 dây) có thể được nối.

• Dải đo: -40 ° C đến 200 ° C
• Độ chính xác: ± 1 K
Thông số đầu ra
Tín hiệu ra
• 4 đến 20 mA (hoạt động) với giao thức HART, max Tải 500 ∧
• PROFIBUS PA
• FOUNDATION Fieldbus (FF)
• xung cho chế độ cascading
Giao diện bus hiện tại không an toàn và giao diện bus đảm bảo sự cách ly
điện cực bổ sung tối đa 253 VAC.
b. Lỗi báo lỗi
Lỗi xuất hiện trong quá trình vận hành hoặc vận hành được báo hiệu theo
cách sau:
• Ký hiệu lỗi, mã lỗi và mô tả lỗi trên màn hình hiển thị và môđun thao tác
• Ngõ ra hiện tại, có thể cấu hình được (chức năng "xuất cảnh báo động" (* 20)):
- MAX, 110%, 22 mA
- MIN, -10%, 3,6 mA
- HOLD (giá trị cuối cùng được giữ)
- giá trị người dùng cụ thể
Tải
• Max. Tải: 500 ∧
• Tải tối thiểu cho truyền thông HART: 250 ∧
Giảm chấn đầu ra: Tự do lựa chọn từ 1 đến 999 s
3.
a.

4.
Nhóm 4

Năng lượng cung cấp

Trang

11


Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

Điện áp cung cấp
• 90 đến 253 VAC; 50/60 Hz
• 18 đến 36 VDC; Bảo vệ một lần nữa đảo ngược cực
Bộ dò đảm bảo an toàn cách ly điện cực tối đa 253 VAC giữa mạch cung
cấp điện và tất cả các mạch dò khác.
Điện năng tiêu thụ
• Nguồn AC: xấp xỉ 8,5 VA
• Nguồn DC: khoảng 3,5 W
Cấp điện áp:
• II
• Nguồn cung cấp và đầu ra tín hiệu được galvanically cách biệt với nhau.
Lớp bảo vệ: 1
Cân bằng tiềm năng
Thiết bị phải được đưa vào hệ thống cân bằng tiềm năng địa phương.
Bộ chuyển đổi ToF FXA291
Bộ chuyển đổi ToF FXA291 kết nối Commubox FXA291 với Gammapilot
M bằng cổng USB của máy tính hoặc máy tính xách tay.
5.

Kết nối với máy:
Nhóm 4

Trang

12


Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

Điều kiện lắp đặt.
Điều kiện lắp đặt để đo mức
• Đối với các phép đo mức, Gammapilot M được gắn theo chiều dọc; Nếu
có thể, đầu dò cần hướng xuống dưới.
• Góc xuất cảnh của thùng chứa nguồn phải chính xác được canh lề với dải
đo của Gammapilot M. Quan sát các dấu hiệu phạm vi đo của Gammapilot M.
• Ở chế độ cascading không có khoảng trống nào nên xảy ra giữa các dải
đo của gammapilot M.
• Hộp chứa nguồn và hộp Gammapilot M phải được gắn gần với tàu càng
tốt. Bất kỳ quyền truy cập vào chùm tia phải bị chặn để không có người hoặc một
phần cơ thể của họ (tay, cánh tay, đầu) vào khu vực của chùm.
• Để mở rộng tuổi thọ, Gammapilot M nên được bảo vệ chống lại ánh nắng
trực tiếp. Nếu cần thiết, nên áp dụng một vỏ bảo vệ.
• Nên sử dụng thiết bị gắn FHG60 (xem chương "Phụ kiện") hoặc một
thiết bị gắn tương đương để buộc mô hình Gammapilot M.
Thiết bị gắn phải được cài đặt theo một cách sao cho nó có thể chịu được trọng
lượng của Gammapilot M3) trong mọi điều kiện hoạt động (ví dụ: rung động).
6.

Nhóm 4

Trang

13


Thiết bị đo mức Gamma

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

1: xi lanh dọc; Các Gammapilot M được gắn theo chiều dọc với đầu dò hướng
xuống; Tia gamma được sắp xếp theo dải đo. 2: Cascading của nhiều Gammapilot
M; Không có khoảng cách giữa các dải đo. 3: Thùng khoang hình nón (ở đây có
nắp che nắng); 4: xi lanh ngang (ở đây có nắp che nắng); 5: Sai: Gammapilot M
gắn trong lớp cách điện của bể; 6: Phải: Loại bỏ lớp cách nhiệt bể chứa cho
Gammapilot M; 7: Hỗ trợ.

Nhóm 4

Trang

14


Thiết bị đo mức Gamma

Nhóm 4

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

Trang

15


Thiết bị đo mức Gamma

Nhóm 4

Giáo viên hướng dẫn: Võ Quang Vinh

Trang

16