ZLWJ-98中子料位计使用说明

ZLWJ－98型中子料位计使用说明

一、性能介绍

本仪器由北京巨源华海核仪表有限公司生产，为反向散射式中子料位计（中子氢密度计）。主要用于监测焦炭塔内特定高度上的物料密度状态——气体、泡沫、焦炭或水，并在塔底注油起始信号配合下推算泡沫层上沿实时高度，从而为实现焦化生产的实时在线控制提供信息。

该仪器由中子源、高效慢中子探测器及变送器组成。所用中子源为50毫居镅－铍（241Am－9Be）中子源，发出的快中子产额通常为1.1×105中子/秒，4π方向均布；快中子与氢原子核相互作用，发生弹性散射并被“慢化”为低能量的慢中子或热中子，而使用的慢中子探测器只对慢中子或热中子灵敏，却对快中子则基本无作用。

二、工作原理

把中子源、高效慢中子探测器及变送器组装在一起，并安装在被测装置壁外特定高度上。中子源发出的快中子能够穿透被测装置外壁，并与装置内部的各种原子核发生相互作用，有一定几率被慢化，然后，再有一定几率反散射到被测装置壁外，被安装在壁外的慢中子探测器接受。反射到达探测器的慢中子通量φ，在特定条件下与装置内氢原子核的密度成正比关系，也就是装置内氢原子核的密度越大，产生的慢中子通量也越多，因而通过探测慢中子通量就能判断装置内部含氢物料密度的大小。探测器输出的信号经变送器转换为频率信号由特种五芯双屏蔽电缆传送至中子主机系统再进行处理。

三、系统构成

以1炉2塔用ZLWJ－98型中子料位计为例进行说明，其系统方块图如下。若2炉4塔则图中设备×2（工控PC除外）。

四、主要技术指标

包括：

——有效测定焦炭塔内检测点处物料状态（油气、稀泡沫、浓泡沫、焦炭或水），塔内物料的密度分辨率≤2％，能显示不同种类物料密度的变化及物料各分界面的上升趋势；

——塔内物料密度突变的响应速度≤10s；

——对每个检测点仪器输出一个4～20mA电流，正比于物料百分密度。另外，对每座焦炭塔另输出一个4～20mA电流正比于塔内泡沫层上沿实时高度，此电流信号为非隔离输出的自供电二线制电流环方式，即接收端DCS卡件上的250Ω电阻应为不共地的浮动负载。最高检测点通过DCS系统可设置密度超限报警；

——中子及相关辐射总剂量符合国家标准GB4792－84、GBZ125－2002。距中子源点≥1米处的总剂量当量＜2.5微希/h；

——探测器及变送器满足防爆要求。防爆等级为dⅡBT4，防尘防水防护级别为IP65，且双屏蔽系统具有较强的抗干扰能力；

——系统供电要求：220V AC，UPS供电，不小于5A。

五、中子料位计的使用

1、界面介绍

1）在工作界面中显示各检测点的相对百分密度数值及相应的物料状态文字提示。

2）在工作界面中显示相对百分密度值的历史记录曲线。

3）在工作界面中显示各生产塔塔内泡沫层上沿所处位置的高度数值及棒状图。

4）在定标界面中显示各检测点的计数率值并可定标。

5）工作界面与定标界面通过鼠标单击提示块可切换。

6）汉化人机交互方式修改参数。

2、输出电流的量程与定义

1）塔内物料相对百分密度为0％时，系统输出电流为4mA；相对百分密度为100%时，系统输出电流为20mA。

2）以空塔状态和注水状态为焦炭塔的两个基准状态，用于系统的校验和标定。为区分故障及观测方便，当测量点塔内为气体时系统设定显示相对百分密度为（5＋2）%，塔内为水时，显示相对百分密度为（80＋2）％。

3）泡沫上沿在出焦口法兰处，高度为0时，输出电流为4mA；泡沫上沿在塔体上弦处，高度为H 米，输出电流为20mA。

3、参数定义

4、历史趋势图对应的塔内工艺状况

历史趋势图中各条曲线记录的是相应检测点处塔内物料相对百分密度的变化，由此可以掌握并预测塔内工艺状况，做出相应判断。

1）稀泡、浓泡、焦炭、水何时到达测量点；

2）泡沫上沿上升速度的推算；

3）放水后测量点处是否有焦炭，此点何时切焦；

4）切塔时泡沫上沿预计到达的高度；

5）消泡剂注入的效果。

六、中子料位计监测并指导焦化生产的情况说明

1、焦化生产工艺需解决的问题

主要有：

——生产的安全性。即防止泡沫从焦炭塔顶油气出口溢出；

——在固定时间内尽可能大地提高处理量，提高焦化塔利用率；

——及时了解塔内物料状态的变化，是稀泡沫、浓泡沫还是焦层；

——加入消泡剂的时间，以便控制泡沫层的高度；

——根据油品实际情况调整进料量。

2、中子料位计可以实现的功能

包括：

——能有效地反映出塔内感兴趣区处（检测点附近）物料密度的连续变化，给出此区域内物料是稀泡、浓泡、焦炭还是水的状态提示；

——给出泡沫层上沿高度位置报警；

——根据从历史趋势图中看到的稀泡、浓泡、焦炭、水到达测量点的时间，分析出物料密度的梯度变化规律、泡沫层上升速度及泡沫层的厚度；

——由泡沫层达到中料位、上料位的时间及密度变化情况，结合油品和处理量的情况，指导加入消泡剂的时间，观察消泡效果，同时能为工艺人员作出减量或切塔提供依据。

七、中子料位计监测位置的选择

一座焦炭塔一般选择三个检测点，设置原则如下：

——上料位：设在上弦以下2～4米处，作为上限报警点。依据此点物料密度值的变化情况，决定加入消泡剂的最晚时机或合适的切塔时间；

——中料位：设在上料位以下3～5米处，大处理量时焦层到达的位置。可依据此点物料密度值的变化情况，决定加入消泡剂的起始时机；

——下料位：设在中料位以下3～5米处，作为泡沫层上沿高度预报的初次校正点。通过此点的密度值的变化，可了解本生产周期内各层物料密度状态及界面的变化规律，稀泡层厚度等信息，为指导后续工艺操作提供依据。

八、中子料位计的辐射剂量

1、剂量当量的概念

剂量当量是为统一度量各种射线对人体的影响程度而采用的物理量，即不同的射线经一定比例的修正，使其与γ射线对人体产生相同作用所需剂量相当的量。

2、辐射容许剂量

辐射工作人员的剂量当量限值：50毫希/年；公众（非放射性工作人员）中个人的剂量限值：5毫希/年。

3、中子料位计中子源周围剂量当量

50毫居镅－铍中子源距源点100厘米远处中子剂量当量率为：H＝1.6微希/时。如果在距中子源点100厘米处工作2000小时/年，则全年接受的中子辐射剂量当量为：H0＝1.6×2000＝3.2（毫希/年）。相当于国家标准规定的放射性工作人员年剂量当量限值的1/15，公众中个人的剂量当量的2/3。

九、中子料位计与γ射线连续料位计的比较

1、测量本质不同

中子料位计是针对焦炭塔内物料分布状况专门研制的，它利用探测器周围物料含氢元素的密度变化，准确区分出检测点附近物料的状态：稀泡沫、浓泡沫、焦炭和水。

γ射线连续料位计测量的是塔身一侧点源与另一侧的线接收器之间塔内部扇型区域的物料总密度的变化，并依此给出料位指示。若扇型区域内同样高度的物料，密度不同，则会给出不同的料位，因此，它无法准确区分稀泡沫、浓泡沫和焦炭。

2、给出的信息不同

中子料位计能给出料位/界面综合信息，显示不同物料密度及其界面的变化趋势。γ射线连续料位计只能给出扇型区域内易被物料密度影响的不准确料位指示，无法给出界面准确位置。

3、应用场所不同

中子料位计是专为焦炭塔设计的，适用于焦炭塔内物料变化的工艺状况；γ射线连续料位计适用于两相物料密度稳定且界面分层清晰的工艺状况。

4、标定的条件不同

中子料位计利用焦炭塔空塔状态和注满冷焦水状态进行标定，而γ射线连续料位计却无法获得稳定密度情况下满量程的标定条件。

5、放射源对周围环境的影响不同

中子料位计使用的镅－铍中子源，活度为50毫居。在无屏蔽状态下，距源点100厘米处其辐射剂量当量率为1.6uSv/h，一年中在此处停留2000小时，接受总剂量仅为3.2mSv，小于国标规定的5mSv 限制值。

γ射线连续料位计使用的是活度为500毫居至2000毫居的铯源，使用时必须有屏蔽铅罐，工作时铅罐露出一个窄开口，射线呈扇型穿透塔体，塔里扇面内剂量当量率极高。在铅罐100厘米处（反散射影响）或探测器侧（空塔时）其剂量当量率大于2.5uSv/h，因此需要防护的范围更大。

中子料位计检维修作业安全管理规定

为保障从事中子料位计检维修作业人员的身体健康，防止放射事故发生，依据《中华人民共和国放射性同位素与射线装置放射防护条例》、《放射工作卫生防护管理办法》和《放射工作人员健康管理规定》，制定以下规定。

1、放射工作人员上岗前，必须接受放射防护培训，取得《放射工作人员证.》，方可从事中子料位计的仪表检维修及测试作业。

2、检维修及测试作业仅限于料位计的变送器的电路板、DCS工作界面，不得拆卸中子源。中子源的安装、拆卸由生产厂家负责。

3、检维修作业前，工作人员必须严格执行国家及塔河分公司相关的放射防护管理规定，佩戴个人剂量仪，穿戴防护背心、围裙、手套和防护眼镜。

4、作业时必须办理特殊作业许可证，实行“两人工作制”，并在生产装置派人监护下进行。

5、作业过程中应将料位计变送器的定位机构拨到OFF（关闭）位置；作业完仪表投用时，再将定位机构拨到ON（开启）位置。

6、个人剂量仪显示超标或剂量超标报警器发出报警信号时，工作人员应撤离工作现场，设立警戒区，悬挂警告标识，并将情况汇报相关部门。

7、因火灾、爆炸或其它事故有可能危及料位计正常运行时，工作人员应立即将情况告知所属单位负责人，采取相应措施对料位计进行保护，避免事态的恶化。

8、作业时，发生工作人员受超标照射，应立即将受照射人员送指定的医疗机构救治或进行医学观察。

9、焦炭塔因设备故障须入塔进行检修或检查时，由公司安全部门联系生产厂家对料位计进行拆卸，并妥善封存在专用的中子源罐中，存放在专用仓库。同时，联系当地卫生行政部门对现场剂量进行检测。

10、放射工作人员主管单位应定期组织检维修人员到指定的医疗机构进行健康检查，建立个人剂量档案。工作人员的剂量当量限值为50毫希/年，超过该剂量当量须接受个人剂量监测。

中子料位计发生放射事故的应急处理预案

塔河分公司焦化装置4个焦炭塔共安装中子料位计12台，每个塔安装3台，安装高度分别为4900mm、16900mm、20000mm。使用的中子料位计由北京巨源华海核仪表有限公司生产，型号为ZLWJ－98型，中子源为50毫居镅－铍（241Am－9Be）中子源。

中子源发出的中子射线对人体能造成伤害，对环境能产生放射污染，但因工作需要，操作、维护、管理人员在生产过程中常常需靠近或接触中子源点，同时，火灾、爆炸等事故的发生往往危及中子料位计的安全使用，而丢失中子源更会造成严重的社会危害，因此，加强放射源的管理，强化员工的个体防护意识，制定事故状态下的应急处理程序是预防放射事故发生的最根本途径。

1 制定预案的目的

保障员工的身体健康，提高事故状态下各部门协同作战的快速处置能力，控制风险，最大限度地减少人员伤亡，降低社会影响，防止环境污染。

2 射线对人体的损伤效应

凡能引起物质电离的各种放射称为电离辐射。241Am－9Be中子源是目前石油化工企业生产中常用的放射性同位素之一，用于检测焦炭塔的生焦高度，但由于发出的射线对人体有损害作用，若防护措施不当，易引起放射性疾病或对环境造成污染。对人体的损伤主要有：

——急性放射病。人体一次受剂量外照射时，可出现头晕、乏力、失明、食欲减退等症状，继而出现造血系统损伤，当受照剂量达3Gy可至生命危险。

——慢性放射病。人体较长期地受到超容许剂量的电离辐射可引起慢性病变，表现为神经衰弱症，牙龈、皮肤、粘膜出血等，并伴有白血胞减少。

——皮肤损伤。人体受照剂量超过5～10Gy时，可出现脱发、红斑、水疱、溃疡、坏死等局部皮肤病损，长期接触者表现为皮肤粗糙、皲裂、角化过度，或久治不愈的溃疡。此外，还可引起白内障、血液病等。

3 管理与应急处理机构、职责

3.1管理与应急处理结构

组长：车间主任

副组长：工艺副主任、设备副主任

成员：安全工程师（员）、工艺技术员、设备技术员、班组长、岗位操作员

3.2职责

3.2.1组长：负责组织制定中子料位计的检查、管理制度，监督落实现场防护措施，审批有关料位计维护作业票证，发生放射事故时负责现场指挥并及时上报和配合事故调查。

3.2.2副组长：协助组长开展工作，组长不在时代行管理权、指挥权；从工艺、设备角度出发，强化工艺管理、设备维护，避免因火灾、爆炸事故危及中子料位计安全运行。

3.2.3安全工程师（员）：建立健全中子料位计台帐、管理制度，检查并落实防电离辐射措施；发生放射事故时，负责现场警戒和标识，参与事故调查。

3.2.4工艺、设备技术员：监督班组检查制度的落实，根据DCS中中子料位计显示状态及时调整工艺操作，协助班组处理异常事故。

3.2.5班长：监督本班组岗位人员按时对现场中子料位计的完好情况进行检查，并交接班；事故状态下配合车间采取预防措施。

3.2.6岗位操作员：按时对现场中子料位计的完好状况进行检查，并在交接班日志中注明；发现异常情况及时汇报，检维修时有责任引导维护人员到指定地点并监督检维修过程；事故状态下配合班组、车间采取安全措施。

4 预防放射事故发生的措施

4.1现场设置防电离辐射围栏，确定安全距离，悬挂警示标志。

4.2建立中子料位计管理机构，制定管理制度，确定岗位日常检查频次，规定注意事项。

4.3装置投产或停工检修、检查焦炭塔时，及时联系生产厂家负责安装、拆卸，并存放在专用库房和封存在铅罐中。

4.4投用（竣工验收）前或正常生产过程中及时联系自治区卫生行政部门进行放射防护效果评价和定期的现场剂量检测，并将监测结果告知仪表维护单位和管辖单位。

4.5中子料位计仪表部分进行检维修时办理作业许可证，维护人员须着防护用品、佩戴个人剂量仪和报警式剂量仪。按照卫生部《放射工作人员健康管理规定》对从事放射工作的人员定期进行健康检查，并建立个人剂量档案。

4.6生产过程中，车间、班组、岗位应按照相关管理制度对中子料位计的安全状况进行检查，并作为交接班的一项内容。检查频次为：车间1次/天，班组1次/班，岗位4次/班。

4.7停工检修时，若中子料位计不拆卸，车间应将其作为安全保卫的重要部位，派专人监护。

4.8装置发生火灾、爆炸等事故时，应以保护中子料位计的安全为原则，积极采取相应措施，阻止火灾的靠近或爆炸的冲击。

4.9出现现场剂量超标，车间、公司应及时采取隔离措施，并逐级汇报主管部门。

4.10加强员工的防护意识教育，成立放射事故处理应急机制，并定期组织员工进行事故预案演练。

5 放射事故应急处理程序

5.1超剂量照射事故的处理

5.1.1发生人体受超剂量照射事故时，车间应立即将病人安置在安静、通风良好的地方等候救治，派专人护理，并向公司调度、安全部门汇报。同时，划定安全隔离区。

5.1.2安全部门接到通报后，迅速联系当地卫生行政部门，将受照人员送到指定的医疗机构进行医学检查或救治。另外，安排同岗位的其它人员进行健康检查。

5.1.3安全部门联系指定的监测机构对现场剂量进行检测。

5.1.4确属中子料位计本身故障，联系厂家进行处理，直至检测现场剂量符合安全要求。

5.2放射污染事故的处理

5.2.1立即撤离有关人员，封锁现场；切断一切可能扩大污染范围的环节，严防食物、水资源污染。

5.2.2对可能受到放射损伤的人员，立即采取暂时隔离，并送至指定的医疗机构进行救治。

5.2.3安全部门迅速联系指定的监测机构对现场开展检测并清楚污染，现场污染未达到安全水平前，不得解除封锁。

5.3放射源丢失（被盗）事故处理

5.3.1现象：DCS显示的焦炭塔料位反常或无显示，现场安装中子料位计的部位无仪器设备或出现松动、脱落迹象。

5.3.2处理：

——发现人员立即将情况汇报班组、车间，车间迅速汇报公司主管部门，同时封锁事故现场，严禁无关人员出入；

——公司安全部门将丢失（被盗）情况电话告知省市卫生、公安行政部门和集团公司安全环保局，请求调查、侦破和对现场受照剂量进行估算；

——公司、车间应积极配合相关部门开展工作，提供相应的事故信息；

——发现丢失（被盗）中子源或疑似中子源的不明物体，应立即将情况汇报事故调查组，并设立禁区、保持安全距离100m以上，绝不能擅自接触。

5.4报告程序

发生放射事故，个人、单位、公司应按照“逐级上报”的原则迅速汇报相关部门，绝对不允许迟报或隐瞒不报。报告程序为：

公司领导事故现场指挥救援车间）仪表维护单位

发现者保卫科事故现场警戒

集团公司安全环保局

班长安全环保科

省市卫生部门现场剂量测试和救治

省市公安部门现场收集证据和事故侦破