اندازه‌گیری سطح رابط هسته‌ای ، محدودیت‌ها، نصب و کالیبراسیون

اندازه‌گیری سطح رابط هسته‌ای :

اصل اندازه گیری نوکلئونی بر پایه تضعیف تابش گاما در هنگام نفوذ به مواد است.

ایزوتوپ رادیواکتیو (منبع گاما) در یک محفظه نصب شده است که به آن محافظ نیز می گویند، که تابش را فقط در یک جهت ساطع می کند.

محفظه منبع و فرستنده ای که تشعشع را تشخیص می دهد معمولاً در طرف مقابل یک کشتی یا لوله نصب می شوند.

تابش ساطعی (به عنوان مثال پرتوهای گاما) از دیواره رگ و محیط موجود در ظرف عبور می کند.

اثر اندازه گیری واقعی از جذب تابش توسط محیط حاصل می شود.

هوشمند فرستنده سطح، چگالی یا غلظت محیط را از تابش دریافتی محاسبه می کند.

هر چه سطح یا چگالی محیط در کشتی بیشتر باشد، شدت تابش دریافتی کمتر است.

در اندازه گیری های مرسوم سطح و چگالی معمولاً از ۱۳۷ سزیم و ۶۰ کبالت استفاده می شود. آمریکیوم ۲۴۱ یا کوریم ۲۴۴ ممکن است برای اندازه‌گیری عناصر سنگین در محیطی متشکل از عناصر سبک‌تر استفاده شود.

اندازه گیری مداوم سطح/جذب کامل

در این اصل اندازه گیری، تابش به طور کامل جذب می شود. تفاوت تابش بین منبع و آشکارساز با توجه به تصویر سطح متفاوت است. فعالیت تشعشع از ضربان نبض دریافتی محاسبه می شود.

معمولاً نرخ پالس (سطح تابش) در سطح ۱۰۰٪ صفر است، به این معنی که پرتوهای گاما به طور کامل توسط محیط جذب می شوند (جذب کامل). به عنوان مثال، در ۵۰٪ از سطح برد کامل، تنها قسمت بالایی آشکارساز تابش را دریافت می کند. در نتیجه ضربان نبض افزایش می یابد.

شکل – فرآیند تغییر چگالی متوسط ​​تأثیری بر نشانگر سطح (جذب کامل) ندارد

اندازه گیری رابط

در نوکلئونیکی، منبع ممکن است در یک لوله فرورفتگی محصور با یک کابل پسوند قرار داده شود که هرگونه تماس منبع با رسانه را حذف می‌کند.

بسته به محدوده اندازه گیری و کاربرد، یک یا چند آشکارساز در قسمت بیرونی کشتی نصب می شود.

فرستنده هوشمند چگالی متوسط ​​محیط بین منبع و آشکارساز را از تابش دریافتی اندازه گیری می کند.

از این مقدار چگالی می توان یک رابطه مستقیم با لایه رابط بدست آورد.

کلاس

شکل – اصل اندازه گیری رابط هسته ای

نمایه چگالی

دقیق ترین اطلاعات در مورد لایه امولسیون روغن/آب توسط یک محلول آشکارساز چندگانه، به اصطلاح پروفایل، به دست می آید.

چندین فرستنده روی رگ روی دیواره رگ یا داخل رگ چیده می شوند.

هر آشکارساز یک تصویر جذبی از چگالی را اندازه گیری می کند.

محدوده اندازه گیری به مناطق تقسیم می شود و یک مقدار چگالی قابل اعمال برای هر منطقه محاسبه می شود.

تصویر چگالی از طریق یک الگوریتم تجزیه و تحلیل می شود و به صورت بصری بر روی مانیتور ارائه می شود.

شکل – اصل نمایه چگالی نوکلئونی

محدودیت ها

در بسیاری از کشورها، استفاده از سیستم های نوکلئونی به دلیل خطرات احتمالی برای پرسنل، نیازمند داشتن مجوز است. برای اینکه مطابق با مقررات محلی، ایالتی و فدرال باشد، ممکن است به کار کاغذی گسترده ای نیاز باشد. نصب در سطح محلی، ایالتی و فدرال تنظیم می شود. گاهی اوقات یک آزمایش پاک کردن دوره ای باید انجام شود.

مقررات دولتی ممکن است مستلزم انتصاب یک افسر ایمنی تشعشعات باشد که مسئول اجرای مقررات در سایت مالک است، از جمله بازرسی‌های دوره‌ای و آزمایش‌های تمام سنج‌های هسته‌ای.

بسته به طراحی ابزار برخی از برنامه‌ها ممکن است به منابع بسیار بزرگ نیاز داشته باشند، که می‌تواند زمان تحویل، الزامات صدور مجوز را افزایش دهد و ممکن است نیاز به توجه ویژه در نصب داشته باشد.

حساسیت به اشعه ایکس (روش‌های NDT (تست غیر مخرب)) می‌تواند باعث یک سفر اشتباه به یک واحد در حال اجرا شود.

کالیبره کردن دقیق دستگاه های هسته ای ممکن است دشوار باشد. ممکن است لازم باشد که ظرف را خالی کرده و تا صفر پر کنید و دستگاه را بچرخانید تا دقت کالیبراسیون مورد نظر به دست آید. بخش سخت معمولاً به نحوه عملی/آسانی دستیابی به شرایط فرآیند مورد نیاز برای کالیبراسیون مربوط می شود.

با توجه به این واقعیت که ظروف منبع از سرب برای محافظت در برابر تشعشع استفاده می کنند، ظروف می توانند بسیار سنگین باشند و ممکن است برای نصب به جرثقیل نیاز باشد.

استفاده از اندازه گیری نوکلئونی برای حلقه کنترل سریع یا کاربرد ایمنی باید بر اساس زمان پاسخ مورد نیاز ارزیابی شود (زیرا نمایه از نمایه چگالی با استفاده از چندین منبع/ آشکارساز و واحد محاسبه بازسازی می شود).

بسته به فاصله و موقعیت منبع تا حسگر، سطوح کوچک فوم می تواند تأثیر قابل توجهی بر اندازه گیری ها داشته باشد. این به دلیل تفاوت چگالی بین بخارات گاز انتهای فوم است.

در صورت نیاز به اندازه‌گیری ضخامت لایه امولسیونی یا نمایه چگالی، ممکن است از اندازه‌گیری/پروفایل چگالی رابط استفاده شود. با این حال، اگر مقادیر خاصی ρwater و ρoil یک امولسیون در مرحله کالیبراسیون استفاده شده باشد، مقادیر عملیاتی ρwater و ρoil باید یکسان باشند، در غیر این صورت نمی‌توان لایه‌های دیگر را مشخص کرد.

به عنوان مثال، اگر چگالی روغن از ۹۰۰ کیلوگرم بر متر (مقدار کالیبراسیون) تا ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب متغیر باشد و اگر ۸۰۰ کیلوگرم بر مترمربع به عنوان «اعلام» شده باشد emulsion” سپس چگالی روغن جدید به عنوان یک امولسیون دیده می شود.

انتخاب

نوکلئونیک اندازه‌گیری سطح در شرایطی استفاده می‌شود که ابزارهای دیگر را نمی‌توان در ظرف یا راکتور به دلیل محصولات بسیار خورنده یا بسیار چسبنده، در راکتورها یا کوره‌هایی با فشار و/یا دمای بسیار بالا قرار داد.

طراحی

یک سیستم نوکلئونی باید مطابق با الزامات برنامه مهندسی شود. فعالیت منبع مورد نیاز بر اساس طراحی کشتی (ضخامت دیوار، مواد دیوار و غیره) و همچنین امکانات نصب محاسبه می‌شود.

جنبه های دیگری که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از: محدوده اندازه گیری، چگالی محیط فرآیند، ضخامت و تراکم مورد انتظار تشکیل تجمع (در صورت وجود)، موانع در کشتی و محیط دما در آشکارساز.

از نظر اندازه‌گیری رابط یا مشخصات چگالی، مهندسی سیستم برای تعیین موقعیت صحیح منبع هسته‌ای مورد نیاز است. اگر منبع باید در داخل یک لوله شیب قرار گیرد، نازل مناسب باید در دسترس باشد. در صورت لزوم می‌توان لوله غوطه‌وری را منحنی کرد تا بتوان منبع را در نقطه صحیح قرار داد حتی اگر اتصال فرآیند یدکی مناسبی در دسترس نباشد.

برای برنامه های رابط یا نمایه ساز، اگر محدوده اندازه گیری از ۱٫۵ متر بیشتر شود، بیش از یک منبع مورد نیاز است.

بسته به میزان دوز مورد انتظار (رگ خالی) باید محافظ مناسب در نظر گرفته شود.

به دمای آشکارسازها باید توجه ویژه ای شود. معمولاً ردیاب‌ها می‌توانند در شرایط فرآیند “استاندارد” کار کنند. بنابراین، برای برخی از کاربردها، ممکن است یک سیستم خنک کننده مورد نیاز باشد. در صورت وجود سیستم های خنک کننده باید در طرح گنجانده شده و برای تایید به سازنده محصول ارائه شود. این سیستم خنک کننده باید حداقل شامل هدر از اسکید خنک کننده، نقطه ضربه زدن مناسب با دریچه های جداسازی بین هدر و آشکارسازها، یک اسکید خنک کننده آب (پمپ گریز از مرکز، کولر هوا، بطری انبساط، دما و فشار سنج در صورت نیاز، دما، فشار و فرستنده جریان باشد. همان طور که خواسته شده).

نصب

این اندازه گیری سطح ممکن است منبع(ها) و آشکارساز(ها) را در داخل یا خارج نصب کرده باشد (شکل های زیر را ببینید)

این چیدمان نصب باید با در نظر گرفتن سیالات، اتصالات فرآیند، مواد ظرف، فاصله منبع و آشکارساز و زوایای بین منبع و آشکارساز مورد مطالعه قرار گیرد. این مطالعه باید مزایا و معایب چیدمان نصب را برجسته کند.

تجهیزات نصب شده در خارج یا داخل ممکن است به ساختارهای پشتیبانی بیشتری نیاز داشته باشند.

طرح قابل اجرا باید بر اساس شکل کشتی و مواد، ویژگی‌های سیال (از جمله ساخت)، شرایط عملیاتی و نگهداری (مثلاً کالیبراسیون در محل) ایجاد شود. اندازه ها و فواصل ذکر شد در اینجا زیر باید مطالعه شود.

شکل – منبع داخلی نوکلئونی و اصل آشکارساز در دو نمونه لوله شیب جدا

– منبع داخلی نوکلئونی و اصل آشکارساز در یک نمونه لوله شیب

شکل – منبع/آشکارساز داخلی نوکلئونی و آشکارساز/منبع خارجی مثال

– مثال منبع خارجی و آشکارساز نوکلئونی

کالیبراسیون و پیکربندی

یک سیستم هسته ای همیشه نیاز به کالیبره شدن در میدان دارد. برای برنامه های رابط یا نمایه، توصیه می شود از دو رسانه مختلف برای کالیبراسیون استفاده کنید.

یک یا دو نقطه کالیبراسیون روش را می توان برای راه اندازی یک رابط کاربری/برنامه پروفایل استفاده کرد.

کالیبراسیون یک نقطه ای (مثلاً با آب) در صورتی راحت تر است که ظرف فقط با یک رسانه همگن تعریف شود پر شود. با این حال، دقت اندازه‌گیری رابط به تفاوت بین چگالی سیال پایین و بالایی بستگی دارد.

کالیبراسیون یک نقطه

کالیبراسیون دو نقطه ای نوکلئونی

فرایند کالیبراسیون

• انجام کالیبراسیون پس زمینه (جذب رگ)
• تابش را خاموش کنید. کالیبراسیون (۱٫ نقطه): مطمئن شوید که ظرف فقط با آب پر شد. سطح آب باید حداقل در ارتفاع آشکارساز بالایی باشد. تابش را روشن کنید.
• تابش را خاموش کنید. روغن را انجام دهید (در صورت مشخص بودن چگالی، سایر رسانه ها امکان پذیر است) کالیبراسیون (۲٫ نقطه): اطمینان حاصل کنید که ظرف با روغن پر شد.

منبع: انجمن بین المللی نفت و amp; تولیدکنندگان گاز

تقدردانی : کمیته فرعی استانداردهای ابزار و خودکار IOGP (IASSC)، BG Group، BP، Endress + Hauser، Emerson، Honeywell، Krohne، Petrobras، PETRONAS Carigali Sdn Bhd، Repsol، Siemens، Statoil، Total، Vega، Yokogawa.

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.