NMF216核辐射密度计.docx
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NMF216核辐射密度计
NMF-216
核辐射密度计
●非接触测量
●密度连续测量
●计算机数据处理
●仪表自诊断
●源衰减补偿
NO：
.NMF216S.01
武汉中纽控制技术有限责任公司
1.概述
2.型号的组成及代表意义
3.主要技术指标
4.仪表的组成
5.工作原理
6.仪表系统的安装和接线
7.仪表的调试
8.调试
9.故障诊断
10.核辐射安全防护
11.维护及保养
12.运输及贮存
13.订货须知
附录
图一.闪烁探测器-源罐安装示意图
图二.电离室探测器-源罐安装示意图
图三.闪烁探测器-变送器接线图
图四.电离室探测器-变送器接线图
图五.隔爆型探测器内部结构图
1.概述：
NMF-216型密度计是利用137Cs核辐射产生的γ射线在穿透被测介质时，γ射线随着被测介质密码改变而变化的原理测量被测介质管道内介质密度的，该密度计具有不接触介质进行密度连续测量的优点。
因而NMF-216型密度计能对高粘度、剧毒、强腐蚀的被测介质进行密度的连续测量，该密度计具有420mA的电流输出，数据掉电保护功能，自诊断功能。
2.型号的组成及代表意义
NMF–216
序号
透射
γ射线
核辐射
密度
物性的
3.主要技术指标：
3.1测量范围：
0.500g/ml─3.000g/ml
3.2基本误差：
应不超过量程的±1%。
3.3重复性误差：
应不超过量程的±1%。
3.4线性误差：
应不超过量程的±1%。
3.5变送器：
型号SMART-2000。
3.5.1供电：
220VAC±10%50HZ功率50W
3.5.2外形尺寸：
136mm×136mm×238mm
安装孔尺寸：
138mm×138mm
3.5.3重量：
2kg
3.5.4输出电流：
4~20mA负载电阻0~400Ω
3.5.5时间常数：
1~127S选择。
3.5.6显示：
8位LED显示。
3.5.7使用环境温度：
温度0~40℃湿度≤90%
3.5.8探测器与变送器传输电缆长度：
最大500m，4芯屏蔽线。
3.6探测器
3.6.1闪烁探测器
型号：
防爆探测器ST-50
非防爆探测器ST-50A
3.6.1.1探测器供电：
由变送器供给+15VDC
3.6.1.2使用环境温度：
-10℃~+40℃。
当环境温度低于下限时，应对探测器采取保温措施，高于上限应采取有水冷却的探测器外壳。
冷却水采用管道自来水，水压为100-500KPa。
3.6.1.3爆炸性环境使用要求：
NMF-216密度计隔爆型探测器（ST-50），经国家级仪器仪表防爆安全监督检查站检验。
合格证编号为：
GYB06740
它可用于工厂电气设备。
使用环境条件为：
危险场所区域：
1级、Ⅱ级、Ⅱc级。
温度等级为T4的可燃性气体的场所。
防爆等级为：
ExdⅡCT4
ST-50型防爆探测器同时符合GB12476.1-2000可燃性粉尘环境用电气设备第1部分。
用于外壳和限制表面，温度保护的电气设备第1节。
其标志为：
DIPA20TA，T4
3.6.1.4探测器外形尺寸及重量：
3.6.1.4.1防爆型探测器尺寸：
Ф83×494mm重量：
7.5Kg
3.6.1.4.2非防爆型探测器尺寸：
Ф76×494mm重量：
4.5Kg
3.6.2电离室探测器（为美国TMT公司产品）
型号：
9701/9702
3.6.2.1供电：
交流电源220VDC±10%50/60HZ110VA
3.6.2.2经FM/CSA确认，电离室探测器可用于下列场所：
非防爆型：
9701
NEMA4TyPE4
防爆型探测器：
9702
classI，Div2，GroupB、C、D
classⅡ，Div2，GroupE、F、G
classIII
NEMA4，TyPE4
3.6.2.3电离室探测器外形尺寸：
非防爆型：
9701Ф200mm×400mm
防爆型：
9702Ф200mm×500mm
4.仪表的组成：
NMF-216密度计由三大部分组成。
4.1变送器单元：
盘装式仪表
它由外壳、开关电源、主板、显示操作板组成。
显示操作板：
位于面板衬板后面。
4.2探测器单元
4.2.1闪烁探测器：
有防爆和非防爆2种。
它由外壳、碘化钠晶体、光电倍增管、前放电源、前放板及安装附件组成。
4.2.2电离室探测器：
有防爆和非防爆2种。
它由外壳、电离室、前放板、前放电源板及保温装置组成。
4.3放射源及源罐
放射源采用137Cs，特殊情况下采用60Co。
源强根据现场管径确定。
放射源采用半永久式封装于源罐内。
源罐具有铅屏蔽手动开关及锁紧装置。
5.工作原理：
5.1检测原理
放射源同位素产生的γ射线具有穿透物质的能力，对于一束准直的γ射线在穿过距离为d，密度为p的被测介质后，入射到γ射线探测器上的探测器上的射线强度I与p=0时的强度成指数关系：
I=I0-μm·ρ·d…
（1）
（1）式中
为质量吸收系数是由放射源种类和介质成分决定的常数由
（1）式可得：
…
（2）
从
（2）式中可以看出通过测量射线强弱变化，可知道介质密度的大小，将放射源和射线探测器分别安装在被测管道两侧，用计算机处理射线探测器的输出信号，就可以显示出被测介质的密度。
6.仪表系统的安装和接线。
6.1安装计划：
密度计是用穿过管中心的一束粒子线来进行测量的。
当粒子进入管道时，其直径大约25mm。
当粒子束穿过管道后，其直径增加大约为管径的25%。
这样系统仅仅从连续通过管道的物资部分采用，所以确信系统所探测的这部分物质能代表通过管道的全部物资是十分重要的。
因此大多数情况下需要在垂直管道上安装探测器和源罐，避免因被测物质沉淀而影响测量精度。
如果被测物质是悬浮液，则在通过管道拐弯处时将会发生沉淀，所以探测器必须尽可能远离拐弯处（或阀门）。
另外，探测器应装在拐弯处的上游，使得探测器准确。
如果探测器不能装在垂直管道上，那么大多数情况下必须安装得使源罐和探测器的轴线与垂线偏差30~45º，这种方式避免了大多数粒子和空气弥留在管道顶部。
6.2源罐和探测器的安装
6.2.1源罐和探测器的安装在非防爆场所时，只需按照安装图进行安装即可。
6.2.2如果源罐和探测器安装在具有爆炸性气体的危险场所，则应遵守以下规则：
a.产品的选型及系统的安装必须严格遵守GB50058-92“爆炸和火灾危险场所电力安装设计规范”和GB3836.15-2000“爆炸性气体环境气体环境用电气设备第15部分”危险场所电气安装（煤矿除外）。
b.产品设备接地端子，用户在使用产品时应可靠接地。
c.现场安装、维护必须遵守“先断电、后开盖”的警告语。
d.闪烁探测器隔爆装置引入电缆外径Ф10mm。
现场安装时应拧紧螺母，使密封圈内径紧紧抱住电缆外径。
密封圈、电缆护套老化应及时更换。
e.安装现场应不存在有腐蚀作用的有害气体。
f.维修必须在安全场所进行，当安装现场无可燃性气体或可燃性粉尘存在时，方可维修。
g.外壳须保持清洁，粉尘不可堆积，不能用压缩气体吹扫，防止摩擦产生火花。
6.2.3源罐和探测器安装时应注意的问题：
源罐中心应和探测器外壳中心成一条直线。
安装要可靠，因为一旦安装不可靠，使两者的中心线发生任何偏移都会影响仪表的精度。
在一定的管径范围内可采用相同的安装结构件，但是当改变仪表所实用的管道直径时需更改放射源的强度，因此用户一定要注意这个问题。
6.2.4闪烁探测器的安装：
（安装见附图一）
a.将安装角板用M8×30的螺钉2个、M8螺母和Ф8平垫圈、Ф8弹簧垫圈各2个，固紧在安装前板上。
注意安装角板有凹槽的一面向着前板有通孔的方向。
b.将四根安装螺栓的一端插入源罐的4个安装孔内，用M12螺母和Ф12平垫圈、弹簧垫圈旋入螺杆一端。
c.将源罐安装板的4个角铁紧贴安装管道，再从管道的另一侧将探测器前板的四个安装孔穿过安装螺栓，有角铁的一面紧贴管道，用平垫圈、弹簧垫圈及螺母将螺杆拉紧。
d.将探测器的前端插入前板孔内，用卡箍将探测器固紧在安装角板上。
检查探测器的轴线中心是否与源罐的轴线中心是否在同一条直线上，如果有偏差，应进行调整。
在安装源罐、探测器时应注意；由于源罐较重，应借助适当的工具进行安装，在安装之前应检查源罐的屏蔽开关是否在“关”的位置。
6.2.5电离室探测器的安装。
电离室探测器的安装为链式安装。
（见附图二）
a.电离室探测器的安装零件如下：
探测器和源罐各1个
源罐安装板1个
链条2根
锁紧杆2根
安装螺栓（M16）和螺母各2个
b.安装方法：
（1）将一个平垫圈和2个球型垫片分别置于两个直径为Ф16mm的螺栓上，注意这些垫片安装的顺序和方向十分重要。
（2）把螺栓穿过探测器的安装孔。
（3）把螺栓穿过链条中间最大的一个扣。
（4）将方形螺母旋在螺栓上、旋三周。
（5）将探测器和源罐分别相对置于管道两边，将链条从源罐安装板的狭槽中穿过，并拉向狭槽的左右两边。
为保证源罐与探测器的中心轴在一条线上，可数出两边链条的环数应当相等。
（6）用扳手旋动锁紧杆，直到链条拉紧。
6.3.6变送器单元的安装。
变送器单元为盘装式，安装之前根据开孔尺寸在盘上开孔，将变送器壳体插入孔中，用螺丝刀拧紧壳体上的螺栓即可，安装变送器须注意以下问题：
a变送器安装的地方应便于观察显示和操作键盘。
b变送器安装的地方不能靠近高电压、电流、变频器、不能有腐蚀性液体或腐蚀性酯类。
6.4仪表的接线。
6.4.1仪表需要连接的线包括：
a探测器到变送器的信号线。
b变送器的电源线，电离室探测器的电源线。
c4~20mA输出的连接线。
6.4.2接线图及接线注意事项。
6.4.2.1接线图
闪烁探测器接线图见附图三。
电离室探测器接线图见附图四。
6.4.2.2注意事项：
警告：
在任何危险场所接线时，内部的安全接地线和盖板未装好时不能送电。
如果使用金属导管，导管必须接地。
6.4.3闪烁探测器的接线。
（见附图五）
（1）用扳手将探测器头部的导线压紧螺套拧下，取出密封圈和垫片。
（2）用扳手将法兰上的螺钉全部卸下，打开探头帽。
（3）用扳手拧松六角螺母，再拧松螺套。
（4）用专用扳手拧松压圈旋出后取出压圈。
（5）抽出探测器机芯。
（6）用螺丝刀拆下导线压板。
（7）剥去电缆护套，每根电缆芯线剥去5~6mm绝缘层。
螺套、密封圈顺序套入电缆，穿过探头帽，再穿过螺套，将电缆芯线连接到接线端子。
注意每根芯线所对应的端子号，并做好记录，以便于变送器对应的端子相连接。
（8）将导线压板压在电缆上，上紧螺钉。
（9）将压圈旋入探头壳体，专用扳手上紧。
（10）将螺套旋下顶住支撑板，用扳手将六角螺母拧紧。
（11）将螺套在探头帽内留出100mm左右长度，并上好法兰上的螺钉，拧紧。
最后将密封圈送入螺母内，旋入螺套，用扳手拧紧。
（12）变送器接线对照接线图连接。
6.4.4电离室探测器接线。
按下列过程进行电离室探测器接线。
（1）检查源罐开关，应处于“关“的位置。
（2）用扳手卸下盖板上4个螺栓（可只卸3个，另一个卸松即可）
（3）旋开盖板，移开泡沫绝缘垫，用螺丝刀卸下固定板上的4个螺钉，并取下2块固紧板。
（4）对照接线图，将AC电源线和信号线分别穿进同规格的导管，拆下电离室外壳上的防水接头和密封橡皮，将AC电源线和信号线穿过防水接头帽和密封橡皮的孔中，再穿过外壳导线孔，进入外壳内，进入外壳后导线离外壳大约150mm，以减轻拉力。
（5）连接输入电源线（注意火线、零线应严格分清），电离室信号线。
注意：
将AC电源线的接地线应接到内部安全接地端子上（在探测器外壳的内部）。
（6）将两块固定板放到探测器机芯上方，小块板压在大块板的上面，注意不要碰电路的任何部分，将导线穿过压板孔，用手指将4个螺钉拧紧，使其连接可靠。
（7）插入一个适当尺寸的平口起子进入阶梯孔内，使大小连接板的4个角与探测器外壳的内壁紧密接触，拧紧4个螺钉即可。
（8）将泡沫绝缘垫放在固定板上盖上探测器盖板，将盖板螺钉固紧，探测器接线完成。
7.仪表的操作：
7.1显示方式
仪表显示窗口为8位LED显示。
密度显示时的格式为：
P
1
1.
0
5
6
P1：
为密度的标志符。
例：
显示的密度为1.056g/ml。
7.2键盘操作
键盘上有16个键
功能键：
本仪表有四种工作状态：
测量状态，标定状态，测量计数状态。
参数显示/设置状态。
“C”键；用于进入测量计数状态（观察信号大小）和退出测量计数状态。
“B”键；用于进入标定计数状态和退出标定计数状态。
组合键：
“D”、“A”键：
用于参数显示。
“D”、“E”键：
用于设置参数。
数字键：
“0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，•”。
参数表
序号
含意
数据类型
特性
范围
00
时间常数T
正整数
可设置
1—127（S）
01
本底计数CPS1
正整数
可设置
0--300
02
平均计数CPS
正整数
只读
0--65530
03
吸收系数μ
可设置
04
标定计数CPS0
正整数
只读
0--65530
05
标定密度ρO
可设置
06
20mA对应密度ρ20
可设置
0--3.000
07
4mA对应密度ρ4
可设置
0—3.000
08
20mA调整Ι20
正整数
可设置
800--1010
09
4mA调整Ι4
正整数
可设置
150--210
10
Iout
正整数
只读
11
补偿计数
正整数
只读
0--65530
12
标定密码
正整数
可设置
6808
21
显示选择
1，2
可设置
1-密度；2-浓度
22
电流输出选择
1，2
可设置
1-密度；2-浓度
23
固体密度
可设置
24
载体密度
可设置
26
20mA对应浓度上限
可设置
0-100
27
4mA对应浓度下限
可设置
0-100
参数设置：
如要设置05号参数为1.329，其操作步骤如下：
1.在仪表测量状态下键入“D”键，仪表显示如下：
E
d
I
t
2.按数字键“0“，仪表显示如下：
0
d
I
t
3.按数字键“5”，仪表显示如下：
0
5
4.按数字键“1”，仪表显示如下：
0
5
1
5.按数字键“•”，仪表显示如下：
0
5
1.
6.按数字键“3”，仪表显示如下：
0
5
1.
3
7.按数字键“2”，仪表显示如下：
0
5
1.
3
2
8.按数字键“9”，仪表显示如下：
0
5
1.
3
2
9
9.最后按“E”键，存储参数，返回到测量状态。
参数显示：
如要查看05号参数的大小，其操作步骤如下：
1.在仪表测量状态下键入“D”键，仪表显示如下：
E
d
I
t
2.按数字键“0”，仪表显示如下：
0
d
I
t
3.按数字键“5”，仪表显示如下：
0
5
4.按数字键“A”，仪表显示如下：
0
5
1.
3
2
9
如果参数小于0.001或者大于99999，仪表将显示为Out
5.按功能键“D”，仪表返回到测量状态。
8.调试
本仪表在使用过程中可测量密度，也可测量浓度，但是在调试时必须按密度测量方式进行标定，具体内容如下：
8.1测量本底计数CO：
通电，接“C键”，放射源罐手动阀闸拔到“关”，键“.”键显示：
C
C
X
X
X
X
X
此时显示的值为本底计数率，记录多组数据，取其平均值，记录为CPS1。
8.2基本参数设置
包括00，01，03，06，07号参数，其中03号参数的计算方法如下：
K=1/（0.07*D）D：
管道内径，单位为厘米。
8.3标定低计数率CPSL（04号参数）：
首先将12号的标定密码设置为6808，01号参数设置为1，在被测管道内介质密度为P0时（注意在标定时保证被测管道内介质密度稳定在P0），按“B”键，此时仪表显示如下：
r
E
F
X
X
X
此时显示的值XXX为标定时间倒计时，仪表自动返回到测量状态，然后将被测管道内介质密度为P0（用比重壶或其它计量工具得到的被测管道内介质的密度值0设置到05号参数。
8.4校正K值：
在被测管道内介质密度为P1时（注意在校验时保证被测管道内介质密度稳定），记录显示值P1，同时用比重壶或其它计量工具得到的被测管道内介质的密度值P2，计算K*（P2-P0）/（P1-P0），然后将该值设置到03号参数。
8.5重复步骤6，直到显示值与实际取样值在误差范围内。
8.6如果用户想按浓度显示，必须先设置23，24单元参数，再将21单元的参数修改为2，此时仪表显示值为浓度P2****
8.7电流输出选择，不管仪表显示密度，还是浓度，4-20mA电流输出都可以设置为对应的密度输出，或者浓度输出。
具体内容如下：
当22单元设置为1时，4-20mA对应密度，其范围由06，07单元参数确定。
当22单元设置为2时，4-20mA对应浓度，其范围由26，27单元参数确定。
9.故障诊断：
NMF-216密度计通电后，仪表自诊断，自检通过后，自动进入测量状态，如通电后一直显示ERROR××，据××查找故障原因。
ERROR00：
闪烁探测器无输出，用户应检查闪烁探测器与变送器联线是否正确。
如果联线正确，用万用表测量变送“1”“2”端子电压，如有电压，则表明变送器损坏，否则表明闪烁探测器损坏。
ERROR02：
本底计数CPS1=0，重新设入的01号本底计数CPS1参数的值。
ERROR03：
04参数为0，重新设入04号参数的值。
ERROR04：
ρ20=0.重新设入06号参数的值。
ERROR05：
ρ20<ρ4.重新设入06，07号参数的值。
ERROR06：
ρ20=ρ4.重新设入06，07号参数的值。
ERROR07：
Ι20<Ι4.重新设入08.09号参数的值。
注意：
仪表一旦出现故障，用户如不能按以上方法排除，应及时与武汉中纽控制技术有限责任公司联系，切忌盲目拆卸，以免扩大故障，造成仪表更大的损坏。
10.核辐射安全防护
本产品符合国家安全防护标准制造，使用时注意安全。
使用过程中应注意以下几点：
1.安装地点的选择，除仪表，工艺方面要求考虑外，尽量安放在人员较少，除专职人员外，其他人员很少接近的地方，特别要远离人行过道。
2.仪表到货，未安装前应妥善保管好。
3.仪表安装的顺序是：
先安装仪表及有关机械部件并且初步调校正后（利用本底进行仪表的试机）。
再安装放射源部分，安装时应将源容器关闭，使用时再打开。
4.必须带源检修时，要尽量缩短时间，防止不必要的照射。
5.长期检修应将源器关闭，并妥善保管好。
6.射源的倒装和更换请生产厂家负责，有条件的单位也可以自己更换。
7.仪表应由专职人员管理和使用，并应享受适当的保健和劳保待遇。
8.生产厂在出厂时一般都有源强剂量合格证，使用单位应将这些资料妥善保管，使用单位在安装调试后应到当地公安部门、卫生防疫部门备案，上述文件资料在备案时是必不可少的。
11．维护及保养
核仪表属于非接触式测量，因此比起其它常规仪表来说，故障率很低，平时的维护量也很小，但在长期使用中也应注意以下问题：
1.在有振动的场合，要定期检查安装螺丝螺帽有无松动，如有要及时处理。
2.在有振动性的场合，要定期检查探测器，源罐有无腐蚀，锈蚀的情况，如有，要及时涂上防蚀材料。
3.在设备检修之前，一定要将放射源关闭，以避免不必要的伤害。
12.运输及储存
1.运输：
必须有当地卫生防疫部门签发的检验证明，在通过运输部门检验并经允许，方可发运。
2.储存：
仪表及放射源到货后，用户在未安装前，应妥善保管，保管地点避免渍水，周围空气不含有可能腐蚀仪表元器件的有害气体，注意防火。
13.订货须知
用户在订货时，需向仪表制造厂家提供以下资料：
1.被测容器的直径、壁厚、材料比重有无衬里（如有应注明衬里的材料）、厚度比重、衬里的几何尺寸，在有条件时，提供一张结构图以供制造厂计算射源强度用。
2.测量范围。
3.测量精度。
4.防爆要求。
5.现场温度变化范围。
6.要求仪表反映时间常数。
7.现场应用环境是否属于需要防爆产品。
图三
图二
图一
图四
图三
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