Aktuální vydání

celé číslo

07

2018

Hospodárné využívání energií a surovim

Monitorovací systémy životního prostředí

celé číslo

Radiometrická měřicí zařízení pro indikaci hladin, průchodnosti zařízení a tloušťky nálepů

Automa 5/2001

Petr Votava, NUMET spol. s r. o., Brno

Radiometrická měřicí zařízení pro indikaci hladin, průchodnosti zařízení a tloušťky nálepů

Obr. 1.

V dosti široké škále variant průmyslových měřicích zařízení určených pro indikaci výšky hladiny materiálů v technologických zařízeních mají nezastupitelné místo radiometrická měřicí zařízení, která současně umožňují zjišťovat průchodnost technologických zařízení a tloušťku nálepů. Jejich funkce je, jak známo, založena na fyzikálním principu spočívajícím v měření stupně zeslabení primárního svazku ionizujícího záření v důsledku jeho průchodu monitorovaným hmotným prostorem. V praxi je tento měřicí princip výhodný především proto, že měření je bezkontaktní, přičemž výsledky jsou nezávislé na teplotě či změnách granulometrického nebo chemického složení měřených materiálů. Rovněž tak při aplikacích u tlakových nádob apod. nemají na výsledky měření vliv ani absolutní výše tlaku, ani jeho případné změny. Z těchto důvodů a také vzhledem k dostatečné životnosti a minimální poruchovosti i ve ztížených provozních podmínkách (např. prašnost, vibrace, teplota okolí apod.) se radiometrická měřicí zařízení úspěšně používají především v náročných provozních podmínkách [1].

Pro uživatele je nevýhodou zmiňované techniky povinnost zajišťovat její pravidelnou kontrolu ve smyslu zákona 18/97 Sb.

Způsoby a aplikační varianty měření
Vzhledem k fyzikálnímu principu radiometrického způsobu měření, kdy se hladiny kapalných i sypkých materiálů měří bezkontaktně, je možné měřit hladiny i v uzavřených velkoobjemových technologických zařízení, která se vyznačují značnými tloušťkami vnějších stěn, popř. i vyzdívek, jako jsou např. tepelné výměníky rotačních cementárenských pecí či agregáty na tavení skla.

Další výhodnou vlastností radiometrické měřicí techniky je skutečnost, že vzhledem k fyzikálnímu principu měření ji lze, kromě základní varianty měření, tj. indikaci výšky hladiny materiálu, modifikovat a rozšířit o další varianty měření. Jimi jsou např. kontinuální indikace plynulosti průchodu dopravovaného materiálu příslušným technologickým zařízením, měření tloušťky nálepů, indikace stupně vyprázdnění technologického zařízení (např. šnekové dopravníky) a monitorování stupně průchodnosti technologických zařízení, zvláště v jejich zúžených částech.

Obr. 2.

Přístrojová technika a její řešení
Co se týče přístrojového řešení, je radiometrické měřicí zařízení vždy složeno ze dvou základních částí, a to stínicího krytu obsahujícího zdroj ionizujícího záření a elektronické detekčně-vyhodnocovací části. Ty bývají zpravidla zabudovány na dvou protilehlých vnějších stěnách příslušného technologického zařízení.

Zdroji ionizujícího záření v převážné většině průmyslových aplikací bývají 60Co, popř. 137Cs. Velikosti jejich aktivity a návazně typ stínicího krytu se volí především v závislosti na rozměrech daného technologického zařízení.

Elektronickou část radiometrického měřicího zařízení lze sestavit, s ohledem na požadavky měření, několikerým způsobem, popř. lze paralelně měřit dvě nebo více veličin.

Koncepčně se elektronická část skládá z části detekční a části vyhodnocovací. Systém detekce je v převážné většině průmyslových aplikací založen na použití Geigerových--Müllerových detektorů, v menší míře je používána scintilační detekční technika. Tato část měřicího zařízení je zpravidla kompaktní – v podobě jednoho dílu uloženého v ochranném pouzdru s krytím IP66 a s teplotní odolností do +110 °C (obr. 1).

Podle požadavků měření lze tato měřicí zařízení nabídnout v alternativách:

  • jednopolohová indikace úrovně hladiny (reléový výstup),
  • indikace plynulosti toku dopravovaného materiálu monitorovaným prostorem (analogový výstup),
  • měření velikosti tloušťky nálepů na vnitřních stěnách (analogový, popř. reléový výstup),
  • monitorování průchodnosti technologického zařízení (analogový výstup).

V aplikacích, kdy okolní teplota je trvale vyšší než +60 °C, se při použití Geigerových-Müllerových detektorů volí varianta odděleného provedení detekční a vyhodnocovací části (obr. 2). V takovémto případě je použit typ detektoru s teplotním rozsahem do +300 °C. Ten je samostatně situován na vnější stěně příslušného technologického zařízení. Vyhodnocovací část je nainstalována samostatně v prostoru mimo dosah zvýšených teplot.

Ke zjištění výstupních hodnot lze použít i jedno měřicí zařízení, jímž lze snímat i více veličin.

Závěr
Vzhledem ke specifickému charakteru a způsobu měření jsou radiometrické indikátory hladin nedílnou součástí této měřicí techniky.

Jejich význam a přínos jsou evidentní především při použití ve ztížených provozních podmínkách. Jejich zpravidla vyšší pořizovací cena je v průběhu používání kompenzována dlouhou životností, dlouhodobou spolehlivostí a rovněž minimální náročností na údržbu, a to i ve ztížených provozních podmínkách.

Literatura:

[1] VOTAVA, P.: Radiometric monitoring of the movement of material in rotary cement kiln systems. Zement-Kalk-Gips, 9/1989, p. 486-489.