一种放射性废树脂液位及界面测量装置的制作方法

本实用新型涉及测量技术领域，具体涉及一种放射性废树脂液位及界面测量装置。

背景技术：

放射性废树脂密度为1.07～1.12，与水的密度非常接近，是一种半衰期很长的固体核废料。废树脂必须和水混合才能输送，并和水一起贮存在废树脂槽待于处理。废树脂贮存在废树脂槽中，需要对树脂高度和液位高度进行比较精确的测量，确保工艺安全。废树脂在下料时会形成凹凸不平的表面，和水会形成分界面及悬浮面，造成树脂和水之间的界面不很清晰，市场上至今没有专门的仪表来测量树脂和水的分界面。因此在工程上，废树脂界面测量一直是个难点，一直在摸索改进中。

以往工程上为了能测量废树脂和水的分界面，采用了很多测量方法和仪表，比如选用雷达液位计、激光液位计之类的仪表来测量树脂界面，但经过试验证明，这些仪表只能测量一个介质的界面，无法真正识别出液面和树脂界面。也改进了很多测量装置，但改进后的装置有一些固有缺陷，且故障率高，达不到工艺测量要求。

工程上常采用带两个浮球的磁致伸缩液位计来测量废树脂和水的液面及分界面。一个浮球的密度小于水的密度，用于测量液位。另一个浮球的密度介于水和树脂密度之间，用于测量树脂和水的分界面。但废树脂下料时经常会把测量界面的浮球掩埋，导致此浮球浮不起来，无法测量。后经过一些改进，在磁致伸缩液位计仪表上加上一套提升装置，在废树脂下料前，先通过提升装置将测量界面的浮球提升起来。当下料完毕后把浮球放下，测量液面的浮球浮在水面，测量树脂界面的浮球继续下降至树脂表面后停止。

改进后的仪表装置虽然解决了界面浮球被树脂掩埋的问题，但不能实现液位的连续测量。而且在废树脂下料阶段，水量和废树脂量都处于未知状态，很容易造成水位超出工艺安全的限值，引起设备安全问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：现有技术中界面浮球被废树脂掩埋造成树脂界面不能测量及液位不能连续测量的问题，目的在于提供一种放射性废树脂液位及界面测量装置，其通过合理的结构设计，其能够有效实现液位的连续测量，同时也能实现树脂界面的测量，且本实用新型具有结构简单、非标设备少、测量准确、投入成本小等优点。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种放射性废树脂液位及界面测量装置，包括通过浮球进行液位测量的磁致伸缩液位计；还包括通过重锤对界面进行测量的重锤料位计；

所述浮球的比重低于水的比重；

所述重锤由圆柱形外壳和设置在外壳内的配重块构成，该圆柱形外壳的外径为φ60～85mm，外壳内的配重块的质量为1.2～1.6kg。

本实用新型给出了一种放射性废树脂液位和界面分开测量的方式，即，选用不同类型的仪表分开测量废树脂槽中水的液位及树脂界面；本实用新型通过选用磁致伸缩液位计实现液面的连续测量，通过选用重锤料位计实现树脂界面的测量。该测量方式既实现了废树脂液位的连续测量，又解决了树脂界面测量的工程问题，因而，本实用新型能有效实现液位连续测量的同时实现树脂界面的测量。并且，两种仪表独立安装，参数独立采集，互不影响。这种测量方法实用、简单、可靠，液位可以连续测量。

磁致伸缩液位计为常规技术，是基于磁致伸缩原理设计的，它都是由现有的三部分组成：探测杆、电路单元和浮球。浮球装在探测杆上，内装有一组永磁铁，它可以沿着探测杆随液位的变化而上下移动。本实用新型为了实现液面的测量，因此在现有技术的基础上对浮球进行了优化设置，将浮球的比重设置为低于水的比重，因此，在树脂下料过程中，浮球始终浮在水面，浮球在随水面液位的高度自由上下移动，进而实现液位的连续测量。

重锤料位计的结构也为常规技术，现有技术中的重锤料位计通常由料位检测装置、智能电机传动系统、显示装置、变送器装置以及其它外设构成，智能电机传动系统控制着系在不锈钢钢缆上的重锤向下降落，进入废树脂贮槽内。通过光感系统测量钢缆的长度，重锤在智能电机传动系统的有效控制之下，以3m/s的速度降落，由于配备了双重光感系统，智能电机传动系统可以确保在重锤接触介质表面的瞬间停止下降，无需额外的刹车装置，而后自动改变电机的转动方向并将料位信号变送输出。对于本实用新型的使用环境而言，现有技术中的重锤料位计标配的重锤由于锤头的重量较重，测量时不会停留在树脂界面上，会一直下降到树脂下部，整个重锤掩埋在树脂中，导致并不能有效实现树脂界面的测量。因而，本实用新型中优化了重锤的外形尺寸、重量，改变与树脂接触的面积，保持重锤重量与钢缆速度匹配，树脂界面计能较准确测量废树脂和水的分界面。

通过本实用新型的结构可知：树脂界面的检测不需要通过加装气缸装置或电动装置进行非标设备改造，大大减少了设备成本，避免了非标设备的加工制造，又解决了实际的工程测量问题。因而，本实用新型具有结构简单、非标设备少、测量准确、投入成本小等优点，非常适合推广应用。

进一步，所述圆柱形外壳的材质为聚四氟乙烯，所述配重块的材质为铅。通过该设置，能更好地实现准确测量废树脂和水的分界面，达到最好地测量效果。

本实用新型还提供了重锤料位计和磁致伸缩液位计的优化结构。具体设置如下：

所述重锤料位计在现有技术的基础上增加了仪表短管，更好地适用于本实用新型的使用环境中。即，将仪表短管穿过废树脂贮槽的顶端，便于钢缆通过仪表短管进入到废树脂贮槽内部。该仪表短管上方设置重锤料位计的电机提升装置，该重锤料位计的钢缆一端固定在电机提升装置上、另一端穿过仪表短管进入到废树脂贮槽内；该重锤固定在钢缆另一端的端部；

所述磁致伸缩液位计还包括底端伸入废树脂贮槽底端位置处的探测杆，固定在探测杆顶端位置处的液位变送器；所述浮球安装在探测杆上且位于废树脂贮槽内，本实用新型中的液位变送器即现有技术中的电路单元。

进一步，所述仪表短管内设置有辅助套管，所述辅助套管底端固定限位套，所述钢缆位于辅助套管内，且限位套位于废树脂贮槽的顶端位置处。

更进一步，所述电机提升装置通过安装法兰进行安装，所述仪表短管为dn100的短管；所述辅助套管为dn50的不锈钢管，该dn50的不锈钢管上端配置有dn100法兰，该dn100法兰与电机提升装置的安装法兰相匹配。

进一步，所述浮球的比重为0.63～0.75。所述浮球的最小直径为2.44cm。通过上述浮球比重和最小直径的优化设置，能在树脂下料过程中，有效避免树脂卡住浮球，使浮球始终浮在水面上，提高检测的准确性，提高整体安全性。

本实用新型通过辅助套管能让重锤料位计的重锤在电机自动提升过程中只停在废树脂贮槽的顶部，不需要提升至仪表短管的顶端，防止重锤在dn100的短管内晃荡，影响测量。辅助套管末端装有限位套，目的是减小重锤与套管的碰撞，延长重锤料位计的使用寿命。

进一步，本实用新型还包括plc控制系统，该plc控制系统用于接收磁致伸缩液位计检测的液位信号和重锤料位计检测的界面信号，并根据信号进行显示、报警和联锁。所述磁致伸缩液位计输出高限液位信号，和废树脂贮槽的下料阀门形成互锁。

由于废树脂和水混合输送的过程中，水的量大约是废树脂的1.5倍，且水的比重小于废树脂，因此在废树脂贮槽中，水的液位高度始终比废树脂的高度高，只要液位一旦达到高限值，就和废树脂贮槽的下料阀门形成互锁，实现下料阀门的关闭，进而自动停止下料，并进行声光报警，从而最大限度的保证了工艺安全。

为了达到更好的效果，重锤式料位计还可以在内部软件中增加保护程序，当一旦产生了埋锤现象，料位计有三次试提的程序，避免了强行提绳引起的断缆现象。

进一步，所述废树脂贮槽内还设置有压空搅拌用设备。本实用新型在进料完毕后可以开启压空进行压空搅拌，搅拌废树脂贮槽内的废树脂和水，让废树脂凹凸不平的起伏面变成规则的平面。搅拌均匀后，再启动电机提升装置，开始自动测量，重锤根据物位的情况带动钢缆移动，当探测到废树脂和水的界面后停止下降，并自动返回，完成界面测量。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型实现废树脂液位和界面分开测量，保持了测量仪表的独立性，实现了液位连续测量，且测量树脂界面时不影响液位测量；

2、本实用新型树脂界面测量采用重锤料位计，重锤料位计自带电机提升装置，控制传感器重锤的提升和下降，在废树脂下料过程中停止运行重锤料位计，有效避免了重锤被树脂掩埋的风险；

3、本实用新型中测量树脂界面的重锤经外形、材质、重量多方面改进，经试验验证后，测量精度高、重复性好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的整体结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-液位变送器；2-探测杆；3-浮球；4-电机提升装置；5-仪表短管；6-辅助套管；7-限位套；8-钢缆；9-重锤；10-废树脂贮槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

一种放射性废树脂液位及界面测量装置，包括通过浮球3进行液位测量的磁致伸缩液位计；以及通过重锤9对界面进行测量的重锤料位计。

本实用新型中的重锤料位计和磁致伸缩液位计均采用现有结构，区别在于本实用新型优化了现有磁致伸缩液位计和重锤料位计中浮球3和重锤9的设置，具体如下：

所述浮球3的比重低于水的比重；所述重锤9由圆柱形外壳和设置在外壳内的配重块构成，该圆柱形外壳的外径为φ60～85mm，外壳内的配重块的质量为1.2～1.6kg。

通过上述设置即可有效达到本实用新型的目的，但为了达到更好地效果，本实施例中还进一步优化了浮球3和重锤9的设置，具体为：所述圆柱形外壳的材质为聚四氟乙烯，所述配重块的材质为铅。所述浮球3的比重为0.63～0.75，浮球3的最小直径为2.44cm。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中进一步优化了重锤料位计的结构，具体设置如下：

所述重锤料位计还包括仪表短管5、电机提升装置4、钢缆8。仪表短管5的底端穿入废树脂贮槽10内，仪表短管5上方设置电机提升装置4，钢缆8顶端固定在电机提升装置4上、底端穿过仪表短管5进入到废树脂贮槽10内；所述重锤9固定在钢缆8的底端端部。

所述仪表短管5内设置有辅助套管6，所述辅助套管6底端固定限位套7，所述钢缆8位于辅助套管6内，且限位套7位于废树脂贮槽10的顶端位置处。

所述电机提升装置4通过安装法兰进行安装，所述辅助套管6为dn50的不锈钢管，该dn50的不锈钢管上端配置有dn100法兰，该dn100法兰与电机提升装置4的安装法兰相匹配。

通过上述结构的设置能够更加符合本实用新型的使用环境，更加适用于放射性废树脂液位及界面测量中。

本实施例同时还提供了磁致伸缩液位计的具体结构，所述磁致伸缩液位计包括底端伸入废树脂贮槽10底端位置处的探测杆2，固定在探测杆2顶端位置处的液位变送器1；所述浮球3安装在探测杆2上且位于废树脂贮槽10内。

实施例3

本实施例在实施例2的基础上提供了一种更加详细的方案，具体如下：

本实用新型中的放射性废树脂是和水一起混合输送的，都通过废树脂贮槽10来实现废树脂的接收和转运。废树脂贮槽10内需测量液位和树脂的界面，用于保证废树脂在接收和转运阶段，能精确知道废树脂量和水量，不影响工艺安全。

本实用新型中，通过磁致伸缩液位计实现液位连续测量，通过重锤料位计实现废树脂界面的测量，由于废树脂贮槽中存贮放射性废树脂，因而其放射性剂量水平较高，为方便维护和检修仪表，重锤料位计和磁致伸缩液位计都不就地安装，均通过仪表短管5穿出设备间安装。

本实施例中，磁致伸缩液位计包含液位变送器1、探测杆2、浮球3；重锤料位计主要包括电机提升装置4、辅助套管6、限位套7、钢缆8、重锤9。废树脂贮槽10上设置两个仪表短管。液位变送器1安装在其中一个仪表短管顶端的管口上，探测杆2通过仪表短管伸入废树脂贮槽10内，废树脂贮槽10内的探测杆2上安装浮球3。重锤料位计的电机提升装置4安装在另一个仪表短管5顶端的管口位置处，辅助套管6安装在该仪表短管5内，钢缆8通过辅助套管6伸入到废树脂贮槽10内，废树脂贮槽10内的钢缆8底端固定重锤9。

其中，仪表短管5采用φ108×4的不锈钢管，由废树脂贮槽10设备提前预留。辅助套管6采用φ57×3.5的不锈钢管，上端焊接dn100法兰，下端带有限位套，和重锤料位计集成一套装置，通过仪表短管5安装在废树脂贮槽10仪表管口上。辅助套管6的主要功能是让重锤料位计的传感器重锤9在电机自动提升过程中只停在废树脂贮槽10的顶部，不需要提升至仪表短管5的顶端，防止重锤在dn100的短管5内晃荡，影响测量。辅助套管6末端装有限位套7，目的是减小重锤与套管的碰撞，延长重锤料位计的使用寿命。

本实用新型中进行液位测量的装置和进行界面测量的装置独立安装，分开测量，均避开废树脂贮槽10的进料管。保证液位连续测量，以及液位和界面两个测量信号互不干扰。

在废树脂接收阶段，防止废液超过贮槽10的上限值造成工艺设备安全，磁致伸缩液位计一直处于测量状态，浮球3比重选为0.63～0.75，低于废水的比重，浮球随液位高度在探测杆2上自由移动，不会被树脂颗粒卡住和掩埋，且始终浮在液面上。液位变送器输出4～20ma信号，实现了液位的连续测量，并可设置液位高限报警和自动联锁相关进料阀门，避免液位超限，影响工艺安全。但重锤料位计在废树脂树进料阶段就有被埋锤的风险，为防止废树脂把重锤9传感器掩埋，造成钢缆8无法提升，不能测量废树脂和水的分层面，因此进料前需在自动控制系统上停止重锤料位计的测量工作，通过电机提升装置4把重锤9提升，待重锤9提升至限位套7位置处，电机提升装置4停止提升。进料完毕后开启压空搅拌，搅拌废树脂贮槽10内的废树脂和水，让废树脂凹凸不平的起伏面变成规则的平面。搅拌均匀后，再启动电机提升装置4，开始自动测量，重锤9根据物位的情况带动钢缆8移动，当探测到废树脂和水的界面后停止下降，并自动返回，完成界面测量。

废树脂转运阶段，为实现树脂顺利下料，先在废树脂贮槽10进行压空搅拌，待废树脂和水搅拌均匀后再下料。在此阶段，不需要停止重锤料位计测量工作，磁致伸缩液位计和重锤料位计都处于测量工作状态，通过液位高度、树脂界面高度可以判断和验证下游段的接收槽中废树脂是否真正充满。

由于重锤料位计标配的重锤不能测量废树脂和水的分界面，在工程中多次对重锤9进行了材质、形状、及重量上的改进，材质由原来的不锈钢改成聚四氟乙烯外壳，里面配重铅块。形状由原来的圆锥形、上圆锥下平底形改为圆柱形。重锤9的直径增大，增大与树脂的接触面。配重的铅块重量减小，能匹配钢缆3米/秒的下降速度，且不影响钢缆接触到树脂界面上自动返回的测量功能。为方便运行人员操作，液位和界面信号引至plc控制系统进行显示、报警和联锁。在plc控制系统上可远程启动和停止电机提升装置4。根据操作要求可以设置测量的周期时间，在周期内，启动电机提升装置4，重锤料位计自动实现测量，周期时间一到，自动停止测量。若不设测量的周期时间，电机提升装置4启动一次，只测量一次，并保存和显示此次的测量结果，需再次测量，可再启动电机提升装置4。

重锤料位计改进后经试验证明：界面测量方法可行，测量数据精确，误差小，完全满足工程测量需求。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。