4.3. Радіоізотопні прилади

Практичне застосування для вимірювання рівня одержав радіоізотопний метод, заснований на поглинанні або ослабленні середовищем потоку гамма-променів, що просвічують контрольоване середовище.

На цьому принципі працюють усі радіоізотопні прилади контролю рівня, що незамінні в тих випадках, коли контроль повинен здійснюватися без контакту вимірювальних засобів з контрольованим середовище. Такі прилади відрізняються високою надійністю й точністю.

Область застосування: для безконтактного виявлення граничного рівня в судинах з отруйними чи агресивними рідкими і твердими речовинами. Застосовуються в екстремальних умовах виробничих процесів, таких як висока температура і тиск, агресивність і токсичність, абразивні домішки і висока в’язкість продуктів не дозволяють застосувати інші прилади. Типові області застосування - контроль рівня кислоти, цементу. Використовується в реакторах, баках, циклонах і обертових міксерах

Радіоізотопні прилади контролю рівня складаються з двох основних частин: джерела випромінювання і приймача випромінювання. Джерело випромінювання формує спрямований пучок випромінювання радіоактивної речовини. Приймач випромінювання перетворює дію гамма-променів в електричні сигнали для автоматичного контролю або регулювання контрольованого рівня. Він являє собою датчик-лічильник випромінювання й електронний блок, що посилює сигнал випромінювання.

У якості радіоактивної речовини (джерела випромінювання) застосовується цезій-137 з активністю не більш 0,5 мг-екв радію і періодом піврозпаду 33 років. Одиницею активності радіоактивної речовини є кюрі. Кюрі - це така кількість радіоактивної речовини, у якій за 1С відбувається 3,710¹⁰ актів розпаду. Проте в техніці активність частіше вимірюють у радієвих еквівалентах.

Можливі три принципові схеми радіоізотопних рівнемірів. Схема показана на рис.8 (а, б) використовується в тих випадках коли немає доступу в резервуар. Схема приведена на рис.8(а) може використовуватись, як сигналізатор максимального або мінімального рівня (при нерухомому випромінювачі і приймачі випромінення) або для постійного вимірювання рівня (рівнеміри з слідкуючою системою). Схему показану на рис.8(в) цілеспрямовано використовувати в тих випадках, коли в резервуар можна помістити поплавок.

Рис.8 - Схеми застосування радіоізотопних рівнемірів

Радіоізотопний рівнемір слідкуючої дії РР-8 (рис. 9,а) дозволяє здійснювати неперервний дистанційний контроль рівня сипучих матеріалів і рідин при робочих тисках до 25 МПа (250 кгс/см²). Діапазон вимірювання рівня 200, 400, 600, 700 і 1000 см.

Прилад являє собою автоматичну слідкуючу систему (рис. 9,б). Електричний реверсивний двигун 6 через черв'ячну передачу 7 обертає барабан 8, на який намотуються дві металеві стрічки 3. На кінцях стрічок розміщене джерело випромінювання 1 і приймач випромінювання 13, які знаходиться в одній горизонтальній площині. Якщо змінюється рівень контрольованого середовища, то змінюється положення джерела випромінювання 1; при цьому пучок променів в залежності від рівня проходить вище або нижче рівня приймача. Приймач реєструє зміну інтенсивності випромінювання і видає електричний сигнал на обертання двигуна 6, що знову відновить систему джерело випромінювання - приймач випромінювання на один горизонтальний рівень. Рівнемір має вторинний показуючий прилад 12 електричної або пневматичної системи, шкала якого відградуйована в одиницях вимірювання рівня.

Рис. 9 Радіоізотопний рівнемір РР-8

Радіоізотопний автоматичний рівнемір типу УДАР-5 дозволяє вимірювати, сигналізувати і регулювати контрольований рівень лужних, кислотних, вибухонебезпечних рідин і сипучих матеріалів.

Прилад має датчик, електронно-механічний блок і пульт керування. Джерелом радіоактивного випромінювання є ізотоп - цезій-137. Прилад дозволяє вимірювати рівень до 15 м із високою точністю (±2 мм). Потужність приладу не перевищує 80 Вт при напрузі в мережі 220 В, частоті 50 Гц.

Принцип дії й пристрій приладу подібні принципу дії й пристрою приладу типу РР-8.