摘 要：对放射性树脂进行准确地料位测量在国内核电系统是一个急需解决的难题。本文介绍了用重锤式料位计测量树脂的原理以及在国内某核电厂的使用情况，并对其优缺点进行了详细的分析，该方法具有测量准确、操作简单、维修方便、安全可靠的特点，适合于对核电厂放射性树脂的料位测量。为获得更准确的测量结果，在测量前对被测树脂进行充分混合和静置是必要的，该方法为其它核电厂测量树脂料位提供了参考。

关键词：重锤式料位计；树脂；测量方法；分析

 前 言

离子交换树脂常用于核电厂的水处理工艺中。且用于核岛内工艺系统的树脂一般都不再生处理，当树脂失效后，采用直接更换。据文献报道^[1]，在正常运行中，一台百万千瓦级的核电机组每年要产生10-30m³放射性的废树脂，而这些废树脂一般先贮存特殊的贮槽中，等待进一步的处理。在废树脂的贮存和后续处理中，对树脂料位进行准确测量是非常必要的。但因树脂属于固-液混合物，且含有放射性，不宜采用常规的方法进行测量。目前国内也有人在研究采用一种测量废树脂界面高度的装置^[2]，但在放射性树脂料位测量的应用报道还较少。本文介绍了用重锤式料位计的测量原理以及在某核电厂首次应用于放射性树脂的测量，并分析了用重锤式料位计测量树脂料位法的优缺点。

1 测量原理

典型重锤式料位计的结构如图1所示，当接到探测命令时，由一台微型异步电机驱动绕线轮正向转动，使钢丝绳向前运动，带着挂在钢丝绳底端的测量传感器以一定的速度匀速下降；当传感器接触被测物表面时，停止继续下降，钢丝绳因失去传感器重力作用，受到向下张力减小，此时灵敏杠杆动作，触发微动开关，内置的中央处理器根据得到的信号计算出下降钢丝绳的长度，显示在仪表显示器上，并输出4-20mA的信号；与此同时立即发出电机反转命令，钢丝绳带着传感器上升，直到限位销触发限位开关，电机停转，测量传感器回到初始位置，完成一次测量过程。

为测量放射性废树脂的料位，某核电厂在一个容积为30m³ 的低放树脂贮槽和一个容积2m³的废树脂贮槽上各设置了一套重锤式料位计。本文以后者为例，介绍其使用情况。在该贮槽上设置的是一台德国VEGA公司生产的LOT369型重锤式料位计，采用一个Φ245mm质量为850g的多孔不锈钢圆盘作为测量传感器。在该贮槽上还设置了一套搅拌装置，以保证树脂能够在贮槽中能够分布均匀。

2 树脂料位测量

2.1 测量方式对结果的影响

在贮槽中装入一定量的树脂，用该料位计对树脂料位进行

重现性检测。采用两种方法进行检测：第一种方法是在每次测量前用搅拌装置将树脂充分混匀，并静置5至10分钟后，进

结果表明：用第一种方法测量重现性较好，树脂层高度的测量结果在650mm上下波动，误差在±5mm范围内，与树脂的实际高度相符；第二种方法树脂层高度呈持续下降趋势，前后达差值达15mm。分析其原因，在测量过程中，树脂面受传感器下降的多次冲击，以及每次完成测量后传感器迅速提升的瞬间对测点树脂面扰动的影响，在同一测量位置处形成凹坑造成测量结果差异。

2.2 料位计标定

向贮槽中添加一定体积的树脂，加入相应的水量，使树脂完全淹没，每次测量前用搅拌器将树脂与水充分搅拌，待树脂完全静置后，再用料位计测量树脂层的高度。每个树脂高度层测量3次，取其平均值。测量结果见表2。

3 应用情况

3.1 重锤式料位计的优点

3.1.1测量准确性好

用重锤式料位计测量树脂时，采用了多孔的不锈钢圆盘作为测量传感器，因传感器具备足够的重量，既使钢丝绳能够保持一定的张力，还能保证传感器在接触水面的瞬间，能够克服所受浮力而顺利穿过水面，到达树脂层与水的界面处；同时圆盘状的探测器还具备足够大的接触面积，保证探测器不至于陷入树脂中而影响测量结果。所以可获得准确的测得结果。从表

1和表2中可以看出测量值与计算值的最大误差不超过10mm。

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这对于颗粒度较大的树脂来说，已经是非常好的结果了。

3.1.2测量范围大

因重锤式料位计实际上测量的是从绕线轮上解绕下来的钢丝绳长度，因此选择足够长度的钢丝绳就可获得更大的测量范围；针对不同高度的树脂贮槽，可选择不同长度的钢丝绳与之匹配，以保证料位计的测量范围能够满足要求。

3.1.3操作简单

既可以就地操作并就地显示测得树脂高度（mm），也可以使用4-20mA信号输出实现远程操作和显示（%）。就地操作一般用于料位计维修和校验；而远程操作和显示可以使操作人员远离现场，降低了劳动强度，并减少人员受到放射性辐照剂量。

3.1.4维修方便

由于料位计的钢丝绳平时收卷在绕线轮上，测量所用的探测器也处于初始位置，不与被测树脂及覆盖水长时间接触，只是在需要测量时，探测器才被放下，短暂地接触树脂表面，因此被放射性污染的程度较小；而且该料位计与树脂贮槽之间采用法兰连接，在需要维修时，可以将该料位计从法兰连接处整体拆下，移至安全地点进行维修和校验，减少人员受到放射性辐照剂量。

3.2 不足之处

在测量过程中，因测量探头及部分钢丝绳进入水中，测量完毕就迅速回到初始位置，一部分水被带入到料位计内部，时间长了，可能会使钢丝绳及其它部件锈蚀。建议在料位计内设一干燥装置，每次测量完毕，干燥器能够自动干燥钢丝绳及测量探测器。

3.3 使用注意事项

贮槽中应加装搅拌装置，在测量前应将树脂与水充分混合并静置，以减低或者消除树脂层表面不平整导致的测量误差。

测量中若需多次测量取平均值，则需要在每次测量前后，将树脂搅动，再充分静置后进行测量。尽量避免由于传感器的重量带来的多次测量时，在同一测量位置处形成凹坑产生测量误差。

为避免损坏重锤式料位计的钢丝绳和测量探测器，仪表安装位置应与树脂入口和出口保持一定的距离，同时要考虑加料形成的树脂堆积及下料形成的漏斗对料位测量的影响；如果系统中设置了搅拌装置，还应考虑搅拌装置的安装位置与仪表安装位置的距离。在树脂加料和排料以及搅拌过程中，不得进行测量操作。如果条件许可，建议在控制逻辑上将树脂的进料阀、卸料阀、搅拌装置的启动与料位计的启动测量进行联锁。

因核电厂放射性树脂的产生具有一定的时间特性，料位计在一年中的绝大多数时间内处于闲置状态，需要定期维护，以保证其处理良好状态。尤其需要注意检查连接探测器与料位计之间的链扣是否牢固，避免探测器在测量过程中意外脱落。

4 结束语

重锤式树脂料位计在该核电厂已经成功应用近十年，其使用经验证明，用该方法测量树脂具有准确度高和稳定性好的特点，完全能够满足核电厂对放射性树脂料位测量的工艺要求，是当前测量树脂料位最有效的方法之一。