Radioaktiv nivåmåling. Ragnar Viktil

Transkript

1 Radioaktiv nivåmåling Ragnar Viktil 1

2 Radioaktiv nivåmåling Bruksområde: Separatorer, Scrubbere, fakkeldunker. Fordeler: Robuste enheter, nonintrusive mot mediet. fleksibelt modulbaserte transmittere for alle måleområder. Utfordringer: Krever riktig plassering både som applikasjon og mot andre enheter i omkrets. Påvirkes av trykk Betingelser: Krever nivåglass eller alternativt måleprinsipp for verifisering og kalibrering. 2

3 Hovedprinsipp Nivå: Strålingen passerer luft/gassfasen men ikke veskefasen. Nivået utrykkes som en linjær funksjon av eksponering. Strålingen sendes ut i en begrenset vinkel mot transmiter Interfase: Stråler konstant igjenom vesken. Interfasenivået er funksjon av tettheten til mediene. Kilden føres inn med wire fra kildekontainer til enden av «Dip-Pipe» Kritisk fase for omkringliggende utstyr. 3

4 Kilde, halvering & «half-life» Industrielle isotoper; Cesium-137 og Cobolt-60 Halveringstid på henholdsvis 30,2 og 15,8 år. Beregningen av kildestyrke er i forhold til distansen strålingen må forsere av gods i tank, samt distanse gjennom mediet og at applikasjonen skal fungere i år Høytrykksapplikasjoner er utfordrende da behovet for sterke kilder kan blir en problemstilling for omkringliggende applikasjoner og arbeidsmiljø. Sterke kilder, separatorer med mye innmat, plassert areal. Dette skaper utfordringer. 4

5 Kildens styrkeberegning. Strålingsvinkel: vertikalt: 40⁰ Horisontal: 6⁰ 5

6 Halvering Demping av radioaktivitet blir oppgitt som halveringer. Avstanden strålene må gå gjennom mediet før strålingen er redusert til det halve. Denne dempingen regnes som linjær i forhold til egenvekten. Etter 8 halveringer er ikke strålingen utslagsgivende for måling. Smale dunker hvor mediet har variabel densitet vil skape problemer da strålemengden som slipper gjennom veskefasen vil endre seg og gi misvisning av kalibrert nivå. Demping 1 ½ ¼ 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256 % stråling ,5 6,25 3,125 1,562 0,781 0,39 Vann (mm) Våt sand (mm) Stål i (mm) 0 12, , , ,

7 Smal scrubber 1300mm Scrubberene har et veldig fint produkt. Ved avblåsning til fakkel vil mediet «flashe» av, og nivået kommer lavere enn driftsområdet. Vi injiserer MEG for å få opp væskenivået innenfor driftsparameter før oppstart. MEG med en egenvekt på 1,08 kontra kondensatet som kan komme ned i 0,65 skaper da en utfordring da en mindre del av strålingen passerer gjennom vesken enn før og visningen inne stiger. Når kontrolleren da ligger i auto vil dette skape avvik mellom sann verdi og visningen i SAS. 7

8 Våtgass Scrubber Våtgass-scrubber med driftstrykk på 125bar. Kilden var laget så sterk at den ikke vil være mulig å bruke ved trykkløs tank. Transmittere går i mettning. Transmitteren håndterer maks cps. Her er det innstikkkilder som ikke har skjermingsbegrensning. Vi fikk montert collimator på selve transmiteren som skulle gi en halvering og vi kom på cps. Estimert kildestyrke skulle gi vel cps for så halveres til cps med collimatoren. Teori og praksis avviker noe så en må påregne noen usikkerhet rundt styrken på kildene. Linjærisering kan gjøres både i transmitter og i SAS. 8

9 Sterk kilde DP Transmitter Kilde Her er en sterk «Dip Pipe» kilde som ikke er retningsorientert til forstyrrelse for en applikasjon ca. 8 meter unna. Hadde transmitterne til den minste tanken vært plassert på «sydsiden» kunne problemstillingen vært unngått. 9

10 Plassering i separator 10

11 Dip tube med collimator LT for oljeside LT for vannside 11

12 12

13 Stråle smitte 13

14 Smitte mellom separatorer. Case: Inn/utlegging av interfasekilde på 1. trinn sep, ved lavt nivå Grønn graf er oljenivå på 1. trinn separator Turkis graf er hopp i nivået på testseparator. 14

15 Gjøa Plot plan 4 stk Separatorer 4 stk Scrubbere 2 stk Teg/Meg kontaktorer 15

16 Modulator Brukes hvor en har variabel bakgrunnsstråling. Motordrevet roterende spjeld. Skaper en oscillerende stråling. Transmitter settes opp for modulerende signal og ignorerer da annen bakgrunnsstråling. Her øker distansen mellom kilde og transmitter noe. 16

17 Kompensering av gassfase Applikasjoner over 10 bar bør trykkkompenseres. Basert på kalkulasjon i SAS som tar hensyn til trykk, temperatur, Mol. Vekt og gassens kompressibilitetsfaktor (Z). Da kompressibilitetsfaktoren ikke er linjer og ved sammensatt gass fra flere brønner, blir denne vanskelig å forutse. Vi har per i dag statisk faktorer som vi har funnet ved «prøv & feil» metoden under commissioning. Uten noen form for kompensering vil 125bar HC gass kunne gi et pådrag opp mot 93% nivå. Ny generasjon applikasjoner inkluderer en ekstra transmitter i gassfasen. Den gir kontinuerlig tetthetsmåling av gassen så vi får en dynamisk kompensering. 17

18 Case: Tom tank trykksettes med HC gass til 78 bar Gassens tetthet øker og vi får et tilsynelatende nivå på 73% 18

19 Installasjon Ved behov for måleområde større enn 2 meter, monteres flere transmittere i cascade. Trenger nivåglass som visuelt dekker hele måleområdet. Permanent røropplegg for drenering av glassene er påkrvet. Erfaringer har omskrevet våre spesifikasjonskrav til å inkludere alternativt måleprinsipp; Anbefaler radar på rene vesker, «DP-remote seal» med gode spyleopplegg til dren for skitten applikasjon. Da trykkompenseringen ikke virker under opp og nedkjøring har en heller ingen fungerende nedstengning. Krever ressurser i felt ved opp/nedkjøring Verifisering av nivåglass mot HMI Montering av transmittere for samme applikasjon må være så tett som mulig og sentreres i kildens strålebane 19

20 20

21 Kort oppsummert En god applikasjon krever god planlegging og montasje. Bør ha sekundært måleprinsipp for høye trykk og kritiske applikasjoner (PSD) Må ha nivåglass som minimum dekker fullt måleområde. 21

22 Ragnar Viktil Commissioning, Instrument Gudrun Development Project 22