Точно измерване на нивото на твърдо материално състояние - общи методи и трудности

Гранулярната твърда субстанция е колекция от частици, като сняг, песък, рис или въгле. Въпреки че формата на гранулярните твърди вещества е лесна за обяснение, техният поведенчески модел е сложен и различен от този на течностите и газовете. Точното измерване на количеството твърди вещества в бакове или силози е от съществено значение за управлението на продуктите и контрола при складско управление и прехвърляне.
Тип сензор
Както и измерването на нивото на течности, оборудvanето за измерване на нивото на твърди материали също се дели на две категории: безконтактно и контактно. В тези категории оборудvanето може да бъде още подразделено на измерване на точково ниво и непрекъснато ниво. Тази статия представя принципите зад тези устройства и някои приложения.
Измерването на нивото на твърди материали не е толкова чисто и прецизно като измерването на нивото на течности. Тегловите характеристики на течните вещества могат да бъдат преобразувани в тегло на нивото на течността, използвайки устройство с статично налягане; Твърдите вещества могат да претърпяват значителни промени в рамките на един и същ партида. Течните вещества също разполагат с свойството за саморавняване и могат да предоставят равномерна повърхност за измерващи устройства, без смесване или други помешания. Това е една от предизвикателствата, срещнати при измерването на нивото на твърди материали.

Твърдите вещества обикновено предават само неравномерни повърхности на измерващите устройства и са неравномерно натоварени или оседнали в съдовете, в които се съхраняват. Намирането на хоризонтална повърхност, която да отражава сигнали, е определен предизвикателство за твърдите материали.
Оборудването за безконтактно измерване на твърди вещества, подобно на безконтактното оборудване, използвано за измерване на нивото на течности, е най-разпространеното оборудване, включително ултразвук, радар и лазер. Устройствата с ултразвук имат предимството да бъдат с ниска цена, и имаме много ясно представа за техните модели на поведение. Късожалост, понякога това може да доведе до грешно използване, което води до несъответстващи резултати. Същото важи и за оборудването с радар.
Твърдите вещества обикновено са трудни за уредяване в равномерна и хоризонтална повърхност. По-често срещана ситуация е твърдите вещества да бъдат превозени до воден резервоар или силоз чрез конвейор, който ги излива на позиция, образуваща конус, определен от "ъгъла на почивка" на твърдото вещество. Когато този ъгъл е надминат, има масово оседяване или откъсване. Ако непосредственото устройство наблюдава върха на конуса, това откъсване ще причини внезапна промяна в нивото на материалите. Обикновено, когато оборудването е инсталирано близо до зоната за доставка, е трудно да се измери реалното ниво на материалите, и всяко откъсване ще причини повторна внезапна промяна в нивото на материалите.
Трудностите при измерването на твърди вещества
Проблемът е отражението на наклонени повърхнини. Ултразвуковите, радарни устройства с водени вълни (GWR) и лазерните апарати зависят от отражението на сигнали от повърхнината на тествания материал. Повърхнината на течността е равномерна и осигурява добро отражателно поле за сигнала. Следователно, консистентността, размерът на частиците и, разбира се, ъгълът на почиване на твърдите вещества варират. Ъгълът на почиване е ъгълът, под който твърдото вещество природно се усеща, когато се превозва при равномерен и последователен дебит. Всяко твърдо вещество има уникален ъгъл на почиване. Това може да се използва при приложението за измерване на материални точки.
Сензорът на устройство за измерване без контакт може да бъде инсталиран под ъгъл на покой, за да се определи кога твърдия конус достига контролната точка, като например висок ниво аларм. Непрекъснатото измерване на нивото не е лесно. Липсата на равномерна повърхност ще предпази когерентното отражение да се върне до трансмитера, а променящата се гранулация ще произведе разсейващи ефекти, които всички могат да доведат до ненадежни сигнали. Лазърът е по-надеждно устройство за измерване на материални точки и е по-точен при определянето на наличието на твърди вещества в контролните точки.

Ако е непрактично лазъра да бъде инсталиран на съдовото за устройството, той може да бъде инсталиран на рамото му. Например, при приложението за зареждане на трев на камionи, е непрактично датчици за мониторинг на нивото на течности да бъдат инсталирани на камionите поради оборудването за обработка и транспортиране на материала.
Прахът, твърдо разширяне и неравномерни натоварвания в съдове могат да повлияят върху оборудването без контакт. Моля, запомнете, че прахът може да гори. Преди въведението на безопасностни процедури, често са случвали избухвания на въглен прах и силози за зърно. Тази характеристика трябва да се има предвид при проектирането на системата. Освен горивото, кислорода и началото на пламък, необходими за горенето на горива, прахът трябва да бъде разпространен и затворен в затворени съдове, за да стане горлив. Разпространението може да вмеша в работата на оборудването за определяне на нивото на материалите без контакт.
Подходящите корпуси на оборудването трябва да бъдат проектирани в системата, за да осигурят подходяща защита. Когато твърдо тяло "сгъства" и се отделя от останалата част от пълнителния материал в силото, образува се отделен обект, наречен твърдо разширяване, като например твърдото, натрупано на една страна на силото. Това може да доведе до невъзможността за контакт с нивото или нивото да не може да се контактира с материалите. Обичайна коригираща мярка е използването на вибрация или въздух, за да "флуидизира" твърдото и да се гарантира равномерно разпределение. Поради различни причини може да се появи неравномерно натоваряване. В някои случаи опитът на личалото по проектиране и операция на системата, комбиниран с механично агитиране, може да помогне да се премахне този проблем.
Контактното измерващо устройство, използвано за това приложение, е уникално за измерването в твърдо състояние. Тези устройства зависят от пряк контакт или тегло с материалите. Размерът, плътността, съдържанието на вода и теглото на твърдите вещества варират. Тези характеристики могат да се използват за детекция или извод за нивата на материалите. Общи материали за детекция на нивата на материала са вибриращ пружинен или строещ форков тип сензор. Друг обичаен метод за измерване е използването на тегло и кабелни системи. Устройството е механично и включва слайдващ линейен сензор, който може да следи механиското устройство, движейки се надолу до земята. Струпването се използва за модифициране на съществуващи конteinери или силози, за да покаже твърдото тегло вътре в конteinера.