Точно измерване на нивото на твърдия материал - често срещани методи и трудности

Гранулираното твърдо вещество е колекция от частици, като сняг, пясък, ориз или въглища. Въпреки че формата на гранулираните твърди вещества е лесна за обяснение, тяхното поведение е сложно и различно от течностите и газовете. Точното измерване на количеството твърди вещества в резервоари или силози е от решаващо значение за управлението на продуктите и контрола и трансфера на управлението на склада.
Тип сензор
Подобно на измерването на нивото на течности, оборудването за измерване на ниво на твърди материали също се разделя на две категории: безконтактно и контактно. В тези категории оборудването може да бъде допълнително подразделено на точково ниво и непрекъснат мониторинг на нивото. Тази статия представя принципите зад тези устройства и някои приложения.
Измерването на ниво на твърдо вещество не е толкова чисто и прецизно, колкото измерването на нивото на течност. Характеристиките на теглото на течностите могат да бъдат преобразувани в тегло на нивото на течността с помощта на устройство за статично налягане; Твърдите вещества могат да претърпят значителни промени в рамките на една и съща партида. Течностите също имат свойства на самонивелиране и могат да осигурят равномерна повърхност за измервателните устройства без смесване или други смущения. Това е едно от предизвикателствата, пред които е изправено измерването на нивото на твърдия материал.

Твърдите вещества обикновено могат да осигурят само неравни повърхности на измервателните устройства и са неравномерно натоварени или утаени в контейнерите, в които се съхраняват. Намирането на хоризонтална повърхност за отразяване на сигналите представлява известно предизвикателство за твърдите материали.
Безконтактното оборудване, използвано за измерване на твърдо състояние, подобно на безконтактното оборудване, използвано за измерване на нивото на течности, е най-разпространеното оборудване, включително ултразвук, радар и лазер. Ултразвуковите устройства имат предимството на ниска цена и ние имаме много ясно разбиране за техните модели на поведение. За съжаление, понякога това може да доведе до неправилна употреба, което води до противоречиви резултати. Същото важи и за радарното оборудване.
Твърдите вещества обикновено трудно се утаяват в еднаква и хоризонтална повърхност. По-често срещан сценарий е, че твърдите частици се транспортират до резервоар за вода или силоз чрез конвейер, който излива твърдите частици в позиция, образувайки конус, определен от "ъгъла на покой" на твърдото вещество. При превишаване на ъгъла има масово слягане или откъсване. Ако безконтактното устройство наблюдава горната част на конуса, това отделяне ще причини внезапна промяна в нивото на материала. Обикновено, когато оборудването е подредено близо до зоната за доставка, е трудно да се измери действителното ниво на материала и всяко отделяне ще предизвика отново внезапна промяна в нивото на материала.
Трудностите при измерването на твърдо състояние
Проблемът е отражението на наклонени повърхности. Ултразвуковият радар с насочени вълни (GWR) и лазерните устройства разчитат на отразяване на сигнала върху повърхността на изпитвания материал. Течната повърхност е равномерна и осигурява добра отразяваща повърхност за отразяване на сигнала. Консистенцията, размерът на частиците и, разбира се, ъгълът на откос на твърдите вещества варират. Ъгълът на покой е ъгълът, под който твърдото вещество естествено се утаява, когато се транспортира с равномерна и постоянна скорост на потока. Всяко тяло има уникален ъгъл на покой. Това може да се използва при прилагането на измерване на материални точки.
Сензор на безконтактно измервателно устройство може да се инсталира под ъгъл на покой, за да се определи кога плътният конус достигне контролната точка, като аларма за високо ниво. Непрекъснатото измерване на нивото не е лесно. Липсата на еднаква повърхност ще попречи на кохерентното отражение да се върне към предавателя, а променливият размер на частиците ще доведе до ефекти на разсейване, като и двата могат да доведат до ненадеждни сигнали. Лазерът е по-надеждно устройство за измерване на материални точки и е по-точно при определяне на наличието на твърди частици в контролните точки.

Ако е непрактично да инсталирате лазера върху контейнера на устройството, той може да бъде монтиран на рамото на устройството. Например, при прилагането на товарене на утайки върху камиони е непрактично да се инсталират устройства за следене на нивото на течността на камиони поради оборудването за обработка на материали и транспортиране.
Прахът, разширяването на твърдите вещества и неравномерното натоварване в контейнерите могат да повлияят на безконтактното оборудване. Моля, не забравяйте, че прахът може да гори. Преди прилагането на процедурите за безопасност често се случваха експлозии на въглищен прах и зърнени силози. Тази функция трябва да се има предвид при проектирането на системата. В допълнение към горивото, кислорода и запалването, необходими за изгарянето на горивото, прахът трябва да бъде разпръснат и задържан в затворени контейнери, за да стане запалим. Дисперсията може да попречи на работата на безконтактно ниво на материално оборудване.
В системата трябва да бъдат проектирани подходящи корпуси на оборудването, за да осигурят подходяща защита. Когато твърдо вещество се „слепва“ и се отделя от останалата част от пълнежния материал в силоза, за да образува отделен обект, възниква твърдо разширяване, като твърдото вещество, натрупано от едната страна на силоза. Това може да доведе до невъзможност за контакт с нивелира или нивелира да не може да влезе в контакт с материала. Обичайна коригираща мярка е да се използва вибрация или въздух за "флуидизиране" на твърдото вещество, за да се осигури равномерно разпределение. Поради различни причини може да възникне неравномерно натоварване. В някои случаи опитът на персонала по проектиране и експлоатация на системата, съчетан с механично разбъркване, може да помогне за облекчаване на този проблем.
Контактното измервателно устройство, използвано за това приложение, е уникално за измерване в твърдо състояние. Тези устройства зависят от директен контакт или тегло с материала. Размерът, плътността, съдържанието на влага и теглото на твърдите вещества варират. Тези функции могат да се използват за откриване или извеждане на материални нива. Устройството за откриване на нивото на материала с обща точка е вибрираща пружина или сензор тип камертон. Друг често срещан метод за измерване е използването на тегло и кабелни системи. Устройството е механично и включва сензор за плъзгаща се линия, който може да следва механичния механизъм, за да се придвижи надолу към земята. Датчиците на деформация се използват за модифициране на съществуващи контейнери или силози, за да покажат твърдия товар вътре в контейнера.