Mesura precisa del nivell de material sòlid - Mètodes comuns i dificultats

Un sòlid granular és una col·lecció de partícules, com ara neu, sorra, arròs o carbó. Tot i que la forma dels sòlids granulars és fàcil d'explicar, el seu comportament és complex i diferent dels líquids i gasos. Mesurar amb precisió la quantitat de sòlids en dipòsits o sitges és crucial per a la gestió del producte i el control i la transferència de la gestió del magatzem.
Tipus de sensor
Igual que la mesura del nivell de líquid, els equips de mesura de nivell de material sòlid també es divideixen en dues categories: sense contacte i de contacte. En aquestes categories, els equips es poden subdividir encara més en nivell de punt i monitorització de nivell continu. Aquest article presenta els principis darrere d'aquests dispositius i algunes aplicacions.
La mesura del nivell de sòlids no és tan neta i precisa com la mesura del nivell de líquid. Les característiques de pes dels líquids es poden convertir en pes de nivell de líquid mitjançant un dispositiu de pressió estàtica; Els sòlids poden experimentar canvis significatius dins del mateix lot. Els líquids també tenen propietats autoanivellants i poden proporcionar una superfície uniforme per als dispositius de mesura sense barrejar-se ni altres interferències. Aquest és un dels reptes als quals s'enfronta la mesura del nivell de material sòlid.

En general, els sòlids només poden proporcionar superfícies irregulars als dispositius de mesura i es carreguen o s'assenten de manera desigual als contenidors on s'emmagatzemen. Trobar una superfície horitzontal per reflectir senyals suposa un cert repte per als materials sòlids.
Els equips sense contacte utilitzats per a la mesura d'estat sòlid, similars als equips sense contacte utilitzats per a la mesura del nivell de líquids, són els equips més comuns, inclosos ultrasò, radar i làser. Els dispositius d'ultrasons tenen l'avantatge del baix cost i tenim una comprensió molt clara dels seus patrons de comportament. Malauradament, de vegades pot provocar un mal ús, donant lloc a resultats inconsistents. El mateix passa amb els equips de radar.
Els sòlids són generalment difícils d'assentar en una superfície uniforme i horitzontal. Un escenari més comú és que els sòlids es transporten a un dipòsit d'aigua o sitja a través d'un transportador, que aboca els sòlids en una posició, formant un con determinat per l'"angle de repòs" del sòlid. Quan es supera l'angle, hi ha assentament o despreniment de massa. Si el dispositiu sense contacte controla la part superior del con, aquest despreniment provocarà un canvi sobtat en el nivell del material. Normalment, quan l'equip està disposat a prop de la zona de lliurament, és difícil mesurar el nivell real del material i qualsevol despreniment tornarà a provocar un canvi sobtat en el nivell del material.
Les dificultats de la mesura de l'estat sòlid
El problema és el reflex de les superfícies inclinades. Els dispositius de radar d'ona guiada (GWR) i ultrasònics es basen en la reflexió del senyal a la superfície del material provat. La superfície líquida és uniforme i proporciona una bona superfície reflectant per a la reflexió del senyal. La consistència, la mida de les partícules i, per descomptat, l'angle de repòs dels sòlids varien. L'angle de repòs és l'angle en què un sòlid s'assenta de manera natural quan es transporta a un cabal uniforme i constant. Cada sòlid té un angle de repòs únic. Això es pot utilitzar en l'aplicació de punts de material de mesura.
Es pot instal·lar un sensor de dispositiu de mesura sense contacte amb un angle de repòs per determinar quan el con sòlid arriba al punt de control, com ara una alarma d'alt nivell. La mesura contínua del nivell no és fàcil. La manca d'una superfície uniforme evitarà que la reflexió coherent torni al transmissor i la mida variable de les partícules produirà efectes de dispersió, que poden provocar senyals poc fiables. El làser és un dispositiu més fiable per mesurar punts de material i és més precís per determinar la presència de sòlids als punts de control.

Si no és pràctic instal·lar el làser al contenidor del dispositiu, es pot instal·lar a l'espatlla del dispositiu. Per exemple, en l'aplicació de la càrrega de fangs als camions, no és pràctic instal·lar dispositius de control del nivell de líquid als camions a causa dels equips de manipulació i transport de materials.
La pols, l'expansió sòlida i les càrregues desiguals als contenidors poden afectar els equips sense contacte. Recordeu que la pols es pot cremar. Abans d'implementar procediments de seguretat, sovint es produïen explosions de pols de carbó i sitges de gra. Aquesta característica s'ha de tenir en compte a l'hora de dissenyar el sistema. A més del combustible, l'oxigen i la ignició necessaris per a la combustió del combustible, la pols s'ha de dispersar i confinar en contenidors tancats per convertir-se en combustible. La dispersió pot interferir amb el funcionament dels equips de nivell de material sense contacte.
S'han de dissenyar carcasses d'equips adequades al sistema per proporcionar una protecció adequada. Quan un sòlid "s'agrupa" i es separa de la resta del material de farciment a la sitja per formar un objecte separat, es produeix una expansió sòlida, com ara el sòlid amuntegat a un costat de la sitja. Això pot provocar la impossibilitat d'entrar en contacte amb el nivell o que el nivell no pugui entrar en contacte amb el material. Una mesura correctiva habitual és utilitzar la vibració o l'aire per "fluiditzar" el sòlid per garantir una distribució uniforme. Per diverses raons, es pot produir una càrrega desigual. En alguns casos, l'experiència del personal de disseny i operació del sistema, combinada amb l'agitació mecànica, pot ajudar a alleujar aquest problema.
El dispositiu de mesura de contacte utilitzat per a aquesta aplicació és exclusiu per a la mesura d'estat sòlid. Aquests dispositius depenen del contacte directe o del pes amb el material. La mida, la densitat, el contingut d'humitat i el pes dels sòlids varien. Aquestes característiques es poden utilitzar per detectar o inferir nivells de material. El dispositiu de detecció de nivell de material de punt comú és un sensor de molla vibrant o de diapasó. Un altre mètode de mesura comú és utilitzar sistemes de pes i cable. El dispositiu és mecànic i inclou un sensor de línia lliscant que pot seguir el mecanisme mecànic per moure's cap avall fins a terra. Els extensometres s'utilitzen per modificar contenidors o sitges existents per indicar la càrrega sòlida dins del contenidor.