Nøjagtig måling af fast stofniveau - almindelige metoder og vanskeligheder

Et granulat fast stof er en samling af partikler, såsom sne, sand, ris eller kul. Selv om formen på granulære faste stoffer er let at forklare, er deres adfærd kompleks og forskellig fra væsker og gasser. At måle mængden af faste stoffer nøjagtigt i tænker eller siloer er afgørende for produktadministration og lagerstyring under overførsel.
Sensortype
Ligesom måling af væske-niveau kan udstyr til måling af fastmateriale-niveau også opdeles i to kategorier: uden kontakt og med kontakt. Inden for disse kategorier kan udstyr yderligere inddeles i punktniveau- og kontinuert niveauovervågning. Denne artikel introducerer principperne bag disse enheder og nogle anvendelser.
Måling af faste stoffer er ikke så ren og præcis som måling af væsker. Vægtkarakteristikerne for væsker kan konverteres til væske-niveau-vægt ved hjælp af et statisk trykapparat; Faste stoffer kan gennemgå betydelige ændringer inden for samme batch. Væsker har også selvudjævningsegenskaber og kan give en ensartet overflade til måleapparater uden blandning eller anden interference. Dette er en af udfordringerne ved måling af niveau af faste materialer.

Faste stoffer kan normalt kun give ulige overflader til måleapparater og er ulige fordelt eller nedbøjet i beholderne, hvori de opbevares. At finde en vandret overflade for at afspejle signaler stiller en vissek udfordring for faste materialer.
Udrustning uden kontakt, der bruges til faststofmåling i fast tilstand, ligner udrustning uden kontakt, der bruges til måling af væske-niveau. Denne type udrustning er den mest almindelige, herunder ultrasøn, radar og laser. Ultrasøn apparater har fordelene ved lav pris, og vi har en meget klar forståelse af deres adfærds mønstre. Uheldigvis kan det iblanden føre til forkert anvendelse, hvilket resulterer i inkonsekvente resultater. Det samme gælder for radarudrustning.
Fester er generelt svære at få til at sætte sig i en ensartet og horisontal overflade. En mere almindelig situation er, at fester transporteres til et vandtank eller silo via en konvejør, der hælder festerne ud på en position, hvor de danner en kegle bestemt af festenes "hvilevinkel". Når vinklen overskrides, sker der massiv nedlæggelse eller løsrivning. Hvis det ikontaktbaserede apparat overvåger toppen af keglen, vil denne løsrivning forårsage en pludselig ændring i materiale niveauet. Normalt er det, når udstyret er placeret tæt ved leveringsområdet, svært at måle det faktiske materiale niveau, og enhver løsrivning vil forårsage en pludselig ændring i materiale niveauet igen.
Udfordringerne ved måling af faste stoffer
Problemet er spejling af hældede overflader. Ultralyd, guided wave radar (GWR) og lasersenheder afhænger af signalrefleksion på overfladen af det testede materiale. Væskeoverfladen er ensartet og giver en god spejlsende overflade for signalrefleksion. Konsekvensen, partikelstørrelse og selvfølgelig hvilevinklen af faste stoffer varierer. Hvilevinklen er vinklen, hvor et fast stof naturligt sænker sig, når det transporteres ved en ensartet og konstant strømrate. Hvert fast stof har en unik hvilevinkel. Dette kan bruges i anvendelsen af måling af materialepunkter.
En ikke-kontakt måleenhedssensor kan installeres under en hvilevinkel for at afgøre, når den faste kegle nåede til kontrolpunktet, såsom en høj nivåalarm. Kontinuert nivåmåling er ikke nemt. Manglen på en ensartet overflade vil forhindre kohærent refleksion fra at vende tilbage til afsenderen, og den varierende partikelstørrelse vil give afsted i spredningseffekter, begge hvilke kan føre til uforudsigelige signaler. Laser er et mere pålideligt redskab til måling af materialepunkter og er mere nøjagtigt i afgørelsen af tilstedeværelsen af faste stoffer ved kontrolpunkter.

Hvis det er urisikkerligt at installere laseren på apparatets beholder, kan den installeres på skulderen af apparatet. For eksempel, i applikationen af indlæsning af sludgyr på lastbiler, er det urisikkerligt at installere væskenivåovervågningsenheder på lastbiler på grund af materialsbehandling og -transportanlæg.
Støv, fast udvidelse og ulige belastninger i containere kan alle påvirke ikke-kontakt udstyr. Husk venligst, at støv kan tændes. Før sikkerhedsprocedurer blev implementeret, skete ofte eksplosioner af kulstøv og kornlager. Denne egenskab skal overvejes under systemdesign. Foruden brændsel, syrestoff og tændingskilde, der kræves til brændsel forbrænding, skal støvet være spredt og indespærret i lukkede beholdere for at blive forbrenelig. Spredning kan forstyrre drift af ikke-kontakt materiale-niveau udstyr.
Passende udstyrsindkapslinger bør designes i systemet for at give den rigtige beskyttelse. Når en fast stof "klumper" sammen og adskiller sig fra resten af udfyldelsesmaterialet i siloen for at danne et separat objekt, sker der en udvidelse af det faste materiale, såsom når det faste materiale hopper op på én side af siloen. Dette kan resultere i, at det ikke kan komme i kontakt med nivået eller at nivået ikke kan komme i kontakt med materialet. En almindelig korrektivforanstaltning er at bruge vibration eller luft for at "fluidisere" det faste materiale og sikre en ensartet fordeling. På grund af forskellige årsager kan der opstå ulige belastninger. I nogle tilfælde kan systemdesign- og driftspersonnels erfaring, kombineret med mekanisk agitering, hjælpe med at lette dette problem.
Måleenheden til kontaktmåling, der bruges til denne anvendelse, er unik for faststofmåling. Disse enheder afhænger af direkte kontakt eller vægt på materialet. Størrelsen, densiteten, vandindholdet og vægten af faste stoffer varierer. Disse egenskaber kan bruges til at registrere eller inferere materiale niveauer. Den almindelige punktmateriale niveau detektionsenhed er en vibrerende fjeder eller akkordtype sensor. En anden almindelig målemetode er at bruge vægt og kabelsystemer. Enheden er mekanisk og inkluderer en glidende linjesensor, der kan følge den mekaniske mekanisme for at bevæge sig ned mod jorden. Strain-gauges bruges til at ændre eksisterende beholdere eller siloer for at indikere det faste belastning inde i beholderen.