Genaue Messung des Feststoffpegels - Übliche Methoden und Schwierigkeiten

Ein granuläres Feststoff ist eine Ansammlung von Partikeln, wie Schnee, Sand, Reis oder Kohle. Obwohl die Form von granularen Feststoffen leicht zu erklären ist, ist ihr Verhalten komplex und unterscheidet sich von Flüssigkeiten und Gasen. Eine genaue Messung der Menge an Feststoffen in Tanks oder Silos ist entscheidend für die Produktverwaltung und die Kontrolle sowie den Transfer im Lagerhausmanagement.
Sensortyp
Wie bei der Flüssigkeitshöhemesstechnik wird auch die Messtechnik für Feststoffpegel in zwei Kategorien unterteilt: nicht-kontaktierend und kontaktierend. Innerhalb dieser Kategorien kann das Equipment weiter unterteilt werden in Punktpegelmessung und kontinuierliche Pegelmessung. Dieser Artikel stellt die Prinzipien hinter diesen Geräten und einige Anwendungen vor.
Die Feststoffpegelmessung ist nicht so sauber und präzise wie die Flüssigkeitspegelmessung. Die Gewichtseigenschaften von Flüssigkeiten können mit einem statischen Druckgerät in ein Flüssigkeitsgewicht umgerechnet werden; Feststoffe können innerhalb derselben Charge erhebliche Änderungen unterliegen. Flüssigkeiten besitzen außerdem selbstausgleichende Eigenschaften und bieten Messgeräten eine gleichmäßige Oberfläche ohne Mischen oder andere Störungen. Dies ist eine der Herausforderungen, denen sich die Feststoffpegelmessung stellt.

Feststoffe bieten im Allgemeinen nur unebene Oberflächen für Messgeräte und sind ungleichmäßig in den Behältern gelagert oder gesetzt, in denen sie aufbewahrt werden. Das Auffinden einer horizontalen Oberfläche zur Reflexion von Signalen stellt für Feststoffe eine bestimmte Herausforderung dar.
Nicht-kontaktierende Geräte, die für die Feststoffmessung verwendet werden, ähnlich den nicht-kontaktierenden Geräten für die Flüssigkeitsspiegelmessung, sind die gebräuchlichsten Geräte, einschließlich Ultraschall, Radar und Laser. Ultraschall-Geräte haben den Vorteil geringer Kosten, und wir verstehen ihr Verhaltensmuster sehr gut. Leider kann dies manchmal zu einer Fehlverwendung führen, was zu inkonsistenten Ergebnissen führt. Das Gleiche gilt für Radar-Geräte.
Feste Stoffe sind im Allgemeinen schwer einzurichten, um eine gleichmäßige und waagerechte Oberfläche zu erhalten. Ein weit verbreiteterer Fall ist, dass Feststoffe über einen Förderband in einen Wasserbehälter oder Silo transportiert werden, wobei die Feststoffe an einer Position abgegeben werden, ein von dem „Ruhewinkel“ des Feststoffes bestimmter Kegel entsteht. Wenn dieser Winkel überschritten wird, tritt eine Massensetzung oder -ablösung auf. Falls das nicht-kontaktive Gerät den Gipfel des Kegels überwacht, wird diese Ablösung eine plötzliche Veränderung des Materialpegels verursachen. Normalerweise ist es schwierig, wenn die Ausrüstung in der Nähe des Auslieferungsgebiets positioniert ist, den tatsächlichen Materialpegel zu messen, und jede Ablösung wird erneut eine plötzliche Veränderung des Materialpegels verursachen.
Die Herausforderungen der Feststoffmessung
Das Problem ist die Reflexion von geneigten Flächen. Ultraschall-, geführte Wellen Radar (GWR) und Lasergeräte basieren auf der Signalreflexion an der Oberfläche des getesteten Materials. Die Flüssigkeitsoberfläche ist gleichmäßig und bietet eine gute reflektierende Oberfläche für die Signalreflexion. Die Konsistenz, die Partikelgröße und natürlich der Ruhe winkel von Feststoffen variieren. Der Ruhewinkel ist der Winkel, unter dem ein Feststoff sich bei einer gleichmäßigen und konsistenten Durchflussrate beim Transport natürlicherweise niederlässt. Jeder Feststoff hat einen einzigartigen Ruhewinkel. Dies kann in der Anwendung zur Messung von Materialpunkten genutzt werden.
Ein nicht-kontaktiver Messeinrichtungssensor kann unter einem Ruhewinkel installiert werden, um zu bestimmen, wann der feste Kegel den Kontrollpunkt erreicht, wie z. B. eine Hochstand-Warnanlage. Die kontinuierliche Füllstandsmessung ist nicht einfach. Der Mangel an einer einheitlichen Oberfläche wird verhindern, dass kohärente Reflexionen zum Sender zurückkehren, und die variierende Teilchengröße wird Streueffekte erzeugen, beides kann zu unzuverlässigen Signalen führen. Ein Laser ist ein zuverlässigeres Gerät zur Messung von Materialpunkten und genauer bei der Bestimmung des Vorhandenseins von Feststoffen an Kontrollpunkten.

Wenn es impraktikabel ist, den Laser auf dem Gerätebehälter zu installieren, kann er auf der Schulter des Geräts montiert werden. Zum Beispiel in der Anwendung des Ladens von Schlamm auf Lastwagen ist es impraktikabel, Flüssigkeitsniveau-Überwachungsgeräte auf Lastwagen zu installieren wegen der Materialhandhabungs- und Förderausrüstung.
Staub, fester Ausbau und ungleichmäßige Belastungen in Containern können alle kontaktlose Geräte beeinflussen. Bitte beachten Sie, dass Staub brennen kann. Bevor Sicherheitsverfahren umgesetzt wurden, traten oft Explosionen von Kohlenstaub und Getreidesilos auf. Diese Eigenschaft muss bei der Systemgestaltung berücksichtigt werden. Neben Brennstoff, Sauerstoff und Zündung, die für die Verbrennung benötigt werden, muss Staub verteilt und in geschlossenen Behältern eingeschlossen sein, um brennbar zu werden. Die Verteilung kann den Betrieb von kontaktlosem Füllstandsmessgerät stören.
Passende Gehäuse für die Ausrüstung sollten im System vorgesehen sein, um einen angemessenen Schutz zu gewährleisten. Wenn sich ein Feststoff im Silo zu einem Klumpen verbindet und sich von dem übrigen Füllmaterial trennt, um ein separates Objekt zu bilden, tritt eine Feststoffausdehnung auf, wie z.B. der aufgehäufte Feststoff auf einer Seite des Silos. Dies kann dazu führen, dass keine Berührung mit dem Pegel oder der Pegel nicht in Kontakt mit dem Material kommt. Eine gebräuchliche Korrekturmaßnahme besteht darin, Vibration oder Luft zu verwenden, um den Feststoff zu "fluidisieren" und so eine gleichmäßige Verteilung sicherzustellen. Aus verschiedenen Gründen kann eine ungleichmäßige Beladung auftreten. In manchen Fällen kann die Erfahrung von Systemdesignern und Betriebspersonal in Kombination mit mechanischer Agitation helfen, dieses Problem zu lindern.
Das für diese Anwendung verwendete Kontaktmessgerät ist spezifisch für Feststoffmessungen. Diese Geräte hängen von direktem Kontakt oder Gewicht mit dem Material ab. Die Größe, Dichte, Feuchtegehalt und das Gewicht von Feststoffen variieren. Diese Merkmale können verwendet werden, um Füllstände zu erkennen oder zu inferieren. Ein gängiges Punkt-Materialpegeldetektor ist ein vibrierender Federsensor oder ein Stimmforsch-Typ-Sensor. Eine weitere häufige Messmethode besteht darin, Gewichts- und Seilsysteme zu verwenden. Das Gerät ist mechanisch und enthält einen Gleitzeilensensor, der dem mechanischen Mechanismus folgen kann, um nach unten zur Oberfläche zu bewegen. Dehnungsmessstreifen werden verwendet, um bestehende Behälter oder Silos zu modifizieren, um den Feststoffbelastung im Inneren des Behälters anzuzeigen.