Ακριβής μέτρηση του επιπέδου στερεού υλικού - Κοινές μέθοδοι και δυσκολίες Ελλάδα

Ένα κοκκώδες στερεό είναι μια συλλογή σωματιδίων, όπως το χιόνι, η άμμος, το ρύζι ή ο άνθρακας. Αν και η μορφή των κοκκωδών στερεών είναι εύκολο να εξηγηθεί, η συμπεριφορά τους είναι πολύπλοκη και διαφορετική από τα υγρά και τα αέρια. Η ακριβής μέτρηση της ποσότητας στερεών σε δεξαμενές ή σιλό είναι ζωτικής σημασίας για τη διαχείριση προϊόντων και τον έλεγχο και τη μεταφορά της διαχείρισης αποθήκης.
Τύπος αισθητήρα
Όπως η μέτρηση στάθμης υγρού, ο εξοπλισμός μέτρησης στάθμης στερεού υλικού χωρίζεται επίσης σε δύο κατηγορίες: χωρίς επαφή και επαφή. Σε αυτές τις κατηγορίες, ο εξοπλισμός μπορεί να υποδιαιρεθεί περαιτέρω σε επίπεδο σημείου και συνεχή παρακολούθηση επιπέδου. Αυτό το άρθρο εισάγει τις αρχές πίσω από αυτές τις συσκευές και ορισμένες εφαρμογές.
Η μέτρηση στερεάς στάθμης δεν είναι τόσο καθαρή και ακριβής όσο η μέτρηση στάθμης υγρού. Τα χαρακτηριστικά βάρους των υγρών μπορούν να μετατραπούν σε βάρος σε επίπεδο υγρού χρησιμοποιώντας μια συσκευή στατικής πίεσης. Τα στερεά μπορεί να υποστούν σημαντικές αλλαγές στην ίδια παρτίδα. Τα υγρά έχουν επίσης αυτοεπιπεδωτικές ιδιότητες και μπορούν να παρέχουν ομοιόμορφη επιφάνεια για συσκευές μέτρησης χωρίς ανάμειξη ή άλλες παρεμβολές. Αυτή είναι μια από τις προκλήσεις που αντιμετωπίζει η μέτρηση του επιπέδου στερεού υλικού.

Τα στερεά μπορούν γενικά να παρέχουν μόνο ανομοιόμορφες επιφάνειες στις συσκευές μέτρησης και φορτώνονται ή καθιζάνουν άνισα στα δοχεία στα οποία είναι αποθηκευμένα. Η εύρεση μιας οριζόντιας επιφάνειας για την αντανάκλαση των σημάτων αποτελεί μια ορισμένη πρόκληση για τα στερεά υλικά.
Ο εξοπλισμός χωρίς επαφή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση στερεάς κατάστασης, παρόμοιος με τον εξοπλισμό χωρίς επαφή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της στάθμης του υγρού, είναι ο πιο κοινός εξοπλισμός, συμπεριλαμβανομένων των υπερήχων, του ραντάρ και του λέιζερ. Οι συσκευές υπερήχων έχουν το πλεονέκτημα του χαμηλού κόστους και έχουμε πολύ ξεκάθαρη κατανόηση των προτύπων συμπεριφοράς τους. Δυστυχώς, μερικές φορές μπορεί να οδηγήσει σε κακή χρήση, με αποτέλεσμα ασυνεπή αποτελέσματα. Το ίδιο ισχύει και για τον εξοπλισμό ραντάρ.
Τα στερεά είναι γενικά δύσκολο να καθιζάνουν σε μια ομοιόμορφη και οριζόντια επιφάνεια. Ένα πιο συνηθισμένο σενάριο είναι ότι τα στερεά μεταφέρονται σε μια δεξαμενή νερού ή σιλό μέσω ενός μεταφορέα, ο οποίος χύνει τα στερεά σε μια θέση, σχηματίζοντας έναν κώνο που καθορίζεται από τη "γωνία ηρεμίας" του στερεού. Όταν γίνεται υπέρβαση της γωνίας, υπάρχει μαζική καθίζηση ή αποκόλληση. Εάν η συσκευή χωρίς επαφή παρακολουθεί την κορυφή του κώνου, αυτή η αποκόλληση θα προκαλέσει ξαφνική αλλαγή στο επίπεδο υλικού. Συνήθως, όταν ο εξοπλισμός είναι τοποθετημένος κοντά στην περιοχή παράδοσης, είναι δύσκολο να μετρηθεί η πραγματική στάθμη υλικού και οποιαδήποτε αποκόλληση θα προκαλέσει ξανά ξαφνική αλλαγή στο επίπεδο υλικού.
Οι Δυσκολίες της Μέτρησης Στερεάς Κατάστασης
Το πρόβλημα είναι η αντανάκλαση των κεκλιμένων επιφανειών. Οι συσκευές υπερήχων, ραντάρ κατευθυνόμενων κυμάτων (GWR) και λέιζερ βασίζονται στην ανάκλαση σήματος στην επιφάνεια του δοκιμασμένου υλικού. Η επιφάνεια του υγρού είναι ομοιόμορφη και παρέχει μια καλή ανακλαστική επιφάνεια για ανάκλαση σήματος. Η συνοχή, το μέγεθος των σωματιδίων και φυσικά η γωνία εναπόθεσης των στερεών ποικίλλουν. Η γωνία ανάπαυσης είναι η γωνία στην οποία ένα στερεό καθιζάνει φυσικά όταν μεταφέρεται με ομοιόμορφο και σταθερό ρυθμό ροής. Κάθε στερεό έχει μια μοναδική γωνία ηρεμίας. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εφαρμογή σημείων μέτρησης υλικού.
Ένας αισθητήρας συσκευής μέτρησης χωρίς επαφή μπορεί να εγκατασταθεί σε γωνία ηρεμίας για να προσδιορίσει πότε ο συμπαγής κώνος φτάνει στο σημείο ελέγχου, όπως ένας συναγερμός υψηλού επιπέδου. Η συνεχής μέτρηση του επιπέδου δεν είναι εύκολη. Η έλλειψη ομοιόμορφης επιφάνειας θα αποτρέψει την επιστροφή συνεκτικής ανάκλασης στον πομπό και το ποικίλο μέγεθος σωματιδίων θα παράγει φαινόμενα σκέδασης, τα οποία και τα δύο μπορούν να οδηγήσουν σε αναξιόπιστα σήματα. Το λέιζερ είναι μια πιο αξιόπιστη συσκευή για τη μέτρηση σημείων υλικού και είναι πιο ακριβής στον προσδιορισμό της παρουσίας στερεών σε σημεία ελέγχου.

Εάν δεν είναι πρακτικό να εγκαταστήσετε το λέιζερ στο δοχείο της συσκευής, μπορεί να εγκατασταθεί στον ώμο της συσκευής. Για παράδειγμα, στην εφαρμογή φόρτωσης λάσπης σε φορτηγά, δεν είναι πρακτικό να εγκατασταθούν συσκευές παρακολούθησης της στάθμης υγρών σε φορτηγά λόγω του εξοπλισμού χειρισμού και μεταφοράς υλικών.
Η σκόνη, η στερεά διαστολή και τα ανομοιόμορφα φορτία στα δοχεία μπορούν όλα να επηρεάσουν τον εξοπλισμό χωρίς επαφή. Να θυμάστε ότι η σκόνη μπορεί να καεί. Πριν από την εφαρμογή των διαδικασιών ασφαλείας, συνέβαιναν συχνά εκρήξεις σκόνης άνθρακα και σιλό σιτηρών. Αυτό το χαρακτηριστικό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό του συστήματος. Εκτός από το καύσιμο, το οξυγόνο και την ανάφλεξη που απαιτούνται για την καύση του καυσίμου, η σκόνη πρέπει να διασκορπιστεί και να περιοριστεί σε κλειστά δοχεία για να γίνει εύφλεκτη. Η διασπορά μπορεί να επηρεάσει τη λειτουργία εξοπλισμού σε επίπεδο υλικού χωρίς επαφή.
Στο σύστημα θα πρέπει να σχεδιαστούν κατάλληλα περιβλήματα εξοπλισμού ώστε να παρέχουν την κατάλληλη προστασία. Όταν ένα στερεό «συσσωματώνεται» και διαχωρίζεται από το υπόλοιπο υλικό πλήρωσης στο σιλό για να σχηματίσει ένα ξεχωριστό αντικείμενο, συμβαίνει στερεά διαστολή, όπως το στερεό που συσσωρεύεται στη μία πλευρά του σιλό. Αυτό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την αδυναμία να έρθει σε επαφή με το επίπεδο ή το επίπεδο να μην μπορεί να έρθει σε επαφή με το υλικό. Ένα κοινό μέτρο αποκατάστασης είναι η χρήση κραδασμών ή αέρα για να "ρευστοποιηθεί" το στερεό για να εξασφαλιστεί η ομοιόμορφη κατανομή. Για διάφορους λόγους, μπορεί να προκύψει ανομοιόμορφη φόρτωση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η εμπειρία του προσωπικού σχεδιασμού και λειτουργίας συστήματος, σε συνδυασμό με μηχανική ανάδευση, μπορεί να βοηθήσει στην άμβλυνση αυτού του προβλήματος.
Η συσκευή μέτρησης επαφών που χρησιμοποιείται για αυτήν την εφαρμογή είναι μοναδική για τη μέτρηση στερεάς κατάστασης. Αυτές οι συσκευές εξαρτώνται από την άμεση επαφή ή το βάρος με το υλικό. Το μέγεθος, η πυκνότητα, η περιεκτικότητα σε υγρασία και το βάρος των στερεών ποικίλλουν. Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση ή την εξαγωγή συμπερασμάτων επιπέδων υλικού. Η συσκευή ανίχνευσης στάθμης υλικού κοινού σημείου είναι ένας αισθητήρας τύπου δονούμενου ελατηρίου ή πιρουνιού συντονισμού. Μια άλλη κοινή μέθοδος μέτρησης είναι η χρήση συστημάτων βάρους και καλωδίων. Η συσκευή είναι μηχανική και περιλαμβάνει έναν αισθητήρα συρόμενης γραμμής που μπορεί να ακολουθήσει τον μηχανικό μηχανισμό για να κινηθεί προς τα κάτω στο έδαφος. Οι μετρητές καταπόνησης χρησιμοποιούνται για την τροποποίηση των υπαρχόντων εμπορευματοκιβωτίων ή σιλό για να υποδείξουν το στερεό φορτίο μέσα στο δοχείο.