Tarkka mittaus kiinteistä materiaalien tasosta – yleiset menetelmät ja vaikeudet

Granulaarinen kiinteä aine on kokoelma osikkeita, kuten lumi, hiekkapilkko, riisi tai hiili. Vaikka granulaaristen kiinteiden muoto on helppo selittää, niiden käyttäytyminen on monimutkainen ja erilainen kuin vedestä ja kaasusta. Kiinteiden määrien tarkka mittaus tankkeissa tai siloissa on ratkaisevan tärkeää tuotteen hallinnassa sekä varastojen hallinnan valvonnassa ja siirrossa.
anturityyppi
Kuten vedenvuorovaikutteisen mittauksen tapaan, myös kiinteän materiaalin taso-mittauslaitteisto voidaan jakaa kahteen luokkaan: epäyhteydenomaisiin ja yhteydenomaisiin. Nämä luokat voidaan jakaa edelleen piste-tason ja jatkuvan tason valvontalaitteisiin. Tässä artikkelissa esitellään näiden laitteiden periaatteet ja joitakin sovelluksia.
Kiinteän aineen tasomittaus ei ole yhtä siististä eikä tarkkaa kuin nesteen tasomittaus. Nestemiesten paino-ominaisuudet voidaan muuntaa nesteen tason painoksi käyttämällä statista painelaitetta; Kiinteät aineet voivat kuitenkin kohtaamerkittäviä muutoksia saman erän sisällä. Nestet myös ovat itseasettuvia ja tarjoavat mittalaiteille tasaisen pinnan ilman sekoittamista tai muita häiriöitä. Tämä on yksi haasteista, joita kiinteiden aineiden tason mittaus kohtaa.

Kiinteät aineet antavat mittalaitteille yleensä vain epäsäännöllisiä pintoja ja niitä tallennetaan epätasaisesti ladattuina tai asettuneina säilöissä. Löytää vaakataso, joka heijastaa signaaleja, on tietyssä mielessä haaste kiinteiden aineiden osalta.
Yhteenottamaton laite, jota käytetään kiinteän aineen mittaamiseen, samoin kuin yhteenottamatonta laitetta, jota käytetään nestetason mittaamiseen, on yleisin laite, mukaan lukien ääni-impulsi, radar ja laser. Ääni-impulssilaitteilla on edunsa alhaisesta hinnasta, ja meillä on erittäin selvä käsitys niiden toimintamalleista. Valitettavasti se voi joskus johtaa vääräkäyttöön, mikä aiheuttaa epäjohdonmukaisia tuloksia. Samoin on myös radarlaitteissa.
Kiinteät aineet ovat yleensä vaikeita asettaa tasaiseen ja vaakasuoraan pintaan. Yleisempi tilanne on, että kiinteät aineet kuljetetaan vesitankkoon tai siloon konvejörin kautta, joka kaataa ne tiettyyn sijaintiin, muodostaen konen, jonka määrittää kiinteän aineen "levittymiskulma". Kun kulma ylittyy, tapahtuu massatiheys tai irrotus. Jos epäyhteyden laite seuraa konen huippua, tämä irrotus aiheuttaa välittömän muutoksen materiaalin tasossa. Yleensä, kun laite on asennettu lähelle toimitusaluetta, on vaikea mitata todellista materiaalin tasoa, ja mikä tahansa irrotus aiheuttaa uudelleen välittömän muutoksen materiaalin tasossa.
Kiinteän aineen mittauksen vaikeudet
Ongelma on vinoutuisten pintojen heijastus. Ääniaineistolliset, ohjattuja aaltoja käyttävät radarit (GWR) ja laserilaitteet perustuvat signaalin heijastumiseen testattavan materiaalin pinnalla. Veden pintaa on tasainen ja se tarjoaa hyvän heijastuspinnan signaalin heijastumiselle. Kiinteiden aineiden yhtenäisyys, hiukkasenkoko ja tietenkin levittymiskulma vaihtelevat. Levittymiskulma on kulma, jolla kiinteä aine asettuu luonnostaan, kun sitä kuljetetaan tasaisella ja johdonmukaisella virtausnopeudella. Jokaisella kiinteällä aineella on ainutlaatuinen levityskulma. Tätä voidaan käyttää materiaalipisteiden mittaamisen sovelluksessa.
Kontaktiton mittaussäätimen anturi voidaan asentaa lepokulmassa määrittämään, kun kiinteä kartio saavuttaa valvontapisteen, kuten korkea tason hälytys. Jatkuvan tason mittaus ei ole helppoa. Yhtenäisen pinnan puute estää koherenttisen heijastuksen palautumisen lähettimelle, ja vaihteleva hiukkaspituus tuottaa hajottavia vaikutuksia, mikä molemminpuolisesti voi johtaa luotettompiin signaaleihin. Laseri on luotettavampi laite materiaalipisteiden mittoon ja se on tarkempi valvontapisteen paikannessa kiinteissä aineissa.

Jos laserin asentaminen laitteeseen tai säilöön ei ole käytännöllistä, sitä voidaan asentaa laitteen olkapäälle. Esimerkiksi lastaamissovelluksessa, jossa suloa ladataan kamion varrellen, ei ole käytännöllistä asentaa nestetasoja valvontaan kamioille, koska niitä vaikeuttaa materiaalin käsittely- ja kuljetuslaitteisto.
Hieno, kiinteä laajentuminen ja epäsäännölliset kuormat säilöissä voivat vaikuttaa koskemattomaan laitteistoon. Muista, että hieno voi syttyä. Ennen turvallisuusmenettelyjen toteuttamista hiilen hienopohjusten ja viljasaalioiden räjähdykset tapasivat usein. Tämä ominaisuus täytyy ottaa huomioon järjestelmän suunnittelussa. Lisäksi polttoaineen, happeen ja syttymisen lisäksi hieno on hajottava ja suljettava suljetuksiin säilöihin, jotta se voi tulevaisuudessa syttyä. Hajautuminen saattaa häiritä koskemattoman materiaalin tason laitteiston toimintaa.
Järjestelmään tulisi suunnitella sopivat laitteistokorit tarjotakseen asianmukaista suojelua. Kun kiinteä aine "yhdistyy" ja erottuu loput täytteestä silossa muodostaakseen erillisen objektin, tapahtuu kiinteän laajeneminen, kuten kiinteä kasaantuu silon yhteen puoleen. Tämä voi johtaa siihen, että tasoa ei voida koskea tai taso ei voi koskea materiaalia. Yleinen korjaustoimenpide on käyttää värähtelyä tai iltaa "vedessä" kiinteen varmistamaan tasaisen jakautumisen. Monista syistä huolimatta voi tapahtua epätasainen lataus. Joissakin tapauksissa järjestelmän suunnittelun ja toiminnan henkilöstön kokemus yhdistettynä mekaaniseen sekoittamiseen voi auttaa lieventämään tätä ongelmaa.
Tämän sovelluksen käyttämä yhteysmittaustietoväline on ainutlaatuinen kiinteän aineen mittauksessa. Nämä laitteet riippuvat suoraan yhteydestä tai painosta materiaalin kanssa. Kiinteiden koko, tiheys, kosteus ja paino vaihtelevat. Nämä ominaisuudet voidaan käyttää materiaalitasojen tunnistamiseksi tai päättämiseksi. Yleinen pistemateriaalin tason havaitsemislaitteisto on värinöivä keilisensori tai äänisuusanturin tyyppinen sensori. Toinen yleinen mittaustapa on käyttää painon ja kabelin järjestelmiä. Laitteessa on mekaaninen osa, johon kuuluu liukulohkosensoori, joka voi seurata mekaanista mekanismia liikkua alaspäin maahan asti. Paineennäytteet käytetään muokkaamaan olemassa olevia säiliöitä tai siloja ilmaisemaan sisällä olevaa kiinteän aineen painetta.