Kiinteän materiaalin tason tarkka mittaus – yleiset menetelmät ja vaikeudet Suomi

Rakeinen kiinteä aine on kokoelma hiukkasia, kuten lunta, hiekkaa, riisiä tai hiiltä. Vaikka rakeisten kiinteiden aineiden muoto on helppo selittää, niiden käyttäytyminen on monimutkaista ja erilaista kuin nesteillä ja kaasuilla. Säiliöiden tai siilojen kiintoainemäärän tarkka mittaaminen on ratkaisevan tärkeää tuotehallinnan ja varastonhallinnan ohjauksen ja siirron kannalta.
Anturityyppi
Kuten nestepinnan mittaus, myös kiintoainetason mittauslaitteet jaetaan kahteen luokkaan: kosketuksettomaan ja kosketukseen. Näissä luokissa laitteet voidaan jakaa edelleen pistetason valvontaan ja jatkuvaan tasovalvontaan. Tässä artikkelissa esitellään näiden laitteiden ja joidenkin sovellusten taustalla olevat periaatteet.
Kiinteän tason mittaus ei ole yhtä puhdasta ja tarkkaa kuin nestepinnan mittaus. Nesteiden paino-ominaisuudet voidaan muuntaa nestetasopainoksi staattisen painelaitteen avulla; Kiinteät aineet voivat muuttua merkittävästi saman erän sisällä. Nesteillä on myös itsetasoittuvia ominaisuuksia ja ne voivat muodostaa tasaisen pinnan mittauslaitteille ilman sekoittumista tai muita häiriöitä. Tämä on yksi kiinteän materiaalitason mittauksen haasteista.

Kiinteät aineet voivat yleensä muodostaa vain epätasaisia ​​pintoja mittalaitteille ja ne kuormitetaan tai laskeutuvat epätasaisesti säiliöihin, joissa niitä säilytetään. Vaakasuoran pinnan löytäminen signaaleja heijastamaan asettaa tietyn haasteen kiinteille materiaaleille.
Kiinteän olomuodon mittaamiseen käytettävät kosketuksettomat laitteet, kuten nestepinnan pinnan mittaamiseen käytettävät kosketuksettomat laitteet, ovat yleisimpiä laitteita, mukaan lukien ultraääni, tutka ja laser. Ultraäänilaitteiden etuna on alhaiset kustannukset, ja meillä on erittäin selkeä käsitys niiden käyttäytymismalleista. Valitettavasti joskus se voi johtaa väärinkäyttöön, mikä johtaa epäjohdonmukaisiin tuloksiin. Sama koskee tutkalaitteita.
Kiinteitä aineita on yleensä vaikea asettua tasaiselle ja vaakasuoralle pinnalle. Yleisempi skenaario on, että kiinteät aineet kuljetetaan vesisäiliöön tai siiloon kuljettimen kautta, joka kaataa kiinteät aineet paikoilleen muodostaen kartion, joka määräytyy kiintoaineen "lepokulman" mukaan. Kun kulma ylittyy, tapahtuu massan painumista tai irtoamista. Jos kosketukseton laite valvoo kartion yläosaa, tämä irtoaminen aiheuttaa äkillisen muutoksen materiaalitasossa. Yleensä kun laitteet sijoitetaan lähelle toimitusaluetta, todellista materiaalitasoa on vaikea mitata ja mahdollinen irtoaminen aiheuttaa jälleen äkillisen muutoksen materiaalitasossa.
Kiinteän olomuodon mittaamisen vaikeudet
Ongelmana on vinojen pintojen heijastus. Ultraääni-, ohjausaaltotutka (GWR) ja laserlaitteet luottavat signaalin heijastumiseen testatun materiaalin pinnalla. Nesteen pinta on tasainen ja tarjoaa hyvän heijastavan pinnan signaalin heijastukselle. Kiinteiden aineiden koostumus, hiukkaskoko ja tietysti lepokulma vaihtelevat. Lepokulma on kulma, jossa kiinteä aine laskeutuu luonnollisesti kuljetettaessa tasaisella ja tasaisella virtausnopeudella. Jokaisella kiinteällä osalla on ainutlaatuinen lepokulma. Tätä voidaan käyttää mittausmateriaalipisteiden sovelluksessa.
Kosketukseton mittauslaiteanturi voidaan asentaa lepokulmaan sen määrittämiseksi, milloin kiinteä kartio saavuttaa ohjauspisteen, kuten korkean tason hälytyksen. Jatkuva tasonmittaus ei ole helppoa. Tasaisen pinnan puute estää koherentin heijastuksen palaamisen lähettimeen, ja vaihteleva hiukkaskoko aiheuttaa sirontavaikutuksia, jotka molemmat voivat johtaa epäluotettaviin signaaleihin. Laser on luotettavampi laite materiaalipisteiden mittaamiseen, ja se on tarkempi määritettäessä kiintoaineiden esiintymistä kontrollipisteissä.

Jos laserin asentaminen laitesäiliöön ei ole käytännöllistä, se voidaan asentaa laitteen olakkeeseen. Esimerkiksi kuorma-autoihin lietteen lastauksessa ei ole käytännöllistä asentaa kuorma-autoihin nestetason valvontalaitteita materiaalinkäsittely- ja kuljetuslaitteiden vuoksi.
Pöly, kiinteä laajeneminen ja epätasaiset kuormat säiliöissä voivat kaikki vaikuttaa kosketuksettomiin laitteisiin. Muista, että pöly voi palaa. Ennen turvatoimenpiteiden toteuttamista tapahtui usein hiilipöly- ja viljasiilojen räjähdyksiä. Tämä ominaisuus on otettava huomioon järjestelmää suunniteltaessa. Polttoaineen palamiseen tarvittavan polttoaineen, hapen ja sytytyksen lisäksi pöly on hajotettava ja suljettava suljettuihin astioihin, jotta se muuttuisi palavaksi. Dispersio voi häiritä kosketuksettomien materiaalitason laitteiden toimintaa.
Järjestelmään tulee suunnitella asianmukaiset laitekotelot, jotka tarjoavat asianmukaisen suojan. Kun kiinteä aine "pakkautuu" ja erottuu muusta siilon täytemateriaalista muodostaen erillisen esineen, tapahtuu kiinteää laajenemista, kuten siilon toiselle puolelle kasattua kiinteää ainesta. Tämä voi johtaa siihen, ettei vaaka pääse kosketuksiin tai taso ei pääse kosketuksiin materiaalin kanssa. Yleinen korjaava toimenpide on käyttää tärinää tai ilmaa kiinteän aineen "nesteyttämiseen" tasaisen jakautumisen varmistamiseksi. Eri syistä johtuen kuormitusta voi esiintyä epätasaisesti. Joissakin tapauksissa järjestelmän suunnittelu- ja käyttöhenkilöstön kokemus yhdistettynä mekaaniseen sekoitukseen voi auttaa lievittämään tätä ongelmaa.
Tässä sovelluksessa käytetty kosketusmittauslaite on ainutlaatuinen puolijohdemittauksissa. Nämä laitteet riippuvat suorasta kosketuksesta tai painosta materiaalin kanssa. Kiinteiden aineiden koko, tiheys, kosteuspitoisuus ja paino vaihtelevat. Näitä ominaisuuksia voidaan käyttää materiaalitasojen havaitsemiseen tai päättelemiseen. Yleisin pisteen materiaalitason tunnistuslaite on tärisevä jousi- tai äänihaarukkatyyppinen anturi. Toinen yleinen mittausmenetelmä on käyttää paino- ja kaapelijärjestelmiä. Laite on mekaaninen ja sisältää liukuvan linja-anturin, joka voi seurata mekaanista mekanismia siirtyäkseen alas maahan. Venymämittareita käytetään olemassa olevien säiliöiden tai siilojen muokkaamiseen kontin sisällä olevan kiinteän kuorman osoittamiseksi.