Točno mjerenje razine čvrstog materijala - uobičajene metode i poteškoće

Zrnata krutina skup je čestica, poput snijega, pijeska, riže ili ugljena. Iako je oblik zrnatih krutina lako objasniti, njihovo je ponašanje složeno i razlikuje se od tekućina i plinova. Precizno mjerenje količine krutih tvari u spremnicima ili silosima ključno je za upravljanje proizvodima te kontrolu i prijenos upravljanja skladištem.
Vrsta senzora
Poput mjerenja razine tekućina, oprema za mjerenje razine krutog materijala također se dijeli u dvije kategorije: beskontaktna i kontaktna. U ovim kategorijama, oprema se dalje može podijeliti na točkastu razinu i kontinuirani nadzor razine. Ovaj članak predstavlja načela iza ovih uređaja i nekih aplikacija.
Mjerenje razine čvrste tvari nije čisto i precizno kao mjerenje razine tekućine. Karakteristike težine tekućina mogu se pretvoriti u težinu razine tekućine pomoću uređaja za statički tlak; Čvrste tvari mogu pretrpjeti značajne promjene unutar iste serije. Tekućine također imaju svojstva samoniveliranja i mogu osigurati jednoliku površinu za mjerne uređaje bez miješanja ili drugih smetnji. Ovo je jedan od izazova s ​​kojima se suočava mjerenje razine čvrstog materijala.

Čvrste tvari općenito mogu dati samo neravne površine mjernim uređajima i neravnomjerno su opterećene ili taložene u spremnicima u kojima su pohranjene. Pronalaženje vodoravne površine za reflektiranje signala predstavlja određeni izazov za čvrste materijale.
Beskontaktna oprema koja se koristi za mjerenje čvrstog stanja, slična beskontaktnoj opremi koja se koristi za mjerenje razine tekućina, najčešća je oprema, uključujući ultrazvuk, radar i laser. Ultrazvučni uređaji imaju prednost niske cijene i vrlo jasno razumijemo njihove obrasce ponašanja. Nažalost, ponekad može dovesti do zlouporabe, što rezultira nedosljednim rezultatima. Isto vrijedi i za radarsku opremu.
Krutine se općenito teško talože na jednoličnu i vodoravnu površinu. Češći scenarij je da se krute tvari transportiraju do spremnika za vodu ili silosa kroz transporter, koji izlijeva krutine u položaj, formirajući stožac određen "kutom mirovanja" krutine. Kada se kut prekorači, dolazi do masovnog slijeganja ili odvajanja. Ako beskontaktni uređaj prati vrh stošca, ovo odvajanje će uzrokovati naglu promjenu u razini materijala. Obično, kada je oprema raspoređena u blizini područja isporuke, teško je izmjeriti stvarnu razinu materijala, a svako odvajanje ponovno će izazvati naglu promjenu razine materijala.
Poteškoće mjerenja čvrstog stanja
Problem je refleksija nagnutih površina. Ultrazvučni, radar s vođenim valovima (GWR) i laserski uređaji oslanjaju se na refleksiju signala na površini ispitivanog materijala. Površina tekućine je ujednačena i pruža dobru reflektirajuću površinu za refleksiju signala. Konzistencija, veličina čestica i naravno, mirni kut krutih tvari varira. Kut mirovanja je kut pod kojim se krutina prirodno taloži kada se transportira jednolikom i dosljednom brzinom protoka. Svako tijelo ima jedinstveni kut mirovanja. Ovo se može koristiti u primjeni mjernih materijalnih točaka.
Senzor beskontaktnog mjernog uređaja može se instalirati pod kutom mirovanja kako bi se odredilo kada čvrsti stožac dosegne kontrolnu točku, kao što je alarm visoke razine. Kontinuirano mjerenje razine nije jednostavno. Nedostatak jednolike površine spriječit će povratak koherentne refleksije na odašiljač, a promjenjiva veličina čestica proizvest će efekte raspršenja, a oba mogu dovesti do nepouzdanih signala. Laser je pouzdaniji uređaj za mjerenje materijalnih točaka i precizniji je u određivanju prisutnosti krutih tvari na kontrolnim točkama.

Ako je nepraktično postaviti laser na spremnik uređaja, može se postaviti na rame uređaja. Na primjer, u primjeni utovara mulja na kamione, nepraktično je instalirati uređaje za praćenje razine tekućine na kamione zbog opreme za rukovanje materijalom i transport.
Prašina, širenje čvrstih tvari i nejednaka opterećenja u spremnicima mogu utjecati na beskontaktnu opremu. Zapamtite da prašina može zagorjeti. Prije provedbe sigurnosnih postupaka često je dolazilo do eksplozija ugljene prašine i silosa za žitarice. Ovu značajku treba uzeti u obzir prilikom projektiranja sustava. Osim goriva, kisika i paljenja potrebnih za izgaranje goriva, prašinu je potrebno raspršiti i zatvoriti u zatvorene spremnike kako bi postala zapaljiva. Raspršenost može ometati rad beskontaktne opreme za razinu materijala.
Odgovarajuća kućišta opreme trebaju biti dizajnirana u sustavu kako bi se osigurala odgovarajuća zaštita. Kada se krutina "zgruda" i odvoji od ostatka materijala za punjenje u silosu kako bi formirala zaseban objekt, dolazi do širenja krutine, kao što je krutina nakupljena na jednoj strani silosa. To može dovesti do nemogućnosti da dođe u kontakt s libelom ili da libela ne može doći u kontakt s materijalom. Uobičajena mjera popravljanja je korištenje vibracija ili zraka za "fluidizaciju" krutine kako bi se osigurala jednolika raspodjela. Zbog različitih razloga može doći do neravnomjernog opterećenja. U nekim slučajevima, iskustvo projektiranja sustava i operativnog osoblja, u kombinaciji s mehaničkim miješanjem, može pomoći u ublažavanju ovog problema.
Kontaktni mjerni uređaj koji se koristi za ovu primjenu jedinstven je za mjerenje u čvrstom stanju. Ovi uređaji ovise o izravnom kontaktu ili težini s materijalom. Veličina, gustoća, sadržaj vlage i težina krutih tvari variraju. Ove značajke mogu se koristiti za otkrivanje ili zaključivanje razina materijala. Uređaj za detekciju razine materijala zajedničke točke je vibrirajuća opruga ili senzor tipa vilice. Druga uobičajena metoda mjerenja je korištenje sustava težine i kabela. Uređaj je mehanički i uključuje senzor klizne linije koji može pratiti mehanički mehanizam kako bi se pomaknuo prema dolje prema tlu. Mjerači naprezanja koriste se za modificiranje postojećih spremnika ili silosa kako bi se pokazalo čvrsto opterećenje unutar spremnika.