Szilárdanyagszint pontos mérése – Gyakori módszerek és nehézségek

A szemcsés szilárd anyag részecskék halmaza, például hó, homok, rizs vagy szén. Bár a szemcsés szilárd anyagok formája könnyen megmagyarázható, viselkedésük összetett, és különbözik a folyadékoktól és gázoktól. A tartályokban vagy silókban lévő szilárdanyag mennyiségének pontos mérése kulcsfontosságú a termékkezeléshez, valamint a raktárvezetési ellenőrzéshez és szállításhoz.
Érzékelő típusa
A folyadékszint méréshez hasonlóan a szilárdanyagszint-mérő berendezések is két kategóriába sorolhatók: érintésmentes és érintkező. Ezekben a kategóriákban a berendezések tovább oszthatók pontszintű és folyamatos szintfigyelésre. Ez a cikk bemutatja az eszközök és egyes alkalmazások mögött meghúzódó elveket.
A szilárdanyagszintmérés nem olyan tiszta és pontos, mint a folyadékszintmérés. A folyadékok tömegjellemzői egy statikus nyomásmérő berendezés segítségével folyadékszint-súlyra konvertálhatók; A szilárd anyagok jelentős változásokon eshetnek át ugyanazon a tételen belül. A folyadékok önszintező tulajdonságokkal is rendelkeznek, és egyenletes felületet biztosítanak a mérőeszközök számára keveredés vagy egyéb interferencia nélkül. Ez az egyik kihívás, amellyel a szilárd anyagszint mérése szembesül.

A szilárd anyagok általában csak egyenetlen felületet biztosítanak a mérőeszközöknek, és egyenetlenül töltődnek fel vagy ülepednek a tárolóedényekben, amelyekben tárolják. A jeleket tükröző vízszintes felület megtalálása bizonyos kihívást jelent a szilárd anyagok számára.
A szilárdtest-méréshez használt érintésmentes berendezések, hasonlóan a folyadékszint mérésére használt érintésmentes berendezésekhez, a leggyakoribb berendezések, beleértve az ultrahangot, a radart és a lézert. Az ultrahangos készülékek előnye az alacsony költség, és nagyon jól ismerjük viselkedési mintáikat. Sajnos néha visszaélésekhez vezethet, ami következetlen eredményeket eredményez. Ugyanez vonatkozik a radarberendezésekre is.
A szilárd anyagokat általában nehéz egyenletes és vízszintes felületre leülepedni. Egy gyakoribb forgatókönyv az, hogy a szilárd anyagokat egy szállítószalagon keresztül egy víztartályba vagy silóba szállítják, amely a szilárd anyagokat egy olyan helyzetbe önti, amely egy kúpot képez, amelyet a szilárd anyag "nyugalmi szöge" határoz meg. A szög túllépése esetén tömeges lerakódás vagy leválás következik be. Ha az érintésmentes eszköz a kúp tetejét figyeli, ez a leválás hirtelen anyagszint-változást okoz. Általában, ha a berendezést a szállítási terület közelében helyezik el, akkor nehéz a tényleges anyagszintet mérni, és az esetleges leválás ismét hirtelen anyagszint változást okoz.
A szilárdtest-mérés nehézségei
A probléma a ferde felületek visszaverődése. Az ultrahangos, irányított hullámú radar (GWR) és a lézeres eszközök a jelek visszaverődésén alapulnak a vizsgált anyag felületén. A folyadék felülete egyenletes és jó visszaverő felületet biztosít a jelvisszaverődéshez. A szilárd anyagok konzisztenciája, részecskemérete és természetesen a nyugalmi szöge változó. A nyugalmi szög az a szög, amelyben a szilárd anyag természetes módon leülepszik, ha egyenletes és egyenletes áramlási sebességgel szállítják. Minden testnek egyedi nyugalmi szöge van. Ezt a mérőanyagpontok alkalmazásánál lehet használni.
Az érintésmentes mérőeszköz érzékelője nyugalmi szögben felszerelhető annak meghatározására, hogy a tömör kúp mikor éri el az ellenőrzési pontot, például magas szintű riasztás esetén. A folyamatos szintmérés nem egyszerű. Az egységes felület hiánya megakadályozza, hogy a koherens visszaverődés visszatérjen az adóba, és a változó részecskeméret szóródási hatásokat vált ki, mindkettő megbízhatatlan jelekhez vezethet. A lézer megbízhatóbb eszköz az anyagpontok mérésére, és pontosabban határozza meg a szilárd anyagok jelenlétét a kontrollpontokon.

Ha a lézert nem praktikus a készüléktartályra szerelni, akkor a készülék vállára is felszerelhető. Például az iszap tehergépjárművekre történő felhordásakor az anyagmozgató és szállító berendezések miatt nem célszerű folyadékszint-ellenőrző berendezéseket felszerelni a teherautókra.
A por, a szilárd tágulás és a konténerekben lévő egyenetlen terhelés egyaránt hatással lehet az érintésmentes berendezésekre. Ne feledje, hogy a por éghet. A biztonsági eljárások végrehajtása előtt gyakran előfordultak szénpor- és gabonasiló-robbanások. Ezt a tulajdonságot figyelembe kell venni a rendszer tervezésekor. A tüzelőanyag elégetéséhez szükséges tüzelőanyagon, oxigénen és gyújtáson kívül a port el kell diszpergálni és zárt tartályokba kell zárni, hogy éghetővé váljon. A diszperzió megzavarhatja az érintésmentes anyagszintű berendezések működését.
Megfelelő berendezésburkolatokat kell kialakítani a rendszerben, hogy megfelelő védelmet biztosítsanak. Amikor egy szilárd anyag "összetapad" és elválik a silóban lévő töltőanyag többi részétől, és külön tárgyat képez, szilárd tágulás következik be, például a siló egyik oldalán felhalmozódott szilárd anyag. Ez azt eredményezheti, hogy nem tud érintkezni a szinttel, vagy a szint nem tud érintkezni az anyaggal. Általános orvosi intézkedés a szilárd anyag „fluidizálása” vibráció vagy levegő alkalmazása az egyenletes eloszlás érdekében. Különböző okok miatt előfordulhat egyenetlen terhelés. Egyes esetekben a rendszertervező és -üzemeltető személyzet tapasztalata mechanikus keveréssel kombinálva segíthet enyhíteni ezt a problémát.
Az ehhez az alkalmazáshoz használt érintkezési mérőeszköz egyedülálló a szilárdtest-méréshez. Ezek az eszközök az anyaggal való közvetlen érintkezéstől vagy súlytól függenek. A szilárd anyagok mérete, sűrűsége, nedvességtartalma és tömege változó. Ezek a jellemzők felhasználhatók anyagszintek észlelésére vagy következtetésére. A közös pontszerű anyagszint-érzékelő eszköz egy vibráló rugós vagy hangvilla típusú érzékelő. Egy másik elterjedt mérési módszer a súly- és kábelrendszerek használata. Az eszköz mechanikus és tartalmaz egy csúszó vonalérzékelőt, amely követi a mechanikus mechanizmust, hogy lefelé mozogjon a talaj felé. A nyúlásmérőket a meglévő konténerek vagy silók módosítására használják, hogy jelezzék a konténerben lévő szilárd terhelést.