Pengukuran Akurat Tingkat Material Padat - Metode Umum dan Kesulitannya

Padatan granular adalah kumpulan partikel, seperti salju, pasir, beras, atau batubara. Meskipun bentuk padatan granular mudah dijelaskan, perilakunya kompleks dan berbeda dari cairan dan gas. Mengukur jumlah padatan secara akurat dalam tangki atau silo sangat penting untuk manajemen produk dan kontrol serta transfer manajemen gudang.
Jenis sensor
Seperti pengukuran tingkat cairan, peralatan pengukuran tingkat material padat juga dibagi menjadi dua kategori: non-kontak dan kontak. Dalam kategori ini, peralatan dapat lebih lagi dibagi menjadi pemantauan tingkat titik dan tingkat kontinu. Artikel ini memperkenalkan prinsip-prinsip di balik perangkat tersebut dan beberapa aplikasinya.
Pengukuran tingkat padatan tidak sebersih dan setepat pengukuran tingkat cairan. Karakteristik berat cairan dapat dikonversi menjadi berat tingkat cairan menggunakan perangkat tekanan statis; Padatan dapat mengalami perubahan signifikan dalam satu batch yang sama. Cairan juga memiliki sifat leveling sendiri dan dapat memberikan permukaan yang seragam untuk perangkat pengukuran tanpa pencampuran atau gangguan lainnya. Ini adalah salah satu tantangan yang dihadapi dalam pengukuran tingkat material padat.

Padatan umumnya hanya dapat memberikan permukaan yang tidak rata kepada perangkat pengukuran dan dimuat atau menetap secara tidak merata di wadah penyimpanannya. Menemukan permukaan horizontal untuk mencerminkan sinyal merupakan tantangan tertentu bagi material padat.
Perangkat non-kontak yang digunakan untuk pengukuran keadaan padat, serupa dengan perangkat non-kontak yang digunakan untuk pengukuran tingkat cairan, adalah perangkat yang paling umum, termasuk ultrasonik, radar, dan laser. Perangkat ultrasonik memiliki keunggulan biaya rendah, dan kita memiliki pemahaman yang sangat jelas tentang pola perilaku mereka. Sayangnya, terkadang hal ini dapat menyebabkan penyalahgunaan, yang menghasilkan hasil yang tidak konsisten. Hal yang sama berlaku untuk perangkat radar.
Padatan umumnya sulit untuk ditata menjadi permukaan yang seragam dan horizontal. Skenario yang lebih umum adalah padatan diangkut ke tangki air atau silo melalui konveyor, yang menuangkan padatan ke posisi tertentu, membentuk kerucut yang ditentukan oleh "sudut istirahat" padatan tersebut. Ketika sudut tersebut terlampaui, terjadi pemukiman massal atau lepasan. Jika perangkat non-kontak memantau puncak kerucut, lepasan ini akan menyebabkan perubahan mendadak pada tingkat material. Biasanya, ketika peralatan diatur dekat area pengiriman, sulit untuk mengukur tingkat material sebenarnya, dan setiap lepasan akan menyebabkan perubahan mendadak pada tingkat material lagi.
Kesulitan Pengukuran Keadaan Padatan
Masalahnya adalah pantulan dari permukaan yang miring. Perangkat ultrasonik, radar gelombang terpandu (GWR), dan laser bergantung pada pantulan sinyal pada permukaan material yang diuji. Permukaan cairan seragam dan memberikan permukaan pantulan yang baik untuk pantulan sinyal. Konsistensi, ukuran partikel, dan tentu saja, sudut istirahat benda padat bervariasi. Sudut istirahat adalah sudut di mana suatu benda padat secara alami menetap ketika diangkut dengan laju aliran yang seragam dan konsisten. Setiap benda padat memiliki sudut istirahat yang unik. Hal ini dapat digunakan dalam aplikasi pengukuran titik material.
Sensor perangkat pengukuran tanpa kontak dapat dipasang pada sudut istirahat untuk menentukan kapan kerucut padat mencapai titik kontrol, seperti alarm tingkat tinggi. Pengukuran tingkat terus-menerus tidak mudah. Kurangnya permukaan yang seragam akan mencegah pantulan koheren kembali ke pengirim, dan ukuran partikel yang bervariasi akan menghasilkan efek pencar, keduanya dapat menyebabkan sinyal yang tidak dapat diandalkan. Laser adalah perangkat yang lebih andal untuk mengukur titik material dan lebih akurat dalam menentukan keberadaan padatan pada titik kontrol.

Jika tidak praktis memasang laser pada wadah perangkat, ia dapat dipasang pada bahu perangkat. Misalnya, dalam aplikasi pemuatan lumpur ke truk, tidak praktis memasang perangkat pemantau tingkat cairan pada truk karena peralatan penanganan dan pengangkutan material.
Debu, ekspansi padat, dan beban tidak merata dalam wadah dapat memengaruhi peralatan tanpa kontak. Harap diingat bahwa debu dapat terbakar. Sebelum prosedur keselamatan diterapkan, ledakan debu batubara dan silo biji-bijian sering terjadi. Fitur ini harus dipertimbangkan saat mendesain sistem. Selain bahan bakar, oksigen, dan pembakaran yang diperlukan untuk pembakaran, debu perlu tersebar dan ditutup dalam wadah tertutup agar menjadi dapat terbakar. Penyebaran tersebut mungkin mengganggu operasi peralatan tingkat material tanpa kontak.
Kotak peralatan yang sesuai harus dirancang dalam sistem untuk memberikan perlindungan yang tepat. Ketika benda padat "menggumpal" dan terpisah dari sisa material pengisi di silo untuk membentuk objek terpisah, ekspansi padatan terjadi, seperti padatan yang menumpuk di satu sisi silo. Hal ini dapat menyebabkan ketidakmampuan untuk bersentuhan dengan tingkat material atau tingkat material tidak dapat bersentuhan dengan bahan. Tindakan perbaikan umum adalah menggunakan getaran atau udara untuk "mengfluidifikasi" padatan agar distribusinya merata. Karena berbagai alasan, pemuatan tidak merata dapat terjadi. Dalam beberapa kasus, pengalaman personel desain dan operasi sistem, dikombinasikan dengan agitasi mekanis, dapat membantu mengurangi masalah ini.
Perangkat pengukuran kontak yang digunakan untuk aplikasi ini unik untuk pengukuran keadaan padat. Perangkat-perangkat ini bergantung pada kontak langsung atau beban dengan material. Ukuran, kepadatan, kandungan air, dan berat benda padat dapat bervariasi. Fitur-fitur ini dapat digunakan untuk mendeteksi atau menyimpulkan tingkat material. Perangkat deteksi tingkat material titik umum adalah sensor pegas getar atau jenis garpu nada. Metode pengukuran umum lainnya adalah menggunakan sistem beban dan kabel. Perangkat ini mekanis dan mencakup sensor tali geser yang dapat mengikuti mekanisme mekanis untuk bergerak ke bawah hingga ke dasar. Sensor strain gauge digunakan untuk memodifikasi wadah atau silo yang ada untuk menunjukkan beban benda padat di dalam wadah.