고체 물질의 레벨을 정확히 측정하기 - 일반적인 방법과 어려움

顆粒상 고체는 눈, 모래, 쌀, 석탄과 같은 입자의 집합체입니다. 그 형태는 설명하기 쉽지만, 입자들의 행동은 복잡하며 액체나 기체와 다릅니다. 탱크나 실로에서 고체의 양을 정확히 측정하는 것은 제품 관리와 창고 관리를 위한 통제 및 이전에 있어 매우 중요합니다.
센서 타입
액체 수위 측정과 마찬가지로 고체 물질 수위 측정 장비도 비접촉식과 접촉식 두 가지 유형으로 나뉩니다. 이러한 범주 내에서 장비는 점수위 및 연속수위 모니터링으로 더욱 세분화될 수 있습니다. 본 문서에서는 이러한 장치들의 원리와 일부 응용 사례를 소개합니다.
고체 수준 측정은 액체 수준 측정만큼 깨끗하고 정확하지 않습니다. 액체의 무게 특성은 정압 장치를 사용하여 액체 수준 무게로 변환될 수 있습니다. 고체는 동일한 배치 내에서 상당한 변화를 겪을 수 있습니다. 액체는 또한 자가 평탄화 속성을 가지고 있으며, 혼합이나 기타 간섭 없이 측정 장치에 대해 균일한 표면을 제공할 수 있습니다. 이것은 고체 물질 수준 측정이 직면한 도전 중 하나입니다.

고체는 일반적으로 측정 장치에 불규칙한 표면만을 제공하며, 저장되는 용기에 불균일하게 적재되거나 침전됩니다. 신호를 반사하기 위해 수평면을 찾는 것은 고체 물질에 대한 특정한 도전 과제를 제시합니다.
고체 상태 측정에 사용되는 비접촉식 장비는 액체 수위 측정에 사용되는 비접촉식 장비와 유사하며, 초음파, 레이더, 레이저를 포함하는 가장 일반적인 장비입니다. 초음파 장치는 비용이 낮은 것이 장점이며, 우리는 그들의 동작 패턴에 대해 매우 명확히 이해하고 있습니다. 그러나 때때로 이로 인해 오용이 발생할 수 있어 일관성 없는 결과를 초래할 수 있습니다. 레이더 장비도 마찬가지입니다.
고체는 일반적으로 균일하고 수평인 표면으로 정착시키기가 어렵습니다. 더 흔한 시나리오는 고체가 컨베이어를 통해 물탱크나 실로에 운반되어 쏟아지며, 이는 고체의 '안정각'에 의해 결정된 원뿔을 형성합니다. 이 각도가 초과되면 대규모 침강 또는 분리가 발생합니다. 비접촉식 장치가 원뿔의 상단을 모니터링 중이라면, 이 분리는 물질 레벨에 갑작스러운 변화를 일으킬 것입니다. 일반적으로 장비가 배달 지역 근처에 설치되어 있을 때, 실제 물질 레벨을 측정하기 어려우며, 어떤 분리도 다시 물질 레벨에 갑작스러운 변화를 일으킬 것입니다.
고체 측정의 어려움
문제는 기울어진 표면의 반사입니다. 초음파, 유도 파 레이더(GWR), 그리고 레이저 장치들은 시험 재료 표면에서의 신호 반사에 의존합니다. 액체 표면은 균일하고 신호 반사에 좋은 반사 표면을 제공합니다. 반면 고체의 일관성, 입자 크기, 물론 안정각은 다릅니다. 안정각은 고체가 균일하고 일정한 흐름 속도로 이동될 때 자연스럽게 정착하는 각도를 의미합니다. 각 고체는 고유한 안정각을 가지고 있습니다. 이는 물질 위치 측정에 적용될 수 있습니다.
비접촉식 측정 장치 센서는 고수위 경보와 같은 제어점에 도달했을 때 고체 원雉가 언제 도달하는지 확인하기 위해 휴止각도로 설치될 수 있습니다. 연속적인 레벨 측정은 쉽지 않습니다. 균일한 표면이 부족하면 일관된 반사가 송신기로 돌아오지 않으며, 변동하는 입자 크기는 산란 효과를 발생시켜 신호의 신뢰성을 저하시킬 수 있습니다. 레이저는 물질 점을 측정하기 위한 더 신뢰할 수 있는 장치이며, 제어점에서 고체의 존재를 결정하는 데 더 정확합니다.

레이저를 장치 용기에 설치하는 것이 비현실적이라면, 장치의 어깨 부분에 설치할 수 있습니다. 예를 들어, 트럭에 슬러지를 적재하는 응용에서는 재료 취급 및 전송 장비 때문에 트럭에 액체 레벨 모니터링 장치를 설치하는 것은 비현실적입니다.
먼지, 고체 팽창 및 컨테이너 내 불균일한 부하가 모두 비접촉식 장비에 영향을 줄 수 있습니다. 먼지가 연소할 수 있다는 점을 염두에 두십시오. 안전 절차를 도입하기 전에는 석탄 먼지와 곡물 창고 폭발 사고가 자주 발생했습니다. 시스템 설계 시 이 특성을 고려해야 합니다. 연료의 연소에는 연료, 산소, 그리고 점화원 외에도 먼지가 폐쇄된 용기에 분산되어 있어야만 가연성이 됩니다. 이러한 분산은 비접촉식 물질 레벨 장비의 작동을 방해할 수 있습니다.
시스템에서 적절한 보호를 제공하기 위해 적합한 장비 케이스를 설계해야 합니다. 실로에서 채우는 물질의 일부가 분리되어 별도의 덩어리를 형성할 때 고체 팽창이 발생할 수 있습니다. 이는 실로의 한쪽에 쌓인 고체와 같은 상황을 의미합니다. 이로 인해 수준 센서가 물질과 접촉하지 못하거나, 반대로 물질이 수준 센서에 닿지 못하는 문제가 발생할 수 있습니다. 일반적인 해결 방법으로 진동이나 공기를 사용하여 고체를 "유체화"하고 균일한 분포를 유지하는 것이 있습니다. 다양한 이유로 인해 불균일한 적재가 발생할 수 있습니다. 일부 경우에서는 시스템 설계 및 운영 전문가의 경험과 기계적 교반을 결합하여 이러한 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 응용 프로그램에 사용된 접촉식 측정 장치는 고체 상태 측정에 특화되어 있습니다. 이러한 장치들은 물질과의 직접적인 접촉이나 중량에 의존합니다. 고체의 크기, 밀도, 수분 함량 및 중량은 다양합니다. 이러한 특성들은 물질 레벨을 감지하거나 추론하는 데 사용될 수 있습니다. 일반적인 점형 물질 레벨 감지 장치는 진동 스프링 또는 튜닝 포크 유형 센서입니다. 다른 일반적인 측정 방법은 무게와 케이블 시스템을 사용하는 것입니다. 이 장치는 기계적이며, 기계 메커니즘을 따라 아래로 움직여 바닥까지 내려갈 수 있는 슬라이딩 라인 센서를 포함합니다. 스트레인 게이지는 기존 용기나 실로를 수정하여 용기 내부의 고체 하중을 나타낼 수 있습니다.