Tikslus kietųjų medžiagų lygio matavimas – įprasti metodai ir sunkumai

Granuliuota kieta medžiaga yra dalelių, tokių kaip sniegas, smėlis, ryžiai ar anglis, rinkinys. Nors granuliuotų kietųjų medžiagų formą lengva paaiškinti, jų elgesys yra sudėtingas ir skiriasi nuo skysčių ir dujų. Tikslus kietųjų dalelių kiekio matavimas rezervuaruose ar silosuose yra labai svarbus gaminių valdymui ir sandėlio valdymo kontrolei bei perkėlimui.
Jutiklio tipas
Kaip ir skysčio lygio matavimas, kietųjų medžiagų lygio matavimo įranga taip pat skirstoma į dvi kategorijas: nekontaktinė ir kontaktinė. Šiose kategorijose įranga gali būti toliau skirstoma į taškinio lygio ir nuolatinio lygio stebėjimą. Šiame straipsnyje pristatomi šių įrenginių ir kai kurių programų veikimo principai.
Kietosios medžiagos lygio matavimas nėra toks švarus ir tikslus kaip skysčio lygio matavimas. Skysčių svorio charakteristikas galima konvertuoti į skysčio lygio svorį naudojant statinio slėgio įtaisą; Toje pačioje partijoje kietosios medžiagos gali smarkiai pakisti. Skysčiai taip pat turi savaime išsilyginančių savybių ir gali užtikrinti vienodą matavimo prietaisų paviršių be maišymosi ar kitų trukdžių. Tai vienas iš iššūkių, su kuriais susiduria kietos medžiagos lygio matavimas.

Kietosios medžiagos paprastai gali sudaryti nelygius matavimo prietaisų paviršius ir netolygiai pakraunamos arba nusėda talpose, kuriose jos laikomos. Horizontalaus paviršiaus, atspindinčio signalus, radimas yra tam tikras iššūkis kietoms medžiagoms.
Bekontaktė įranga, naudojama kietojo kūno matavimui, panaši į nekontaktinę įrangą, naudojamą skysčio lygiui matuoti, yra labiausiai paplitusi įranga, įskaitant ultragarsą, radarą ir lazerį. Ultragarsiniai prietaisai turi mažą kainą, o mes labai aiškiai suprantame jų elgesio modelius. Deja, kartais tai gali lemti netinkamą naudojimą ir dėl to gaunami nenuoseklūs rezultatai. Tas pats pasakytina apie radaro įrangą.
Kietąsias medžiagas paprastai sunku nusėsti ant vienodo ir horizontalaus paviršiaus. Dažnesnis scenarijus yra toks, kad kietosios medžiagos į vandens rezervuarą arba silosą transportuojamos per konvejerį, kuris supila kietąsias medžiagas į vietą, suformuodamas kūgį, kurį lemia kietosios medžiagos „poilsio kampas“. Viršijus kampą, vyksta masinis nusėdimas arba atsiskyrimas. Jei bekontaktis įtaisas stebi kūgio viršų, dėl šio atsiskyrimo staiga pasikeis medžiagos lygis. Paprastai, kai įranga yra išdėstyta šalia pristatymo zonos, sunku išmatuoti tikrąjį medžiagos lygį, o bet koks atsiskyrimas vėl sukels staigų medžiagos lygio pasikeitimą.
Kietojo kūno matavimo sunkumai
Problema yra pasvirusių paviršių atspindys. Ultragarsiniai, valdomų bangų radarai (GWR) ir lazeriniai įrenginiai priklauso nuo signalo atspindžio bandomos medžiagos paviršiuje. Skysčio paviršius yra vienodas ir gerai atspindi signalą. Kietųjų dalelių konsistencija, dalelių dydis ir, žinoma, gulėjimo kampas skiriasi. Ramybės kampas yra kampas, kuriuo kieta medžiaga natūraliai nusėda, kai gabenama vienodu ir pastoviu srautu. Kiekviena kieta medžiaga turi unikalų poilsio kampą. Tai gali būti naudojama taikant matavimo medžiagos taškus.
Nekontaktinio matavimo prietaiso jutiklis gali būti sumontuotas poilsio kampu, kad būtų galima nustatyti, kada kietasis kūgis pasiekia valdymo tašką, pavyzdžiui, aukšto lygio signalizacija. Nuolatinis lygio matavimas nėra lengvas. Vienodo paviršiaus trūkumas neleis nuosekliam atspindžiui sugrįžti į siųstuvą, o kintantis dalelių dydis sukels sklaidos efektus, dėl kurių abu signalai gali būti nepatikimi. Lazeris yra patikimesnis prietaisas medžiagų taškams matuoti ir tiksliau nustato kietųjų dalelių buvimą valdymo taškuose.

Jei lazerį montuoti ant prietaiso talpyklos nepraktiška, jį galima montuoti ant prietaiso peties. Pavyzdžiui, kraunant dumblą ant sunkvežimių, nepraktiška sunkvežimiuose įrengti skysčių lygio stebėjimo įrenginius dėl medžiagų krovimo ir transportavimo įrangos.
Dulkės, kietas plėtimasis ir netolygi apkrova konteineriuose gali paveikti bekontaktę įrangą. Atminkite, kad dulkės gali degti. Prieš įgyvendinant saugos procedūras, dažnai įvykdavo anglies dulkių ir grūdų siloso sprogimai. Į šią savybę reikia atsižvelgti kuriant sistemą. Be kuro, deguonies ir uždegimo, reikalingo kurui deginti, dulkės turi būti išsklaidytos ir uždarytos uždarose talpyklose, kad taptų degios. Dispersija gali trukdyti bekontaktės medžiagos lygio įrangos veikimui.
Sistemoje turi būti suprojektuoti atitinkami įrangos korpusai, užtikrinantys tinkamą apsaugą. Kai kieta medžiaga „sulimpa“ ir atsiskiria nuo likusios siloso užpildymo medžiagos, kad susidarytų atskiras objektas, įvyksta kietas išsiplėtimas, pavyzdžiui, kieta medžiaga susikaupia vienoje siloso pusėje. Dėl to gali nepavykti liestis su lygiu arba nivelyras negalės liestis su medžiaga. Įprasta taisomoji priemonė yra naudoti vibraciją arba orą kietajai medžiagai „susidėti“, kad būtų užtikrintas vienodas pasiskirstymas. Dėl įvairių priežasčių gali atsirasti netolygi apkrova. Kai kuriais atvejais sistemos projektavimo ir eksploatavimo personalo patirtis kartu su mechaniniu maišymu gali padėti sumažinti šią problemą.
Šiam tikslui naudojamas kontaktų matavimo prietaisas yra unikalus kietojo kūno matavimui. Šie įtaisai priklauso nuo tiesioginio kontakto arba svorio su medžiaga. Kietųjų medžiagų dydis, tankis, drėgmės kiekis ir svoris skiriasi. Šios funkcijos gali būti naudojamos medžiagų lygiui aptikti arba daryti išvadą. Įprastas taškinės medžiagos lygio aptikimo įtaisas yra vibruojanti spyruoklė arba kamertono tipo jutiklis. Kitas įprastas matavimo metodas yra svorio ir kabelių sistemų naudojimas. Įrenginys yra mechaninis ir jame yra slankiosios linijos jutiklis, kuris gali sekti mechaninį mechanizmą ir judėti žemyn iki žemės. Deformacijos matuokliai naudojami esamiems konteineriams ar silosams modifikuoti, kad būtų parodyta kietoji apkrova konteinerio viduje.