Nauwkeurige meting van het niveau van vaste stoffen - Veel voorkomende methoden en problemen

Een korrelige vaste stof is een verzameling deeltjes, zoals sneeuw, zand, rijst of steenkool. Hoewel de vorm van korrelige vaste stoffen eenvoudig te verklaren is, is hun gedrag complex en anders dan dat van vloeistoffen en gassen. Het nauwkeurig meten van de hoeveelheid vaste stoffen in tanks of silo's is cruciaal voor de controle en overdracht van productbeheer en magazijnbeheer.
Sensortype
Net als vloeistofniveaumeting is apparatuur voor niveaumeting van vaste stoffen ook onderverdeeld in twee categorieën: contactloos en contactloos. In deze categorieën kan apparatuur verder worden onderverdeeld in puntniveau- en continue niveaubewaking. Dit artikel introduceert de principes achter deze apparaten en enkele toepassingen.
Vaste niveaumeting is niet zo schoon en nauwkeurig als vloeistofniveaumeting. De gewichtskarakteristieken van vloeistoffen kunnen worden omgezet in vloeistofniveaugewicht met behulp van een statisch drukapparaat; Vaste stoffen kunnen binnen dezelfde batch aanzienlijke veranderingen ondergaan. Vloeistoffen hebben ook zelfnivellerende eigenschappen en kunnen een uniform oppervlak bieden voor meetapparatuur zonder vermenging of andere interferentie. Dit is een van de uitdagingen waarmee het meten van vaste materiaalniveaus wordt geconfronteerd.

Vaste stoffen kunnen over het algemeen alleen maar oneffen oppervlakken aan meetapparatuur geven en worden ongelijkmatig geladen of bezonken in de containers waarin ze zijn opgeslagen. Het vinden van een horizontaal oppervlak om signalen te reflecteren vormt een zekere uitdaging voor vaste materialen.
Contactloze apparatuur die wordt gebruikt voor het meten van vaste stoffen, vergelijkbaar met contactloze apparatuur die wordt gebruikt voor het meten van vloeistofniveaus, is de meest voorkomende apparatuur, waaronder echografie, radar en laser. Ultrasone apparaten hebben het voordeel dat ze goedkoop zijn en we hebben een zeer duidelijk inzicht in hun gedragspatronen. Helaas kan dit soms leiden tot misbruik, wat resulteert in inconsistente resultaten. Hetzelfde geldt voor radarapparatuur.
Vaste stoffen zijn over het algemeen moeilijk te bezinken op een uniform en horizontaal oppervlak. Een gebruikelijker scenario is dat vaste stoffen via een transportband naar een watertank of silo worden getransporteerd, die de vaste stoffen in een positie giet en een kegel vormt die wordt bepaald door de "rusthoek" van de vaste stof. Wanneer de hoek wordt overschreden, is er sprake van massazetting of onthechting. Als het contactloze apparaat de bovenkant van de kegel bewaakt, zal dit loslaten een plotselinge verandering in het materiaalniveau veroorzaken. Wanneer de apparatuur dichtbij het aflevergebied is opgesteld, is het doorgaans moeilijk om het werkelijke materiaalniveau te meten, en elke onthechting zal opnieuw een plotselinge verandering in het materiaalniveau veroorzaken.
De moeilijkheden bij het meten van vaste stoffen
Het probleem is de reflectie van gekantelde oppervlakken. Ultrasone geleide golfradar (GWR) en laserapparaten zijn afhankelijk van signaalreflectie op het oppervlak van het geteste materiaal. Het vloeistofoppervlak is uniform en biedt een goed reflecterend oppervlak voor signaalreflectie. De consistentie, deeltjesgrootte en natuurlijk de rusthoek van vaste stoffen variëren. De rusthoek is de hoek waaronder een vaste stof op natuurlijke wijze bezinkt wanneer deze met een uniforme en consistente stroomsnelheid wordt getransporteerd. Elke vaste stof heeft een unieke rusthoek. Dit kan worden gebruikt bij de toepassing van meetmateriaalpunten.
Een contactloze sensor van het meetapparaat kan onder een rusthoek worden geïnstalleerd om te bepalen wanneer de massieve kegel het controlepunt bereikt, zoals een hoog niveau-alarm. Continue niveaumeting is niet eenvoudig. Het ontbreken van een uniform oppervlak zal voorkomen dat coherente reflectie terugkeert naar de zender, en de variërende deeltjesgrootte zal verstrooiingseffecten veroorzaken, die beide tot onbetrouwbare signalen kunnen leiden. Laser is een betrouwbaarder apparaat voor het meten van materiaalpunten en is nauwkeuriger bij het bepalen van de aanwezigheid van vaste stoffen op controlepunten.

Als het onpraktisch is om de laser op de apparaathouder te installeren, kan deze op de schouder van het apparaat worden geïnstalleerd. Bij de toepassing van het laden van slib op vrachtwagens is het bijvoorbeeld onpraktisch om vloeistofniveaubewakingsapparatuur op vrachtwagens te installeren vanwege materiaalbehandelings- en transportapparatuur.
Stof, uitzetting van vaste stoffen en ongelijkmatige ladingen in containers kunnen allemaal van invloed zijn op contactloze apparatuur. Houd er rekening mee dat stof kan verbranden. Voordat veiligheidsprocedures werden geïmplementeerd, vonden er vaak explosies van kolenstof en graansilo's plaats. Met deze functie moet rekening worden gehouden bij het ontwerpen van het systeem. Naast de brandstof, zuurstof en ontsteking die nodig zijn voor de verbranding van brandstof, moet stof worden verspreid en opgesloten in gesloten containers om brandbaar te worden. Verspreiding kan de werking van contactloze apparatuur op materiaalniveau verstoren.
Er moeten geschikte apparatuurbehuizingen in het systeem worden ontworpen om passende bescherming te bieden. Wanneer een vaste stof "klontert" en zich scheidt van de rest van het vulmateriaal in de silo om een ​​afzonderlijk object te vormen, vindt uitzetting van de vaste stof plaats, zoals de vaste stof die zich aan één kant van de silo heeft opgestapeld. Dit kan tot gevolg hebben dat het niveau niet in contact kan komen of dat het niveau niet in contact kan komen met het materiaal. Een gebruikelijke herstelmaatregel is het gebruik van trillingen of lucht om de vaste stof te "fluïdiseren" om een ​​uniforme verdeling te garanderen. Om verschillende redenen kan ongelijkmatige belasting optreden. In sommige gevallen kan de ervaring van het systeemontwerp- en bedieningspersoneel, gecombineerd met mechanische roering, dit probleem helpen verlichten.
Het contactmeetapparaat dat voor deze toepassing wordt gebruikt, is uniek voor metingen in vaste toestand. Deze apparaten zijn afhankelijk van direct contact of gewicht met het materiaal. De grootte, dichtheid, vochtgehalte en gewicht van vaste stoffen variëren. Deze functies kunnen worden gebruikt om materiaalniveaus te detecteren of af te leiden. Het gemeenschappelijke puntmateriaalniveaudetectieapparaat is een sensor van het trilveer- of stemvorktype. Een andere veelgebruikte meetmethode is het gebruik van gewichts- en kabelsystemen. Het apparaat is mechanisch en bevat een glijdende lijnsensor die het mechanische mechanisme kan volgen om naar de grond te bewegen. Rekstrookjes worden gebruikt om bestaande containers of silo's aan te passen om de vaste lading in de container aan te geven.