Nauwkeurige meting van het vaststoffenpeil - gangbare methoden en moeilijkheden

Een granulair vaste stof is een verzameling van deeltjes, zoals sneeuw, zand, rijst of kool. Hoewel de vorm van granulaire vaste stoffen gemakkelijk te verklaren is, is hun gedrag complex en verschilt het van vloeistoffen en gassen. Het nauwkeurig meten van de hoeveelheid vaste stoffen in tanks of silo's is cruciaal voor productbeheer en magazijnbeheer controle en overdracht.
Sensortype
Net als vloeistofniveau-meting wordt meetapparatuur voor vaststoffen ook ingedeeld in twee categorieën: niet-gecontact en gecontact. In deze categorieën kan de apparatuur verder worden onderverdeeld in puntmatig niveau en continu niveau bewaking. Dit artikel introduceert de principes achter deze apparaten en enkele toepassingen.
Vaststofniveaumeting is niet zo schoon en nauwkeurig als vloeistofniveaumeting. De gewichtskenmerken van vloeistoffen kunnen met een statische drukapparaat worden omgezet in vloeistofniveau-gewicht; vaststoffen kunnen binnen dezelfde partij aanzienlijke veranderingen ondergaan. Vloeistoffen hebben bovendien zelflevelende eigenschappen en bieden een uniforme oppervlakte voor meetapparatuur zonder menging of andere storingen. Dit is een van de uitdagingen die vaststofniveaumeting moet aanpakken.

Vaststoffen bieden doorgaans alleen oneffen oppervlakken aan meetapparaten en zijn ongelijk belast of neergezet in de containers waarin ze worden opgeslagen. Het vinden van een horizontaal oppervlak om signalen te weerkaatsen vormt een bepaalde uitdaging voor vaststoffen.
Niet-contacts apparatuur die wordt gebruikt voor het meten van vaststoffen, vergelijkbaar met niet-contacts apparatuur die wordt gebruikt voor het meten van vloeistofniveaus, is de meest voorkomende soort apparatuur, inclusief ultrageluid, radar en laser. Ultrageluidsapparaten hebben het voordeel van lage kosten, en we hebben een zeer duidelijk begrip van hun gedragingen. Helaas kan dit soms leiden tot verkeerd gebruik, wat onconsistent resultaten oplevert. Hetzelfde geldt voor radarapparatuur.
Vaststoffen zijn in het algemeen moeilijk te settelen in een gelijkmatig en horizontaal vlak. Een veel voorkomender scenario is dat vaststoffen worden vervoerd naar een waterbak of silo via een conveyorbelt, die de vaststoffen op een bepaalde positie uitstort, waardoor er een kegel ontstaat die wordt bepaald door de "rusthoek" van de vaststof. Wanneer deze hoek wordt overschreden, treedt er massale settling of loskoppeling op. Als het niet-contactapparaat het top van de kegel monitort, zal deze loskoppeling een plotselinge verandering in het materiaalniveau veroorzaken. Meestal, wanneer de uitrusting dicht bij de leveringszone is geplaatst, is het moeilijk om het werkelijke materiaalniveau te meten, en elke loskoppeling zal opnieuw een plotselinge verandering in het materiaalniveau veroorzaken.
De Moeilijkheden van Vaststofmeting
Het probleem is de weerspiegeling van schuine oppervlakken. Ultrageluid, geleide golf radar (GWR) en laserapparaten zijn afhankelijk van signaalweerspiegeling op het oppervlak van het geteste materiaal. Het vloeistofoppervlak is gelijkmatig en biedt een goede weerspiegelende oppervlakte voor signaalweerspiegeling. De consistentie, deeltjesgrootte en natuurlijk ook de rusthoek van vaststoffen variëren. De rusthoek is de hoek waaronder een vast materiaal zich natuurlijk settle wanneer het wordt vervoerd bij een gelijkmatige en consistente stroomsnelheid. Elke vaststof heeft een unieke rusthoek. Deze kan worden gebruikt in de toepassing van het meten van materiaalpunten.
Een sensor voor een niet-gecontact meetapparaat kan onder een rusthoek worden geïnstalleerd om te bepalen wanneer de vaste kegel het controlepunt bereikt, zoals een alarm bij hoog niveau. Continue peilmeetkunde is niet eenvoudig. Het gebrek aan een gelijkmatige oppervlakte zal voorkomen dat coherent weerkaatsing terugkeert naar de zender, en de variërende deeltjesgrootte zal verstrooiings-effecten veroorzaken, beide kunnen leiden tot onbetrouwbare signalen. Laser is een betrouwbaarder apparaat voor het meten van materiaalpunten en nauwkeuriger in het bepalen van het aanwezig zijn van vaste stoffen op controlepunten.

Als het onpraktisch is om de laser op het apparaatcontainer te installeren, kan deze op de schouder van het apparaat worden geplaatst. Bijvoorbeeld, in de toepassing van slib laden op vrachtwagens, is het onpraktisch om vloeistofniveau bewakingsapparaten op vrachtwagens te installeren vanwege materiaalhantering en transportmiddelen.
Stof, vaste uitbreiding en onevenwichtige belastingen in containers kunnen allemaal invloed hebben op niet-bètaquippement. Onthoud dat stof kan ontvlammen. Voordat veiligheidsmaatregelen werden geïmplementeerd, kwamen er vaak explosies voor in koolstof en graansilo's. Dit kenmerk moet worden overwogen bij het ontwerpen van het systeem. Naast brandstof, zuurstof en ontsteking die nodig zijn voor verbranding, moet stof worden verspreid en opgesloten in gesloten containers om brandbaar te worden. Verspreiding kan de werking van niet-bèta materiaalniveauapparatuur belemmeren.
Passende apparatuurhousings moeten in het systeem worden ontworpen om de juiste bescherming te bieden. Wanneer een vast stof zich "klontvormig" afscheidt van de rest van het vullingsmateriaal in de silo en een apart object vormt, treedt massavorming op, zoals de massa opgestapeld aan één kant van de silo. Dit kan resulteren in de onmogelijkheid om contact te maken met het peil of het peil niet in staat is om contact te maken met het materiaal. Een veelvoorkomende remedie is het gebruik van vibratie of lucht om de massa te "fluidiseren" om een uniforme verdeling te waarborgen. Door verschillende redenen kan onevenmatig laden optreden. In sommige gevallen kan de ervaring van systeemontwerpers en operateurs, gecombineerd met mechanische agitatie, helpen bij het verlichten van dit probleem.
Het contactmeetapparaat dat voor deze toepassing wordt gebruikt is uniek voor vaststoffenmeting. Deze apparaten zijn afhankelijk van direct contact of druk op het materiaal. De grootte, dichtheid, vochtgehalte en gewicht van vaststoffen variëren. Deze eigenschappen kunnen worden gebruikt om materialeniveaus te detecteren of te infereren. Het algemene puntmaterialeniveau-detectieapparaat is een trillende veer- of stemvorktype sensor. Een andere veelvoorkomende meetmethode is het gebruik van gewicht-en-kabelsystemen. Het apparaat is mechanisch en bevat een schuifdraadsensor die kan volgen hoe de mechanische mechanisme omlaag beweegt naar de grond. Belastingcellen worden gebruikt om bestaande containers of silo's aan te passen om het belastingsniveau van de vaststof binnen de container aan te geven.