Nøyaktig måling av faststoffnivå - Vanlige metoder og vanskeligheter

Et granulært fast stoff er en samling av partikler, som snø, sand, ris eller kull. Selv om formen på granulære faste stoffer er lett å forklare, er deres oppførsel kompleks og forskjellig fra væsker og gasser. Nøyaktig måling av mengden faste stoffer i tanker eller siloer er avgjørende for produktstyring og lagerstyringskontroll og overføring.
Sensortype
På samme måte som måling av væskenivå, er utstyr for nivåmåling av fast materiale også delt inn i to kategorier: ikke-kontakt og kontakt. I disse kategoriene kan utstyr deles videre inn i punktnivå og kontinuerlig nivåovervåking. Denne artikkelen introduserer prinsippene bak disse enhetene og noen applikasjoner.
Fast nivåmåling er ikke så ren og presis som væskenivåmåling. Vektkarakteristikkene til væsker kan konverteres til væskenivåvekter ved hjelp av en statisk trykkanordning; Faste stoffer kan gjennomgå betydelige endringer innenfor samme batch. Væsker har også selvutjevnende egenskaper og kan gi en jevn overflate for måleenheter uten blanding eller andre forstyrrelser. Dette er en av utfordringene ved måling av solid materialnivå.

Faste stoffer kan generelt bare gi ujevne overflater til måleinnretninger og er ujevnt lastet eller lagt seg i beholderne der de er lagret. Å finne en horisontal overflate for å reflektere signaler utgjør en viss utfordring for faste materialer.
Berøringsfritt utstyr som brukes til faststoffmåling, i likhet med berøringsfritt utstyr som brukes til væskenivåmåling, er det vanligste utstyret, inkludert ultralyd, radar og laser. Ultralydenheter har fordelen av lave kostnader, og vi har en veldig klar forståelse av deres atferdsmønstre. Dessverre kan det noen ganger føre til misbruk, noe som resulterer i inkonsekvente resultater. Det samme gjelder radarutstyr.
Faste stoffer er generelt vanskelige å sette seg i en jevn og horisontal overflate. Et mer vanlig scenario er at faste stoffer transporteres til en vanntank eller silo gjennom en transportør, som heller de faste stoffene i en posisjon, og danner en kjegle bestemt av faststoffets "hvilevinkel". Når vinkelen overskrides, er det massesetning eller løsrivelse. Hvis den berøringsfrie enheten overvåker toppen av kjeglen, vil denne løsgjøringen forårsake en plutselig endring i materialnivået. Vanligvis, når utstyret er plassert i nærheten av leveringsområdet, er det vanskelig å måle det faktiske materialnivået, og enhver løsrivelse vil føre til en plutselig endring i materialnivået igjen.
Vanskelighetene med faststoffmåling
Problemet er refleksjonen av skråflater. Ultralyd, guidet bølgeradar (GWR) og laserenheter er avhengige av signalrefleksjon på overflaten av det testede materialet. Væskeoverflaten er jevn og gir en god reflekterende overflate for signalrefleksjon. Konsistensen, partikkelstørrelsen og selvfølgelig hvilevinkelen til faste stoffer varierer. Hvilevinkelen er vinkelen som et fast stoff naturlig setter seg i når det transporteres med en jevn og jevn strømningshastighet. Hver solid har en unik hvilevinkel. Dette kan brukes ved påføring av målematerialepunkter.
En berøringsfri måleenhetssensor kan installeres i en hvilevinkel for å bestemme når den solide kjeglen når kontrollpunktet, for eksempel en høynivåalarm. Kontinuerlig nivåmåling er ikke lett. Mangelen på en jevn overflate vil forhindre at koherent refleksjon går tilbake til senderen, og den varierende partikkelstørrelsen vil gi spredningseffekter, som begge kan føre til upålitelige signaler. Laser er en mer pålitelig enhet for å måle materialpunkter og er mer nøyaktig når det gjelder å bestemme tilstedeværelsen av faste stoffer ved kontrollpunkter.

Hvis det er upraktisk å installere laseren på enhetsbeholderen, kan den installeres på enhetens skulder. For eksempel, ved påføring av lasting av slam på lastebiler, er det upraktisk å installere væskenivåovervåkingsenheter på lastebiler på grunn av materialhåndtering og transportutstyr.
Støv, solid ekspansjon og ujevn belastning i containere kan alle påvirke berøringsfritt utstyr. Husk at støv kan brenne. Før sikkerhetsprosedyrer ble implementert, skjedde det ofte eksplosjoner i kullstøv og kornsilo. Denne funksjonen må tas i betraktning når du designer systemet. I tillegg til drivstoff, oksygen og tenning som kreves for drivstoffforbrenning, må støv spres og holdes inne i lukkede beholdere for å bli brennbart. Spredning kan forstyrre driften av utstyr som ikke er i kontakt med materialnivå.
Passende utstyrshylster bør utformes i systemet for å gi passende beskyttelse. Når et fast stoff "klumper seg" og skiller seg fra resten av fyllmaterialet i siloen for å danne en separat gjenstand, oppstår solid ekspansjon, slik som faststoffet hoper seg opp på den ene siden av siloen. Dette kan resultere i manglende evne til å komme i kontakt med nivået eller at nivået ikke kan komme i kontakt med materialet. Et vanlig utbedringstiltak er å bruke vibrasjon eller luft for å "fluidisere" faststoffet for å sikre jevn fordeling. Av ulike årsaker kan det oppstå ujevn belastning. I noen tilfeller kan erfaring fra systemdesign- og driftspersonell, kombinert med mekanisk agitasjon, bidra til å lindre dette problemet.
Kontaktmåleenheten som brukes for denne applikasjonen er unik for solid-state-måling. Disse enhetene er avhengige av direkte kontakt eller vekt med materialet. Størrelsen, tettheten, fuktighetsinnholdet og vekten av faste stoffer varierer. Disse funksjonene kan brukes til å oppdage eller utlede materialnivåer. Den vanlige punktmaterialnivådeteksjonsenheten er en sensor av vibrerende fjær eller stemmegaffel. En annen vanlig målemetode er å bruke vekt- og kabelsystemer. Enheten er mekanisk og inkluderer en glidelinjesensor som kan følge den mekaniske mekanismen for å bevege seg nedover til bakken. Strekkmålere brukes til å modifisere eksisterende containere eller siloer for å indikere den faste lasten inne i containeren.