Nøyaktig måling av fast stoffnivå - vanlige metoder og vanskeligheter

Et kornet faststoff er en samling av partikler, som for eksempel snø, sand, ris eller kul. Selv om formen på kornete faststoffer er enkel å forklare, er deres oppførsel kompleks og forskjellig fra væsker og gasser. Å måle solidtstoff nøyaktig i tankere eller siloer er avgjørende for produktforvaltning og lagerkontroll og -overføring.
Sensortype
Ligesom ved måling av væskeflate, deles også utstyr for måling av fastmaterialeflate inn i to kategorier: uten kontakt og med kontakt. I disse kategoriene kan utstyret videre inndelas i punktnivå- og kontinuerlig nivåovervåking. Denne artikkelen introducerer prinsippene bak disse enhetene og noen anvendelser.
Måling av faststoffnivå er ikke like ren og nøyaktig som måling av væskenivå. Vektkarakteristikken til væsker kan konverteres til væskenivåvekt ved hjelp av et statisk trykkapparat; Faststoffer kan oppleve betydelige endringer innen den samme batchen. Væsker har også egenskapene til å balansere seg selv og kan gi en jevn overflate for måleapparater uten blanding eller andre forstyrrelser. Dette er ett av de utfordringene knyttet til måling av nivå for faststoff.

Faststoffer gir vanligvis bare ujevne overflater til måleapparater og er ulikformig lastet eller nedsettet i beholderne de lagres i. Å finne en horisontal overflate for å reflektere signaler stiller en viss utfordring for faststoff.
Utstyr uten direkte kontakt brukt for faststoffs-måling, liknende utstyr uten direkte kontakt brukt for måling av væskeflate, er det vanligste utstyret, herunder ultralyd, radar og laser. Ultralydsenheter har fordelen med lav kostnad, og vi har en veldig klar forståelse av deres oppførselsmønstre. Uheldigvis kan det noen ganger føre til feilbruk, noe som resulterer i inkonsistente resultater. Det samme gjelder for radareutstyr.
Faststoffer er generelt vanskelig å sette sammen i en jevn og horisontal overflate. En mer vanlig situasjon er at faststoffer transporteres til et vannreservoar eller silo gjennom en conveyor, som dumper faststoffene på en posisjon, formende en kjele bestemt av faststoffets "hvilevinkel". Når vinkelen overskrides, skjer det massesettling eller avløsing. Hvis det ikke-kontaktende apparatet overvåker toppen av kjelen, vil denne avløsingen forårsake en plutselig endring i materialet nivå. Vanligvis, når utstyret er plassert nær leveringsområdet, er det vanskelig å måle det faktiske materienivået, og enhver avløsing vil forårsake en ny plutselig endring i materialet nivå.
Ufordelene ved måling av faststoffer
Problemstillingen er speilingen av skråtnede flater. Ultralyd, veiledet bølgeradar (GWR) og laserapparater baserer seg på signalkombinasjon på overflaten av det testede materialet. Væskeoverflaten er jevn og gir en god reflekterende overflate for signalkombinasjon. Konsistensen, partikkelstørrelsen og selvfølgelig hvilevinkelen til faste stoffer varierer. Hvilevinkelen er vinkelen hvor et fast stoff naturlig sett nedsitter når det transporteres ved en jevn og konsekvent flytehastighet. Hvert fast stoff har en unik hvilevinkel. Dette kan brukes i anvendelsen av å måle materialepunkter.
En ikke-kontaktmessingsenhetsensor kan installeres på hvilevinkelen for å bestemme når den faste kjeglen når kontrollpunktet, som f.eks. en høy nivåalarm. Kontinuerlig nivåmåling er ikke enkelt. Mangel på en likformig overflate vil forhindre kohærent refleksjon fra å vende tilbake til senderen, og den varierte partikkelstørrelsen vil produsere spredningseffekter, begge hvilke kan føre til uforlignelige signaler. Laser er et mer pålitelig enhet for å måle materialepunkter og er mer nøyaktig i å avgjøre tilstedeværelsen av faste stoffer ved kontrollpunkter.

Hvis det er uegnelig å installere laseren på apparatbeholderen, kan den installeres på skulderen til apparatet. For eksempel, i applikasjonen av lasting av slam på lastebiler, er det uegnelig å installere nivåovervåkingsenheten på lastebilene grunnet materialehåndtering og transportanleggstyper.
Støv, fast utvidelse og ujevne laster i beholder kan alle påvirke ikkjemotatt utstyr. Husk at støv kan branne. Før sikkerhetsrutiner ble implementert, skjedde det ofte eksplosjoner med kuldstøv og kornlager. Denne egenskapen må tas i betraktning ved design av systemet. I tillegg til brøyte, oksygen og tenningspunkt for brenning, må støvet være spredt og inneslutt i lukkede beholder for å kunne bli forbrennelig. Spredning kan forstyrre drift av ikkjemotatt materiale-nivåutstyr.
Passende utstyrsskalinger bør designes i systemet for å gi tilstrekkelig beskyttelse. Når en fast stoff "klumper" sammen og skiller seg fra resten av fyllingsmaterialet i siloen for å danne et separat objekt, oppstår fast utvidelse, som f.eks. faststoffet tømt på én side av siloen. Dette kan føre til at det ikke kommer i kontakt med nivået eller at nivået ikke kommer i kontakt med materialet. En vanlig tiltak er å bruke vibrasjon eller luft for å "fluidisere" faststoffet for å sikre jevndistribusjon. På grunn av ulike årsaker kan det oppstå ubalansert last. I noen tilfeller kan erfaringen til systemdesign- og driftspersonell, kombinert med mekanisk agitering, hjelpe å redde denne problem.
Kontaktmåleenheten som brukes for denne applikasjonen er unik for faststoffs-måling. Disse enhetene avhenger av direkte kontakt eller vekt med materialet. Størrelsen, tettheten, fukteinholdet og vekten til faststoff varierer. Disse egenskapene kan brukes til å oppdage eller inferere materiale-nivåer. Den vanlige punktmateriale-nivådetektor er en vibrerende fjær- eller stemmevoks-typen sensor. En annen vanlig målemetode er å bruke vekt- og kabel-systemer. Enheten er mekanisk og inkluderer en glidende linjesensor som kan følge den mekaniske mekanismen for å bevege seg nedover mot bakken. Strain-gauges brukes for å modifisere eksisterende beholder eller siloer for å indikere faststofflasten inne i beholderen.