Măsurarea Accurată a Nivelului de Material Solid - Metode Comune și Dificultăți

Un solid granular este o colecție de particule, cum ar fi zăpadă, nisip, orez sau cărbune. Deși forma solidelor granulare este ușor de explicat, comportamentul lor este complex și diferit față de lichide și gaze. Măsurarea precisă a cantității de solide în rezervoare sau silozuri este crucială pentru gestionarea produselor și controlul transferului în magazie.
Tipul de senzor
La fel ca la măsurarea nivelului de lichid, echipamentele de măsurare a nivelului de material solid sunt de asemenea împărțite în două categorii: fără contact și cu contact. În aceste categorii, echipamentele pot fi mai departe subdivizate în monitorizare punctuală a nivelului și monitorizare continuă a nivelului. Acest articol prezintă principiile din spatele acestor dispozitive și unele aplicații.
Măsurarea nivelului de solid nu este atât de curată și precisă ca măsurarea nivelului de lichid. Caracteristicile greutății lichidelor pot fi convertite în greutate de nivel de lichid folosind un dispozitiv de presiune statică; solidele pot să subgăsească schimbări semnificative în cadrul aceleiași serie. Lichidele au și proprietăți de autonivelare și pot oferi o suprafață uniformă pentru dispozitivele de măsurare fără amestecare sau alte interferențe. Acesta este una dintre provocările cu care se confruntă măsurarea nivelului de material solid.

Lichidele solide pot oferi, în general, doar suprafețe neuniforme dispozitivelor de măsurare și sunt încărcate sau se așează neuniform în vasele în care sunt stocate. Găsirea unei suprafețe orizontale care să reflecte semnale reprezintă o anumită provocare pentru materiale solide.
Echipamente fără contact folosite pentru măsurarea solidelor, similare cu echipamentele fără contact folosite pentru măsurarea nivelului lichidelor, reprezintă cele mai obișnuite tipuri de echipamente, inclusiv ultrason, radar și laser. Dispozitivele ultrason au avantajul costurilor reduse, iar noi avem o înțelegere foarte clară a comportamentului lor. Din păcate, uneori acestea pot duce la utilizări incorecte, ceea ce provoacă rezultate nesupuse. Același lucru se aplică și echipamentelor radar.
Lichidele sunt de obicei dificil de asezat pe o suprafață uniformă și orizontală. Un scenariu mai obișnuit este acela în care lichidele sunt transportate către un rezervor cu apă sau un silo prin intermediul unui transporter, care toarnă lichidele într-o poziție, formând un con determinat de „unghiul de repaus” al lichidului. Când acest unghi este depășit, apare o așezare masivă sau o detachare. Dacă dispozitivul non-contact monitorizează vârful conului, această detachare va provoca o schimbare bruscă a nivelului materialului. De obicei, când echipamentul este amplasat lângă zonă de livrare, este dificil să se măsoare nivelul real al materialului, iar orice detachare va provoca din nou o schimbare bruscă a nivelului materialului.
Dificultățile Măsurării Stărilor Solide
Problema este reflexia suprafețelor inclinate. Dispozitive ultrasonore, radar cu undi ghidate (GWR) și laser se bazează pe reflexia semnalului de pe suprafața materialului testat. Suprafața lichidului este uniformă și oferă o bună suprafață reflectoare pentru reflexia semnalului. Consistența, dimensiunea particulelor și, desigur, unghiul de repaus al corpurilor solide variază. Unghiul de repaus este unghiul la care un solid se așează natural când este transportat la o rată de curgere uniformă și consistentă. Fiecare solid are un unghi de repaus unic. Acesta poate fi folosit în aplicarea măsurării punctelor de material.
Un senzor al unui dispozitiv de măsurare fără contact poate fi instalat sub un unghi de repaus pentru a determina când conul solid ajunge la punctul de control, cum ar fi o alarmă de nivel ridicat. Măsurarea continuă a nivelului nu este ușoară. Lipsa unei suprafețe uniforme va preveni întoarcerea reflexiei coerente spre transmiutor, iar dimensiunile variabile ale particulelor vor produce efecte de dispersie, ambele putând duce la semnale nesigure. Un laser este un dispozitiv mai sigur pentru măsurarea punctelor materiale și este mai precis în determinarea prezenței solidelor la punctele de control.

Dacă este nepractic să se instaleze laserul pe vasul dispozitivului, acesta poate fi montat pe umărul dispozitivului. De exemplu, în aplicarea încărcării ciorcului pe camioane, este nepractic să se instaleze dispozitive de monitorizare a nivelului lichid pe camioane din cauza echipamentelor de manipulare și transport a materialelor.
Prupea, extensia solidă și încărcările neuniforme în containere pot afecta toate echipamentele fără contact. Vă rugăm să rețineți că prupea poate să se usture. Înainte de implementarea procedurilor de siguranță, exploziile cu prupea de cărbune și silozii de grâu au fost frecvente. Această caracteristică trebuie luată în considerare atunci când se proiectează sistemul. Pe lângă combustibil, oxigen și igniție necesare pentru combustia combustibilului, prupa trebuie să fie dispersată și încinsă în vasuri închise pentru a deveni inflamabilă. Dispersia ar putea să interfețeze cu funcționarea echipamentelor de nivel al materialelor fără contact.
Cutii adecvate ale echipamentelor ar trebui să fie proiectate în sistem pentru a oferi o protecție corespunzătoare. Când o masă solidă "se aglomeră" și se separă de restul materialului de umplere din siloz pentru a forma un obiect separat, are loc o extindere a solidului, cum ar fi solidul amontat pe unul dintre părțile silozului. Acest lucru poate duce la imposibilitatea de a intra în contact cu nivelul sau la faptul că nivelul nu poate intra în contact cu materialul. O măsură remediială obișnuită este să se folosească vibrații sau aer pentru a "fluidiza" solidul și a asigura o distribuție uniformă. Din diverse motive, pot apărea încărcări neuniforme. În unele cazuri, experiența personalului de proiectare și operare a sistemului, combinată cu agitația mecanică, poate să ajute să alinere această problemă.
Dispozitivul de măsurare cu contact folosit pentru această aplicație este unic pentru măsurarea în stare solidă. Aceste dispozitive depind de contact direct sau greutate cu materialul. Dimensiunea, densitatea, conținutul de umiditate și greutatea solidelor variază. Aceste caracteristici pot fi utilizate pentru a detecta sau a infera nivelurile materialelor. Dispozitivul comun de detecție a nivelului materialului este un senzor de tip spring vibrante sau forkuță de tunare. Altă metodă comună de măsurare este folosirea sistemelor de greutate și cablu. Dispozitivul este mecanic și include un senzor de linie glisantă care poate urma mecanismul mecanic pentru a se mișca în jos până la teren. Senzori de deformare sunt utilizați pentru a modifica vasurile sau silo-urile existente pentru a indica sarcina solidă din interiorul vasului.