Прецизно мерење нивоа чврстог материјала – уобичајене методе и потешкоће

Зрнаста чврста материја је скуп честица, као што су снег, песак, пиринач или угаљ. Иако је облик зрнастих чврстих материја лако објаснити, њихово понашање је сложено и различито од течности и гасова. Прецизно мерење количине чврсте материје у резервоарима или силосима је кључно за управљање производима и контролу и пренос складиштења.
Тип сензора
Као и мерење нивоа течности, опрема за мерење нивоа чврстог материјала је такође подељена у две категорије: бесконтактна и контактна. У овим категоријама, опрема се даље може поделити на тачку и континуирано праћење нивоа. Овај чланак представља принципе који стоје иза ових уређаја и неких апликација.
Мерење нивоа чврсте материје није тако чисто и прецизно као мерење нивоа течности. Карактеристике тежине течности могу се претворити у тежину нивоа течности помоћу уређаја за статички притисак; Чврсте материје могу бити подвргнуте значајним променама унутар исте серије. Течности такође имају својства самонивелисања и могу да обезбеде уједначену површину за мерне уређаје без мешања или других сметњи. Ово је један од изазова са којима се суочава мерење нивоа чврстог материјала.

Чврсте материје углавном могу само да обезбеде неравне површине мерним уређајима и неравномерно су оптерећене или таложене у посудама у којима се чувају. Проналажење хоризонталне површине која одражава сигнале представља одређени изазов за чврсте материјале.
Бесконтактна опрема која се користи за мерење чврстог стања, слична опреми без контакта која се користи за мерење нивоа течности, је најчешћа опрема, укључујући ултразвук, радар и ласер. Ултразвучни уређаји имају предност ниске цене, а ми имамо врло јасно разумевање њихових образаца понашања. Нажалост, понекад може довести до погрешне употребе, што резултира недоследним резултатима. Исто важи и за радарску опрему.
Чврсте материје се генерално тешко таложе у једноличну и хоризонталну површину. Чешћи сценарио је да се чврсте материје транспортују до резервоара за воду или силоса кроз транспортер, који сипа чврсте материје у позицију, формирајући конус одређен "углом мировања" чврсте материје. Када је угао прекорачен, долази до масовног насељавања или одвајања. Ако бесконтактни уређај надгледа врх конуса, ово одвајање ће изазвати наглу промену нивоа материјала. Обично, када је опрема распоређена у близини подручја испоруке, тешко је измерити стварни ниво материјала, а свако одвајање ће поново изазвати изненадну промену нивоа материјала.
Потешкоће мерења чврстог стања
Проблем је рефлексија нагнутих површина. Ултразвучни, вођени таласни радар (ГВР) и ласерски уређаји се ослањају на рефлексију сигнала на површини тестираног материјала. Површина течности је једнолична и пружа добру рефлектујућу површину за рефлексију сигнала. Конзистенција, величина честица и, наравно, угао мировања чврстих материја варирају. Угао мировања је угао под којим се чврста материја природно слаже када се транспортује уједначеним и доследним протоком. Свако чврсто тело има јединствен угао мировања. Ово се може користити у примени мерних материјалних тачака.
Сензор бесконтактног мерног уређаја може се инсталирати под углом мировања да би се одредило када чврсти конус достигне контролну тачку, као што је аларм високог нивоа. Континуирано мерење нивоа није лако. Недостатак униформне површине ће спречити да се кохерентна рефлексија врати у предајник, а променљива величина честица ће произвести ефекте расејања, од којих оба могу довести до непоузданих сигнала. Ласер је поузданији уређај за мерење материјалних тачака и прецизнији је у одређивању присуства чврстих материја на контролним тачкама.

Ако је непрактично инсталирати ласер на контејнер уређаја, може се поставити на раме уређаја. На пример, у примени утовара муља на камионе, непрактично је инсталирати уређаје за праћење нивоа течности на камионима због опреме за руковање материјалом и транспорта.
Прашина, чврсто ширење и неравномерно оптерећење у контејнерима могу утицати на бесконтактну опрему. Запамтите да прашина може да изгори. Пре спровођења безбедносних процедура, често су се дешавале експлозије угљене прашине и силоса за жито. Ова карактеристика се мора узети у обзир приликом пројектовања система. Поред горива, кисеоника и паљења потребних за сагоревање горива, прашина треба да се распрши и затвори у затвореним контејнерима да би постала запаљива. Дисперзија може ометати рад опреме за ниво материјала без контакта.
Одговарајућа кућишта опреме треба да буду пројектована у систему како би се обезбедила одговарајућа заштита. Када се чврста материја "згруди" и одвоји од остатка материјала за пуњење у силосу да би формирала посебан објекат, долази до чврстог ширења, као што је чврста материја нагомилана на једној страни силоса. Ово може довести до немогућности да дође у контакт са нивоом или да ниво не може да дође у контакт са материјалом. Уобичајена поправна мера је коришћење вибрација или ваздуха за "флуидизацију" чврсте супстанце како би се обезбедила уједначена дистрибуција. Из различитих разлога може доћи до неравномерног оптерећења. У неким случајевима, искуство особља за пројектовање и рад система, у комбинацији са механичким мешањем, може помоћи у ублажавању овог проблема.
Контактни мерни уређај који се користи за ову апликацију је јединствен за мерење у чврстом стању. Ови уређаји зависе од директног контакта или тежине са материјалом. Величина, густина, садржај влаге и тежина чврстих материја варирају. Ове карактеристике се могу користити за откривање или закључивање нивоа материјала. Уобичајени уређај за детекцију нивоа материјала је сензор типа вибрирајуће опруге или виљушке. Још један уобичајени метод мерења је коришћење система тежине и каблова. Уређај је механички и укључује сензор клизне линије који може да прати механички механизам да би се померио надоле до земље. Мерници напрезања се користе за модификацију постојећих контејнера или силоса како би указали на чврсто оптерећење унутар контејнера.