Tačno merenje nivoa čvrstog materijala - obične metode i teškoće

Granularni čvrsti materijal je skup čestica, poput snega, peska, riža ili uglja. Iako je oblik granularnih čvrstih materijala lako objasniti, njihovo ponašanje je složeno i različito od tečnosti i plinova. Tačno merenje količine čvrstih materijala u spremnicama ili silozima je ključno za upravljanje proizvodima i kontrolu skladištenja pri prenosu.
Tip senzora
Poput merenja nivoa tečnosti, opremu za merenje nivoa čvrstog materijala takođe možemo podeliti u dve kategorije: bez kontakte i sa kontaktom. U ovim kategorijama, oprema se dalje može podijeliti na tačkovno i neprekidno praćenje nivoa. Ovaj članak predstavlja princip koji leži iza ovih uređaja i neke primene.
Merenje nivoa čvrstog materijala nije onako čisto i precizno kao merenje nivoa tečnosti. Težinske karakteristike tečnosti mogu se pretvoriti u težinski nivo koristeći uređaj statičnog pritiska; čvrsti materijali unutar iste serije mogu da dožive značajne promene. Tečnosti takođe imaju svojstvo samopodizanja i mogu pružiti jednoliku površinu za merne uređaje bez mešanja ili drugih uticaja. To je jedan od izazova kojima su suočeni sistemi za merenje nivoa čvrstog materijala.

Čvrste tvari općenito mogu pružiti samo neravne površine mernim uređajima i neravnom opterećenju ili smještaju u posudama u kojima se čuvaju. Pronalaženje horizontalne površine koja bi odbijala signale predstavlja određenu izazov za čvrste materijale.
Ne-kontakt equipment koji se koristi za merenje čvrstog stanja, slično ne-kontakt equipment-u koji se koristi za merenje razine tekućina, je najčešći tip opreme, uključujući ultrazvuk, radar i laser. Ultrazvučni uređaji imaju prednost niske cijene, a mi imamo vrlo jasno shvaćanje njihovih obrazaca ponašanja. Nažalost, ponekad to može dovesti do krivog korištenja, što rezultira neposrednim rezultatima. Isti se slučaj događa i kod radarske opreme.
Čvrste tvari su općenito teško rasporediti u ravnu i horizontalnu površinu. Mnogo češći scenarij je da se čvrste tvari prevoze u vodeni rezervoar ili silo kroz transferez, koji ih šalje na određeno mjesto, formirajući stog određen "uglom mira" čvrste tvari. Kada se ovaj ugao premaši, dolazi do masovnog oslanjanja ili odlaganja. Ako nekontaktni uređaj praćenje vrha stoga, ovo odlaganje uzrokuje naglu promjenu nivoa materijala. Obično, kada je oprema postavljena blizu zone isporuke, teško je izmjeriti stvarni nivo materijala, a bilo koje odlaganje uzrokuje ponovnu naglu promjenu nivoa materijala.
Težine mjerenja čvrstog stanja
Problem je refleksija nagibnih površina. Ultrazvuk, vodene valove radar (GWR), i laser uređaji ovisi o refleksiji signala na površini testiranog materijala. Površina tečnosti je jednolika i pruža dobru reflektivnu površinu za refleksiju signala. Konzistencija, veličina čestica, a naravno i ugao odmora čvrstih tvari varira. Ugao odmora je ugao pod kojim se čvrsta tvar prirodno oslanja kada se prenosi stalnom i konstantnom brzinom protoka. Svaka čvrsta tvar ima jedinstven ugao mirovanja. To može biti upotrebljeno u primeni merenja tačaka materijala.
Senzor nekontaktne merne ustanove može biti instaliran pod uglom odmora kako bi se odredilo kada čvrst konus dostigne kontrolnu tačku, kao na primer visok nivo alarmiranja. Neprekidno merenje nivoa nije lako. Nedostatak jednolikog površina će sprečiti koherentnu refleksiju da se vrati do emitera, a različite veličine čestica će izazvati difuzione efekte, šta može dovesti do nesigurnih signala. Laser je pouzdaniji uređaj za merenje materijalnih tačaka i preciznije određuje prisustvo čvrstih materija u kontrolnim tačkama.

Ako je nemoguće instalirati laser na posudi aparata, može se instalirati na ramenu aparata. Na primer, u aplikaciji za učitavanje blota na kamione, nemoguće je instalirati uređaje za praćenje nivoa tekućine na kamione zbog opreme za obradu i transport materijala.
Prašina, čvrsta ekspanzija i nejednolika opterećenja u posudi mogu sva uticati na opremu bez dodira. Imajte na umu da prašina može da izgori. Pre nego što su implementirane procedure bezbjednosti, često su se dešavale eksplozije ugljenovog prašinja i silosa zrna. Ova karakteristika mora da se uzme u obzir prilikom dizajniranja sistema. Pored goriva, kisika i zapaljivanja potrebnog za sagorevanje goriva, prašina mora biti rasprostranjena i zaključana u zatvorene posude kako bi postala goreljiva. Rasprostranjenje može da utiče na rad opreme za merenje nivoa materijala bez dodira.
Odpovarajuće omotačke opreme treba dizajnirati u sistemu kako bi se obezbedila odgovarajuća zaštita. Kada se čvrsto tijelo „sastavlja“ i odvojeno od ostatka punjenog materijala u silosu formira kao poseban objekat, događa se proširenje čvrstog tijela, poput onoga što je stogom na jednoj strani silosa. To može rezultirati nemogućnošću da se dodiri sa nivoima ili da nivoi ne mogu da se dodirnu s materijalom. Uobičajena pravilna mera jeste upotreba vibracije ili vazduha kako bi se „fluidizovalo“ čvrsto tijelo kako bi se osigurala uniformna distribucija. Zbog različitih razloga, neuniformno opterećenje može se desiti. U nekim slučajevima, iskustvo osoblja koje dizajnira i operira sistem, kombinovano sa mehaničkim agitacijom, može pomoći da se olakša ovaj problem.
Uredjaj za merenje na kontakt koji se koristi u ovoj primeni je jedinstven za merenje u crenom stanju. Ovi uredjaji zavise od direktnog kontakta ili težine sa materijalom. Veličina, gustina, sadržaj vode i težina čvrstih materijala variraju. Ove karakteristike se mogu koristiti za detekciju ili zaključivanje nivoa materijala. Uobičajeno uređaj za detekciju nivoa materijala je senzor vibrirajuće pruge ili tipa ključnog vila. Još jedan uobičajeni način merenja je korišćenje sistema težine i žice. Uredjaj je mehanički i uključuje klizni senzor koji može da prati mehanički mehanizam dok se spušta do dna. Senzori deformacije se koriste za modifikovanje postojećih posuda ili silosa kako bi se pokazao težinski opterećenje čvrstog materijala unutar posude.