Noggrann mätning av nivån på fasta material - vanliga metoder och svårigheter

Ett granulärt fasta är en samling av partiklar, som till exempel snö, sand, ris eller kol. Även om formen av granulära fasta är enkel att förklara, är deras beteende komplext och skiljer sig från vätskor och gaser. Att mäta solidskvantiteterna korrekt i tankar eller siloar är avgörande för produkthantering och lagerstyrning vid överföring.
Sensortyp
Likt vätskemängdsmätning är fasta materialmängdsmätningseinrikten också indelade i två kategorier: icke-kontakt och kontakt. Inom dessa kategorier kan utrustningen delas in i punktnivå- och kontinuerlig nivåövervakning. Denna artikel introducerar principerna bakom dessa enheter och några tillämpningar.
Mätning av fasta material är inte lika ren och precist som mätning av vätskor. Vätskors viktegenskaper kan konverteras till vätskornivåvikt med hjälp av en statisk tryckanordning; fasta material kan uppleva betydande förändringar inom samma batch. Vätskor har också självutjämningsegenskaper och kan erbjuda en jämn yta för mätinstrument utan blandning eller annan störning. Detta är en av utmaningarna vid mätning av fasta materials nivåer.

Fasta material kan vanligtvis endast erbjuda ojämna ytor till mätinstrumenten och är ojämnt belastade eller nedslagna i containern där de lagras. Att hitta en horisontell yta för att spegla signaler utgör en viss utmaning för fasta material.
Utrustning utan kontakt som används för fasta tillståndsmätningar, liknande utrustning utan kontakt som används för vätskönivåmätning, är den vanligaste typen av utrustning, inklusive ultraljud, radar och laser. Ultralydsenare har fördelen att de är lätta att använda och kostnadsförmånliga, och vi har en mycket klar uppfattning om deras beteende. Tyvärr kan det ibland leda till felaktig användning, vilket resulterar i inkonsekventa resultat. Samma gäller för radarens utrustning.
Fastämnen är generellt sett svåra att ordna i en jämn och horisontell yta. En vanligare situation är att fastämnen transporteras till ett vattnetak eller silo via en transporter, som häller ut fastämnet på en position, bildande en kon bestämd av fastämnets "vilovinkel". När denna vinkel överskrids, inträffar massivt nedsättning eller lossning. Om det icke-kontaktsenaren övervakar toppen av konen, kommer denna lossning att orsaka en plötslig förändring i materialet. Vanligtvis, när utrustningen placeras nära leveransområdet, är det svårt att mäta den faktiska materialnivån, och varje lossning kommer att orsaka en plötslig förändring i materialnivån igen.
Svårigheter med fasta mätningar
Problemet är reflektionen av lutade ytor. Ultraljud, guidad vågradar (GWR) och laseranordningar är beroende av signalreflektion på testmaterialets yta. Den flytande ytan är enhetlig och ger en bra reflekterande yta för signalreflektion. Konsistensen, partikelstorleken och naturligtvis liggandevinkeln varierar. Rustvinkeln är den vinkel där ett fast ämne naturligt nedfaller när det transporteras med en enhetlig och konstant flödeshastighet. Varje fast ämne har en unik viloplats. Detta kan användas vid tillämpning av mätpunkter för material.
En icke-kontaktande mätningssensor kan installeras i vinkeln av vilopositionen för att avgöra när den fasta konen når kontrollpunkten, som till exempel en högnivåvarning. Kontinuerlig nivåmätning är inte enkelt. Bristen på en likformig yta kommer att förhindra koherent reflektion från att återvända till sändaren, och den varierande partikeldjupen kommer att ge upphov till spridningseffekter, båda vilka kan leda till otillförlitliga signaler. Laser är ett mer pålitligt enhet för att mäta materialpunkter och är mer noggrann i att avgöra närvaron av fasta ämnen vid kontrollpunkter.

Om det är omöjligt att installera lasern på apparatens behållare, kan den installeras på axeln av enheten. Till exempel, i tillämpningen av att ladda slam på lastbilar, är det omöjligt att installera vätskenivåövervakningsenheter på lastbilarna på grund av materialhantering och transporterande utrustning.
Dammet, fast utvidgning och ojämna laster i containrar kan alla påverka icke-kontaktekvipement. Kom ihåg att damm kan brinna. Innan säkerhetsrutiner infördes, inträffade ofta explosioner av kol- och spannmålssiloer. Denna egenskap måste beaktas när systemet designas. Utöver bränsle, syre och tändning som krävs för bränning, måste dammen vara spridd och innesluten i stängda containrar för att bli brandbar. Spridningen kan störa drift av icke-kontaktekvipement för materialnivåer.
Lämpliga utrustningshöljningar bör utformas i systemet för att ge lämplig skydd. När en fast substans "klumpar" ihop och skiljer sig från resten av fyllningsmaterialet i silot för att bilda ett separat objekt, inträffar fasta materialutvidgning, som när den stacka på en sida av silot. Detta kan resultera i att det inte blir möjligt att komma i kontakt med nivån eller att nivån inte kan komma i kontakt med materialet. En vanlig åtgärd är att använda vibrationer eller luft för att "fluidisera" den fasta substansen för att säkerställa jämn fördelning. På grund av olika orsaker kan ojämna laddningar inträffa. I vissa fall kan erfarenheten av systemdesign- och driftspersonal, kombinerat med mekanisk agitering, hjälpa till att lindra detta problem.
Kontaktmätinstrumentet som används för denna tillämpning är unikt för fasta tillståndsmätningar. Dessa enheter beror på direktkontakt eller vikt med materialet. Storleken, densiteten, fuktinnehållet och vikten av fasta material varierar. Dessa egenskaper kan användas för att upptäcka eller inferera materialnivåer. Den vanligaste punktmaterielnivådetektor är en vibrerande fjäder- eller styrkaförkläringstyp sensor. En annan vanlig mätmetod är att använda vikt och kabelsystem. Enheten är mekanisk och inkluderar en glidande linjesensor som kan följa den mekaniska mekanismen för att röra sig nedåt mot marken. Sträckceller används för att modifiera befintliga containrar eller siloar för att indikera fasta laster inom containern.