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固体料位的精确测量

来源:控制工程网2019.11.29阅读 409

  颗粒状固体是一系列颗粒的集合,如雪、沙、稻或煤。虽然颗粒状固体的形式很容易解释,但它们的行为很复杂,不同于液体和气体。准确测量罐或料仓中的固体数量,对于产品管理以及库管的控制和转移十分重要。
  传感器类型
  与液位测量一样,固体料位测量设备也分为两大类:非接触式和接触式。在这些类别中,设备可以进一步细分为点料位和连续料位监控。本文介绍这些设备和一些应用背后的原理。
  固体料位测量不像液位测量那样干净利落。液体的重量特性,可以使用静压装置转换成液位的重量; 固体在同一批次内可以发生较大的变化。液体也具有自流平,并且在没有混合或其它干扰的情况下,可以为测量装置提供均匀的表面。这是固体料位测量面临的挑战之一。

西门子的Multi-Ranger 200是一款短程、中程超声波单容器和多容量料位监视器/控制器。它可用于包括城市垃圾、木屑和具有高休止角的材料。它提供报警、开/关和交替泵控制,可用于各种应用www.cechina.cn,如湿井、料斗、干燥固体储存和其它领域。图片来源:西门子。

  固体一般只能向测量装置提供不平坦的表面,并且在存储它们的容器中不均匀地装载或沉降。寻找水平表面以反射信号对于固体物料来说具有一定的挑战性。
  用于固体测量的非接触式设备,与用于液位测量的非接触式设备相同,超声波、雷达和激光是最常见的设备。超声波装置具有成本较低的优点,并且我们对于它们的行为模式了解的非常清楚。不幸的是,有时会导致误用,从而导致结果不一致。雷达设备也是如此。
  固体一般难于沉降成均匀且水平的表面。更常见的情况是,固体通过输送机传输到水箱或筒仓,输送机将固体倾倒到一个位置,使其形成由固体“休止角”确定的圆锥体。当超过该角度时,存在质量沉降或脱落。如果非接触式设备正在监测锥体顶部,则这种脱落将导致料位突然发生变化。通常情况下,设备被布置在交付区域附近,很难测得真正的料位,并且任何脱落都会再次导致料位的突然变化。
  固体测量的难点
  问题是倾斜表面的反射。超声波、导波雷达(GWR)和激光装置依赖于被测材料表面的信号反射。液体表面是均匀的,并且为信号“反射”提供了良好的反射表面。固体的稠度、粒度,当然还有休止角各不相同。休止角是固体在以均匀一致的流速输送时,自然沉降的角度。每个固体都有一个特有的休止角。这可以在测量料位点的应用中使用。
  可以以休止角的角度来安装非接触式测量装置传感器,以确定固体锥体何时到达控制点,例如料位高警报。连续料位测量并不容易。缺乏均匀的表面会阻止相干反射返回到变送器,并且变化的粒度会产生散射效应,这两种情况都会导致信号的不可靠。激光器是更可靠的测量料位点的设备CONTROL ENGINEERING China版权所有,在确定控制点处固体的存在时更准确。

Aplus Finetek传感器公司的SAL 18系列射频导纳点料位开关CONTROL ENGINEERING China版权所有,据称是一种先进的射频(RF)料位开关,适用于检测液体、固体和浆料的存在/不存在的各种应用,包括沥青混合料、沥青 、干粉、颗粒状材料等,用于高、低料位检测。提供自动增强保护功能。图片来源:Aplus Finetek传感器公司

  如果在装置容器上安装不切实际,那么可以将激光器安装在装置的“肩上”。例如在给卡车装载淤泥的应用中,由于物料搬运和输送设备,在卡车上安装液位监控装置是不切实际的。
  容器中的灰尘、固体膨胀和不均匀的负载都会影响非接触设备。请记住,灰尘可以燃烧。在实施安全程序之前,煤尘和粮食筒仓爆炸经常发生。在设计系统时必须考虑这个特性。除了燃料、氧气和燃料燃烧所需的点火之外,灰尘需要分散和限制在密闭容器中才能变成可燃物。分散可能会干扰非接触类型的料位设备运行。
  应在系统中设计适当的设备外壳以提供适当的保护。当固体“结块”并且与筒仓内填充物的其余部分分离而成为单独的物体时,会发生固体膨胀www.cechina.cn,如在筒仓一侧堆积的固体。这可能导致无法和水平仪接触或水平仪无法接触物料。常见的补救措施是用振动或利用空气使固体“流体化”,以确保均匀分布。由于诸多原因,可能发生不均匀的加载。在某些情况下,系统设计和运行人员的经验,再加上机械搅动www.cechina.cn,可以帮助缓解此问题。
  用于该应用的接触式测量装置是固体测量所特有的。这些装置依赖于与材料的直接接触或重量。固体的大小、密度、含水量和重量各不不同。这些特征可用于检测或推断料位。公共点料位检测装置是振动簧片或“音叉”型传感器。另一种常见的测量方法是采用重量和电缆系统。该装置是机械的,包含一个滑动线传感器,它可以跟随机械机构向下移动到地面。应变计用于改造现有的容器或筒仓,以指示容器内的固体负载。(作者:Daniel E. Capano)
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