← Назад к Категория измерения уровня и контроля

Как достичь оптимального измерения уровня силоса

Как достичь оптимального измерения уровня силоса

Способность точно оценивать уровень жидкостей по всем промышленным и химическим процессам является ключом к достижению эффективного автоматизированного контроля.

Измерение жидкостей в промышленных и химических процессах значительно изменилось за последние годы. Все более сложные системы обработки и введение строгих экологических норм требуют высокой точности и надежности. Производители ответили путем разработки альтернативных методов измерения с использованием современных технологий.

Инженеры-технологи работают с множеством вариантов: от датчиков уровня точки до датчиков непрерывного уровня, которые измеряют диапазон с использованием технологий, начиная от дифференциального давления до ультразвукового и радиолокационного.

С таким количеством вариантов и таким диапазоном инвестиционных затрат, как вы выбираете?

Нет такой совершенной технологии. Как правило, для приложения может быть использовано несколько методов. При выборе наиболее подходящего решения преимущества и ограничения каждого из них должны быть сопоставлены с эксплуатационными параметрами. В химической промышленности измерительное оборудование также должно обеспечивать постоянную работу в суровых и зачастую опасных условиях.

Чтобы получить максимальную производительность на индикаторе уровня силоса, вам сначала нужно понять свой продукт, его поведение и оборудование, которым он управляется.

Продукт, который вы измеряете

- Понимайте немного о поведении вашего продукта, когда он доставлен и хранится. Аэрирует ли он во время наполнения, как он течет и обрабатывается?

- Его характеристики, он адгезивный, агрессивный или абразивный?

- Хранит ли он при температуре, дает ли она влажность, конденсация высока внутри?

- Как выглядит поверхность продукта? (угол покоя)

- Наконец, есть ли много пыли? Возможно, поговорите с технологическими работниками или поставщиками для получения некоторых сведений, если вы не уверены.

Силос

- Как заполняется бункер?

- Каков профиль поверхности во время наполнения?

- Издает ли он пыль?

Внутренняя геометрия / форма силоса: диаметр в зависимости от высоты, т. Е. Широкая высота до диаметра, может потребовать многоточечных измерений с отображением поверхности, тогда как высокие и узкие идеально подходят для одного датчика.

Графический чертеж чрезвычайно полезен. Что такое выход продукта? Является ли это потоком сердечника или массовым потоком (Google it!) Или если это плоское дно, материал опустошается с помощью шнековой подачи или движущегося пола, как он влияет на профиль поверхности при опорожнении? Это может повлиять на то, насколько далеко вы можете измерить или сколько материала остается позади, даже когда ничего не выходит.

Цель измерения?

Точность? Измерение объема или конверсия в вес? - объемная плотность варьируется в зависимости от источника продукта, различного материала или страдает от аэрации во время наполнения, насколько высока емкость, которую нужно заполнить, насколько вероятно переполнение и каковы последствия для безопасности и окружающей среды?

Вам нужна дополнительная защита точечного уровня для измерения объема? Разнообразная плотность продукта может даже обмануть системы взвешивания в случае неправильной работы силосов! Также, кто и как вы хотите поделиться информацией? От индикатора до интернета здесь есть много разных возможностей.

Измерение уровня элеватора

Технология и позиционирование датчиков

Если вы можете получить ответы на большинство вышеперечисленных вопросов, это поможет сузить технологию или устройство. Вы можете использовать что-то вроде «Поиск технологии» и «Инструмент настройки», чтобы указать нужное устройство. Но вам не нужно делать это самостоятельно. Лучше получить авторитетного производителя датчиков с использованием технологий с несколькими уровнями.

Попросите их просмотреть вашу информацию, предложить устройство, местоположение и идею точности, чтобы убедиться, что он соответствует вашим целям. Параметры могут варьироваться в зависимости от доступа в бункер для установки или размещения точек наполнения.

Достижение правильного баланса

В то время как пригодность для цели имеет важное значение, это должно быть сбалансировано по сравнению с затратами (особенно там, где есть несколько точек измерения) в отношении потенциальных эксплуатационных выгод.

Аналоговые передатчики продолжают предлагать экономичное и эффективное решение, подходящее для широкого спектра применений. Теперь новейшие модели, поставляемые в продажу, предназначены для обеспечения большей свободы работы.

Достижение правильного баланса

В то время как пригодность для цели имеет важное значение, это должно быть сбалансировано по сравнению с затратами (особенно там, где есть несколько точек измерения) в отношении потенциальных эксплуатационных выгод.

Аналоговые передатчики продолжают предлагать экономичное и эффективное решение, подходящее для широкого спектра применений. Теперь новейшие модели, поставляемые в продажу, предназначены для обеспечения большей свободы работы.

Техническое обслуживание и очистка также являются важными соображениями, когда может возникнуть наводнение жидкостей, поэтому убедитесь, что передатчики предназначены для простоты установки и снятия для обычной очистки.

Перед лицом все более сложных измерительных решений аналоговые передатчики имеют гарантированное место, обеспечивая более высокое качество продукции, улучшенную безопасность и меньше отходов по экономичной цене, теперь с дополнительным преимуществом программируемости

Правильное расположение измерительных преобразователей уровня во время объемного твердого материала

Во время переноса объемного твердого материала на бункеры и из хранилища изменяется форма поверхности свободно текучего материала. Правильное расположение измерительных преобразователей уровня и зондов, установленных в верхней части силосов, приведет к большей точности и надежности измерения содержания продукта. Нижеследующее относится к крупным круглым силосам, которые часто не могут быть легко оснащены весоизмерительными ячейками.

Обычно преобразователи устанавливаются сверху бункера и измеряют расстояние до поверхности материала. Это измеренное расстояние затем может быть преобразовано в объем материала. Технологии, используемые для этой цели, включают радиолокационные, ультразвуковые и TDR (рефлектометрия во временной области).

Рисунок 1 - базовая геометрия

Рисунок 1 - базовая геометрия для измерения уровня силоса

Рисунок 1 (a) показывает коническую груду материала высотой L и радиус основания R, Громкость (V1) такого конуса определяется как V1 = 1 / 3 πR ^ 2L

Рисунок 1 (b) показывает цилиндрическую форму, имеющую тот же радиус основания R и высотой H, Громкость (V2) цилиндра

der дается выражением V2 = πR ^ 2H

Если цилиндр должен иметь тот же объем, что и конус (V1 = V2), его высота H будет 1 / 3 x L.

На рисунке 1 (a) точка на верхней поверхности конуса, которая находится на высоте H, или 1 / 3 L над основанием, находится в радиусе 2 / 3 R. Следовательно, если высота конической куча материала измеряется в радиусе 2 / 3 R, объем можно найти, умножив эту высоту на базовую площадь. Это даст правильный объем независимо от угла покоя материала.

Рассмотрим теперь коническую депрессию, показанную на рисунке 1 (c). Объем V3 материала в этой форме определяется как V3 = 2 / 3 πR ^ 2 L

Аналогично, цилиндр, показанный на рисунке 1 (d), будет иметь высоту H 2 / 3 L. Точка на верхней поверхности углубления на рисунке 1 (c), которая имеет эту высоту, находится в радиусе 2 / 3 R. Итак, если высота конической депрессии измеряется в радиусе 2 / 3 R, объем материала можно найти, умножив эту высоту на базовую площадь. Правильный объем задается независимо от угла покоя.

Для конуса или конической депрессии правильный объем можно найти, измеряя высоту в любой точке, которая равна 2 / 3rd радиуса силоса из его центра. Это идеальное место для установки датчика уровня, точно, когда поверхность является идеальной конической кучей во время наполнения или идеальной конической депрессией во время опорожнения.

Однако на этапе перехода все еще будут ошибки, когда опорожнение следует за заполнением и наоборот. Если зонд был расположен по центру, это приведет к значительным ошибкам. Однако, размещая преобразователь в положении 2 / 3rd радиуса силоса, ошибка при переходе от заполнения к опорожнению до заполнения снова обычно не превышает 3.0% максимального содержания.

Технология акустической фазированной решетки

Измерение уровня и объема твердых веществ в силосах является сложным и сложным. Поверхность твердых тел неравномерна и постоянно меняется, и разница в уровне между ее различными пиками и впадинами может быть существенной. Поэтому в больших силосах измерение одноточечного уровня имеет гораздо меньшую ценность, чем понимание максимального уровня, минимального уровня и общего объема.

Традиционные механические методы измерения уровня твердых веществ имеют ограниченную точность, надежность и повторяемость измерений. Кроме того, они могут подвергать работников воздействию опасных условий либо путем проведения измерений вручную, либо для проведения регулярного технического обслуживания. Следовательно, многие современные объекты вместо этого используют непрерывные автоматизированные измерительные технологии.

Одной из наиболее широко применяемых автоматизированных технологий является акустическая фазированная антенна. Сканеры твердых частиц 3D, основанные на технологии акустической фазированной решетки, имеют три антенны, которые генерируют смесь звуковых или акустических сигналов и получают несколько сигналов эха от содержимого силоса.

Цифровой анализ этих эхо-сигналов дает несколько точек измерения для достижения точного непрерывного измерения уровня и объема. Согласование полученных данных с известными размерами силосов позволяет этим сканерам рассчитать объем практически любого хранимого содержимого, в том числе труднодоступную зольную золу и материалы с низким диэлектриком, которые будут бросать вызов другим технологиям.

В очень больших или нерегулярных силосах можно использовать несколько сканеров 3D для обеспечения необходимого уровня контроля. Объединяя свои индивидуальные измерения, пользователи получают комбинированную карту поверхности стены-стены.

Последние усовершенствования этих акустических устройств являются аналитическими функциями, которые отвечают дополнительным потребностям рынка, поддерживая более эффективное управление безопасностью и запасами благодаря непрерывному анализу потока и движения продукта.

Сканеры твердых веществ 3D для измерения уровня силоса

Например, новые устройства с функциями 3D Scanning помогают оптимизировать процессы заполнения и опорожнения, разделив большой силос на столько, сколько 99 индивидуально контролируемых разделов.

Для каждого раздела предусмотрены показания среднего, минимального и максимального уровня, позволяющие лучше понимать поток материала и движение, а затем точки наполнения можно переключать для обеспечения равномерного распределения материала по площади поверхности. Это устраняет необходимость в ручных исследованиях распределения материалов, тем самым повышая безопасность работников.

Центр тяжести (COG) - еще одно важное соображение в приложениях для хранения твердых веществ. Когда большая часть материала находится вне центра тяжести силоса, он создает напряжения, которые могут привести к тому, что структура будет наклона или даже разрушена.

Измерение уровня лазера и объема

Измерение уровня лазера обеспечивает простой способ получения точного и надежного измерения уровня силоса.

Почему лазерный уровень измерения?

Из-за простоты его использования, что приводит к низкой стоимости операций. Лазерные лучи движутся в пространстве с очень небольшим расхождением, то есть они остаются плотно сосредоточенными даже на больших расстояниях.

Поскольку лазерный луч не взаимодействует с окружающей средой, нет необходимости отменять ложные эхо-сигналы: обнаруживается только жидкая или твердая поверхность. Таким образом, ввод в эксплуатацию проще. Кроме того, изменения в среде не требуют изменения параметров датчика.

Например, накопление материала на стороне судна будет меняться со временем, требуя повторного набора ложных эхо-сигналов. То же самое произойдет, если датчик будет перемещен. Это не требуется для измерения уровня лазера. Поэтому это приводит к большей надежности и увеличению времени использования.

Лазерные лучи также отскакивают от поверхностей, очень отличающихся от ультразвуковых или радиолокационных волн, что может быть выгодным в нескольких применениях. Пластмассы, полимеры и материалы с низкой плотностью легко обнаруживаются с помощью лазерных датчиков, в отличие от радиолокационных датчиков. Кроме того, нет ограничений на угол падения для измерения твердых частиц с помощью лазеров, что упрощает установку.

Будучи очень узким, лазерный луч можно также использовать в труднодоступных местах и ​​в сложных приложениях, таких как измерение через трубы и клапаны, решетки, а также в присутствии мешалок и смесителей, где лазерный луч может быть направлен между краем мешалки и сторона судна для измерения без помех.

Измерение уровня лазера используется во многих типах измерений уровня силоса. Например, в сельском хозяйстве он хорошо работает на многих типах зерен, таких как кукуруза или пшеница. Для изделий из дерева способность измерять при наличии настенного наращивания значительно снижает затраты на обслуживание, поскольку измерение нечувствительно к наращиванию.

Для пластиковых гранул, широко используемых для изготовления пластиковых предметов, лазерный уровень обеспечивает простое решение, поскольку он может измерять пластики, которые трудно использовать для радиолокационных датчиков. Лазеры также используются в нескольких приложениях уровня силоса.

В заключение, лазеры изменят способ измерения уровня. Это упростит операции и позволит бесконтактные измерения в приложениях, где до сих пор невозможно было связаться с контактом. Используя новую технологию, применяемую для измерения промышленного уровня, лазерный уровень упрощает измерение.


Беспроводная система управления датчиком

Система контроля и управления беспроводными активами устраняет необходимость в кабельных датчиках, которые могут быть подвержены ударам молнии, которые будут распространяться вдоль проводов и уничтожать прикрепленное к нему оборудование, а также ущерб, причиненный в ходе периодических задач технического обслуживания.

Радиоуправляемые беспроводные интерфейсы с датчиками уровня, установленными в силосах, для извлечения и передачи данных на шлюз, который служит центральным вычислительным центром. См. Графический 1. Модуль интерфейса Ethernet, подключенный к шлюзу, связывает информацию в локальной сети (LAN, проводной или Wifi) для локального доступа или сотового модема, поэтому, например, фермеры могут получать доступ к уровням ресурсов в реальном времени на ноутбуках и смартфонах.

Графический 1. Связанная ферма - доступ к информации о фермерских операциях из любого места для измерения уровня силоса

Графический 1. Подключенная ферма - доступ к информации о фермерских операциях из любого места

Не затронутые замыканиями на землю, связанные с прокладкой кабелей, беспроводная телеметрическая система менее подвержена повреждениям от ударов молнии, так как может пострадать только датчик удара, а не вся сеть.

Беспроводная система дистанционного зондирования также позволяет устанавливать датчики уровня на любой высоте и месте на силосе. Работая на сетчатой ​​сети, система управления датчиком может быть развернута на больших площадях, чтобы обойти холмы, здания и другие сооружения, которые могут препятствовать радиопередачам других сетей.

Надежные шлюзы могут вмещать сотни входов приемопередатчика от полевого датчика, что позволяет сети покрывать географический диапазон мега фермы 10,000, который примерно равен 15 квадратным милям.

Автоматизируя деятельность мониторинга силоса, farmhands знают, когда им нужно переключиться на другой силос или пополнить один минимум на инвентаре. В результате фермер повышает эффективность производства.

Характеристики потока измерения силоса

Как уже упоминалось ранее, измерение уровня силоса может представлять трудности из-за значительного изменения профиля поверхности в соответствии с рисунком заполнения и опорожнения. Это будет зависеть от конструкции, используемой для силоса и его разгрузочного устройства, с шаблоном потока, генерирующим поток воронки, расширенный поток или массовый расход.

Выбор шаблона потока обычно основывается на свойствах хранимого объемного материала; «Массовый расход» выбирается таким образом, чтобы избежать неопределенного времени пребывания продуктов, которые со временем ухудшаются по скорости или качеству потока, «расширенный поток» для плохих материалов потока, которые не подвержены неблагоприятному воздействию расширенного места жительства и «потока воронки» для инертного, относительно легкого потока материалов или силосов с определенной формой вспомогательной разрядки.

«Воронкообразный поток» извлекает преимущественно из области над выпускным отверстием с поверхностным наклоном дренированного отвала. В сочетании с одноточечным выходом это создает коническое углубление в профиле поверхности, когда бункер выгружается. Напротив, точка точечного ввода образует восходящий конус во время процесса заполнения.

У рисунка «расширенный поток» будет развиваться центральное плато внутри этого конуса во время разряда, размер которого зависит от диаметра перехода в секции бункера. Наложенный на этот шаблон одноточечный заполнитель будет генерировать растущую кучу, которая характеризуется углом выливания покоя продукта.

Разгрузка с помощью прогрессивного вытяжного шнекового питателя будет распространять канал потока и уменьшает разницу опорожнения до ситуации 2D, но усложняет положение пополнения.

Таким образом, установленный на боковом уровне измерительный зонд на круговом силосе в потоке воронки не может указывать истинную объемную емкость с точностью + πD3.Tanθ / 8 и - πD3.Tanα / 8, где D = силос Диаметр, θ = выложенный угол покоя и α = дренированный угол покоя.

Принимая θ и α, как приблизительно 300, на силосе 3 M диаметре, это соответствует объему около πD3 / 4√3 или 12 M3, для которых состояние наполнения и разрядки не будет показывать никаких изменений на уровне. Fig.1.

Воронкообразный силос с боковым датчиком

Можно подумать, что перестановка зонда на промежуточные радиусы силоса компенсировала бы эту радикальную форму профиля, и так будет, но только тогда, когда она будет помещена вблизи входа силоса. К сожалению, везде, где зонд размещен на стороне силоса, это несоответствие не будет устранено, рис. 2.

Воронкообразный бункер с зондом рядом с входом

Одноточечный детектор уровня поверхности может быть размещен в радиальном положении, где либо вылитый, либо дренированный уклон наклона будет указывать на аналогичное содержимое, но внутренние и внешние изменения объема могут накапливаться, а не компенсировать разницу, если последовательность заполнения и опорожнение поверхностных профилей перекрывается вокруг этого уровня. Fig.3.

Возможны изменения объема между заполнением и опорожнением

Таким образом, сложное радиолокационное сканирование может учитывать изменения в профиле поверхности, а взвешивание силоса обеспечивает точное значение содержания, но массовый расход необходим для указания точной индикации объема с помощью зонда уровня, и даже тогда индикация низкого уровня действует только на местах, уровень бедра для противодействия дифференциалу скорости, который неизбежно развивается в сходящемся канале потока.

Массовый расход несет много других преимуществ в отношении плотности, надежности потока и противодействия сегрегации за счет дополнительного запаса прочности и возможного длительного износа на стенах вблизи выхода.

Выбор поставщика измерительных систем

Если они являются уважаемым производителем, и вы впервые их использовали, попросите их поставить свою репутацию в тестовой или пробной системе (особенно если у вас есть несколько силосов) или, возможно, на рынке продажи или возврата. Если вы получаете производимый силос, привлеките кого-то достаточно рано, чтобы помочь вам получить тип датчика и позиционирование прямо на этапе проектирования.


новости по теме

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены * *

Этот сайт использует Akismet для уменьшения количества спама. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.