Misura di livello radar nei grandi sili per solidi sfusi

Misurazione del livello mediante radar in silos di grandi dimensioni per materiali solidi in massa: polveri, superfici inclinate e 80GHz Selezione

La misurazione del livello in silos di grandi dimensioni per materiali solidi in massa è generalmente più complessa rispetto alla misurazione in serbatoi per liquidi convenzionali. La presenza di polvere, le lunghe distanze di misurazione, le superfici del materiale inclinate, i flussi di riempimento, l'accumulo di materiale e i componenti strutturali interni possono tutti compromettere la stabilità della misurazione.

I trasmettitori di livello a radar senza contatto utilizzano onde elettromagnetiche per misurare la posizione della superficie del materiale, senza richiedere che una sonda rimanga immersa nel prodotto. Per questo motivo, questi dispositivi sono ampiamente impiegati per la misurazione continua del livello di polveri di carbone, cemento, calcare, polveri minerali, cereali, pellet di plastica e altri solidi in granuli.

1. Perché la misurazione del livello nei silos di grandi quantità di solidi in granuli risulta più complessa?

Le superfici liquide sono normalmente relativamente piatte, mentre le polveri e i materiali granulari formano angoli di riposo significativi e cambiano continuamente forma durante il riempimento, il scarico e il collasso del materiale.

Polvere densa

Le operazioni di riempimento possono generare grandi quantità di polvere in sospensione, influenzando alcune tecnologie di misurazione di concentrazione.

Superficie del materiale inclinata

I solidi in libera forma presentano superfici coniche o irregolari; di conseguenza, la direzione e l'intensità dell'eco possono variare in base alla distribuzione del materiale.

Ambito di misurazione esteso

I silos di grandi dimensioni possono richiedere misurazioni continue su distanze che raggiungono diverse decine di metri.

Strutture interne

Travi, armature, tubi di riempimento e pareti del silo possono generare echi di interferenza fissi.

2. Perché il radar è particolarmente adatto ai silos di grandi dimensioni per solidi in granuli?

Il radar utilizza onde elettromagnetiche per misurazioni senza contatto e non richiede una sonda meccanica che debba resistere a una pressione continua del materiale, al frizione o a carichi di trazione. Ciò lo rende adatto per silos di grandi dimensioni e di grande altezza, in cui avviene un riempimento e uno svuotamento continui.

In ambienti polverosi, il radar offre generalmente un campo di applicazione più ampio rispetto alla tecnologia ultrasonica, la quale si basa sulla propagazione del suono nell'aria. Per il funzionamento a lungo termine in silos di materiale solido in grandi quantità, l'accumulo di polvere sulle antenne, l'adesione del materiale e la posizione di montaggio rappresentano spesso questioni più rilevanti rispetto alla sola presenza di polvere nell'aria.

Misurazione continua senza contatto

Adatto per distanze di misurazione elevate

Applicabile ai silos ad alta concentrazione di polvere

Assenza di galleggianti o pesi in movimento continuo

Supporta uscite analogiche o digitali industriali

Adatto al monitoraggio remoto del livello e dei processi

3. Perché è 80GHz Il radar è comunemente utilizzato per solidi in grandi quantità?

80GHz Il radar ha una lunghezza d'onda relativamente corta. Con una dimensione dell'antenna simile, può generalmente generare un fascio di misurazione più stretto, contribuendo a ridurre le interferenze causate dalle pareti dei silos, dalle travi strutturali, dai tubi di riempimento e da altri elementi fissi.

Un fascio stretto è particolarmente utile nei silos profondi, nei silos stretti e nei recipienti dotati di strutture interne complesse, poiché consente di concentrare una quota maggiore dell'energia di misurazione sulla superficie del materiale bersaglio.

La selezione dovrebbe comunque tenere conto della dimensione delle particelle, delle proprietà dielettriche, della polvere, della distanza massima di misurazione e dell'angolo tra il materiale e la superficie.80GHz Non significa che ogni prodotto abbia lo stesso angolo di fascio, la stessa portata o la stessa precisione; tali specifiche variano in base al modello.

4. Dove dovrebbe essere installato un trasmettitore di livello a radar in un silo?

La posizione di montaggio deve essere scelta in base al metodo di riempimento, alla posizione di scarico, all'angolo tra il materiale e la superficie e alla geometria del silo. L'area di misurazione deve coprire la superficie principale del materiale, evitando i flussi di riempimento diretti e gli ostacoli fissi di rilievo.

Evitare il flusso di riempimento

Il materiale in caduta continua può ostruire la superficie effettiva e generare forti riflessioni dinamiche.

Ridurre le riflessioni sulle pareti.

Selezionare la posizione di montaggio in base all'angolo del fascio, in modo che il fascio principale rimanga libero dalla parete del silo.

Evitare fasci e supporti.

Le strutture metalliche interne possono generare forti echi fissi.

Considerare la direzione della superficie

: ove necessario, un sistema di montaggio regolabile consente di orientare il fascio verso una superficie di materiale più rappresentativa.

5. Perché un silo vuoto può fornire misurazioni corrette, ma diventare instabile dopo il riempimento?

Quando il silo è vuoto, il radar può rilevare un riflesso netto dal fondo del silo o da altre strutture fisse. Dopo l'aggiunta di materiale, il bersaglio principale di misurazione diventa la superficie del materiale in massa.

Le polveri e i granuli formano normalmente superfici inclinate e irregolari; di conseguenza, la direzione, l'intensità e la posizione dell'eco variano in funzione del livello di riempimento. Un test di svuotamento del silo, pertanto, non rappresenta pienamente le prestazioni di misurazione a livelli di riempimento medi o elevati.

Durante la messa in servizio, è utile osservare le condizioni dell'eco a livelli di materiale bassi, medi e alti, e confermare che lo strumento continui a seguire la superficie effettiva del materiale, piuttosto che la parete del silo, il fondo o un'altra struttura fissa.

6. La polvere influisce sulla misurazione del livello mediante radar?

I silos per polveri di grandi dimensioni possono generare una quantità significativa di polvere in sospensione durante il riempimento. I radar industriali sono in grado di effettuare misurazioni continue anche in tali condizioni e, in generale, offrono un campo di applicazione più ampio rispetto alle misurazioni a ultrasuoni in ambienti ad alta concentrazione di polvere.

Per il funzionamento a lungo termine, l'accumulo di polvere sull'antenna e l'adesione del materiale assumono spesso un'importanza maggiore: un deposito spesso sull'antenna può infatti indebolire l'eco utile. Le applicazioni caratterizzate da un accumulo significativo di sostanze possono pertanto richiedere una progettazione adeguata dell'antenna, una posizione di montaggio ottimizzata oppure un sistema di purga.

7. Una superficie materiale inclinata influisce sulle misurazioni radar?

I solidi in massa presentano tipicamente superfici coniche, sfalsate o irregolari. Il radar misura la superficie del materiale all'interno dell'area coperta dal fascio; pertanto, il valore rilevato rappresenta il livello nella zona di misurazione considerata, e non una superficie media perfettamente orizzontale sull'intera superficie del silo.

Man mano che il materiale viene caricato, scaricato o si crolla, l'altezza della superficie intorno al punto di misurazione può variare. La posizione di montaggio deve quindi rappresentare il processo in modo adeguato, mentre i parametri di smorzamento e di elaborazione del segnale devono corrispondere alla velocità effettiva di movimento del materiale.

8. Una lettura del livellatore a radar equivale al conteggio effettivo dei materiali?

È importante distinguere tralivello materiale: volume di inventarioemassa.

Un singolo trasmettitore di livello a radar misura principalmente l'altezza della superficie del materiale in un'area specifica. Le superfici liquide sono generalmente piatte; pertanto, il livello del liquido può spesso essere convertito in volume in modo relativamente semplice sfruttando la geometria del serbatoio. I solidi in libera caduta possono presentare un angolo di riposo, pile sfalsate, cavità e superfici irregolari.

Per questo motivo, i calcoli di inventario basati su un unico punto di misurazione possono presentare incertezze in un silo per solidi in polvere di grandi dimensioni. Qualora sia necessario un inventario di volume o di massa più accurato, è possibile combinare diversi punti di misurazione a diversi livelli, tenendo conto della geometria del silo, di modelli di pile di materiale, dell'angolo di riposo e dei dati relativi alla densità in polvere.

9. Quali solidi in polvere possono essere misurati mediante radar?

10. Quali informazioni sono necessarie per la selezione di un radar per un silo di grandi dimensioni?

Fornire soltanto l'altezza del silo di solito non è sufficiente per selezionare il trasmettitore di livello radar corretto. Devono inoltre essere prese in considerazione le proprietà del materiale, la geometria del silo e le condizioni effettive di riempimento e scarico.

11. Applicazione tipica: misurazione del livello mediante radar in un silo per polvere di calcare.

La polvere di calcare, il cemento e materiali analoghi possono generare una polvere in grande quantità durante il riempimento e, di norma, presentano un angolo di riposo significativo. In un silo per polvere di grande altezza, è possibile installare un radar a distanza in posizione superiore per monitorare in modo continuo la superficie del materiale.

La selezione dovrebbe concentrarsi sull'altezza del silo, sul suo diametro, sulla posizione di riempimento, sulle strutture interne e sulle condizioni di polveri. Un radar a frequenza elevata a fascio stretto può ridurre l'influenza delle pareti del silo e delle strutture interne fisse, mentre la posizione di installazione deve rimanere libera dal flusso principale di materiale in fase di riempimento.

Dopo l'avviamento, la curva di eco può essere utilizzata per confermare il segnale effettivo tra il materiale e la superficie. Il smorzamento e il filtraggio possono quindi essere regolati in base alla velocità reale di movimento del materiale. Un tracciamento stabile a livelli di riempimento basso, medio e alto indica generalmente che la posizione di montaggio e la configurazione sono appropriate.

FAQ

Q1: Il radar è adatto per silos di grandi dimensioni per solidi granulari?

A1: Sì. Il radar a distanza è ampiamente utilizzato per silos di grandi dimensioni contenenti polveri e materiali granulari, in particolare per applicazioni a lungo raggio e ad alta concentrazione di polvere, in cui il dispositivo di misurazione non deve mantenere alcun contatto con il materiale.

Q2: La presenza di polvere in abbondanza influisce sul funzionamento di un trasmettitore di livello a radar?

A2: I radar industriali offrono generalmente prestazioni ottimali in ambienti polverosi. Nella gestione a lungo termine, è fondamentale prestare particolare attenzione all'accumulo di polvere sull'antenna, all'adesione del materiale e all'effetto della posizione di montaggio sulla qualità dell'eco.

Q3: Perché è 80GHz Il radar è spesso utilizzato nei silos per materiali solidi di grande capacità?

A3: Con una dimensione dell'antenna simile,80GHz Il radar fornisce generalmente un fascio più stretto, il che aiuta a evitare le pareti dei silos, i travi e altre strutture interne, consentendo di concentrare la misurazione sulla superficie del materiale bersaglio.

Q4: Il radar dovrebbe essere installato al centro del silo?

A4: La posizione di installazione deve essere scelta in base al punto di riempimento, all'angolo tra il materiale e la superficie, alla geometria del silo e alle caratteristiche del fascio. L'obiettivo è ottenere un eco materiale reale e rappresentativo, riducendo al contempo le interferenze dovute al flusso di riempimento e alle strutture fisse.

Q5: Perché un silo vuoto può fornire risultati corretti durante il test, ma diventare instabile dopo il riempimento?

A5: In un silo vuoto, l'eco principale può provenire dal fondo. Dopo il riempimento, il bersaglio diventa una superficie di materiale inclinata e in continua variazione. È necessario verificare le curve dell'eco, la direzione di montaggio, il flusso di riempimento e le impostazioni di elaborazione del segnale.

Q6: Un trasmettitore radar può determinare l'inventario esatto di un intero silo?

A6: Il radar misura principalmente l'altezza del materiale in una specifica zona. I silos per solidi in granuli di grandi dimensioni possono presentare superfici inclinate e irregolari; pertanto, calcoli di inventario più accurati possono richiedere la geometria del silo, la densità in granuli, modelli di supporto o diversi punti di misurazione.

Q7: Un trasmettitore radar può essere collegato a un PLC?

A7: Sì. A seconda del modello, sono disponibili interfacce come 4-20mA, HART e RS485 Modbus RTU per l'integrazione con PLC, DCS, RTU e sistemi di monitoraggio remoto.

– Conclusioni

Le principali sfide nella misurazione del livello all'interno di silos di grandi dimensioni per materiali solidi in libera caduta sono l'ampio intervallo di misurazione, la presenza di polvere, le superfici del materiale inclinate, i flussi di riempimento e le strutture interne fisse. Il radar a distanza non richiede un elemento di misurazione meccanico da collocare in profondità all'interno del materiale e può essere impiegato per la misurazione continua di carbone in polvere, cemento, calcare, polveri minerali, cereali e altri materiali solidi in libera caduta.

Radar a alta frequenza, come 80GHz offre un fascio relativamente stretto e garantisce una flessibilità di installazione particolarmente vantaggiosa per silos e vasche di grandi dimensioni dotati di strutture interne complesse. La selezione deve comunque tenere conto delle proprietà del materiale, della distanza massima di misurazione, della presenza di polvere, della posizione di riempimento, dell'angolo di riposo, della geometria del silo e dei requisiti relativi alle aree a rischio.

Per una gestione dell'inventario più accurata, la misurazione del livello in un singolo punto va distinta dal calcolo del volume totale o della massa del silo. METRAVON I prodotti per la misurazione a livello radar possono essere configurati in base alla portata del silo, al tipo di materiale, alle condizioni di polvere e ai requisiti relativi alle interfacce di automazione, con supporto per il segnale 4-20mA e RS485 Modbus RTU per la misurazione continua dei livelli, il monitoraggio dell'andamento delle scorte, la gestione del riempimento e dello svuotamento, nonché il controllo dei processi.