大型粉粒体サイロにおけるレーダーレベル測定

大型バルク固体サイロでのレーダーレベル測定: ダスト、傾斜面、 80GHz の選択

大きなバルク固体サイロでのレベル測定は、通常、従来の液体タンクでの測定よりも困難です。ほこり、長い測定距離、傾斜した材料表面、充填ストリーム、材料の蓄積、および内部構造コンポーネントはすべて、測定の安定性に影響を与える可能性があります。

非接触式レーダー式液面送信装置は、電磁波を用いて材料表面の位置を測定するものであり、製品内部にプローブを埋設する必要がありません。このため、石炭粉、セメント、石灰岩、鉱物粉末、穀物、プラスチックペレットなどのバルク固体の連続的な液面測定に広く用いられています。

1. 大規模なバルク固体サイロにおける液面測定は、なぜより困難であるのか？

液体状の材料の表面は通常、比較的平坦であるのに対し、粉体および粒状材料は著しい休止角を形成し、充填、排出、および材料の崩壊の過程で形状を継続的に変化させる。

大量の粉塵

充填作業では、大気中に大量の粉塵が放出され、一部の計測技術に影響を及ぼす可能性がある。

傾斜した材料表面

塊状の固体は円錐形または不規則な形状を呈するため、エコーの方向性および強度は材料の分布に応じて変化する可能性がある。

長距離計測

大規模なサイロでは、数十メートルにわたる連続計測が必要となる場合がある。

内部構造：

ビーム、補強材、充填用パイプおよびサイロ壁は、固定された干渉エコーを生じることがあります。

2. なぜレーダーは大量固体サイロに適しているのか？

レーダーは電磁波を用いて非接触式測定を行うため、材料の連続的な圧力、摩擦、または引張荷重にさらされる機械式プローブを必要としない。この特性により、連続的に充填および排出される大規模かつ高所設置のサイロへの適用が可能となる。

粉塵を含む環境では、レーダーは、空気中での音の伝搬に依存する超音波技術に比べて、より広い適用範囲を有する。バルク固体サイロにおける長期的な運用においては、空中に浮遊する粉塵のみよりも、アンテナの蓄積、材料の付着、および取付位置がより重要な課題となることが多い。

非接触式連続測定

長距離測定に適しています

高粉塵環境のサイロに適用可能

連続的に移動するフロートまたはウェイトを備えていません

産業用アナログ出力またはデジタル出力をサポートします

遠隔地での液面・プロセス監視に適しています

3. 塊状固体の計測に 80GHz レーダーが広く用いられる理由とは？

80GHz レーダーは比較的に短い波長を有しています。同様のアンテナサイズを用いることで、一般的により狭い測定ビームを生成することができ、サイロの壁、構造部材、充填用パイプ、およびその他の固定物体からの干渉を低減するのに寄与します。

狭いビームは、深さのあるサイロ、狭いサイロ、および内部構造が複雑な容器において特に有効である。これは、測定用エネルギーのより多くの部分を対象材料の表面に集中できるためである。

選定にあたっては、依然として粒子径、誘電特性、粉塵の存在、最大測定距離、および材料と表面の法線間角を考慮する必要がある。 80GHz という仕様があるからといって、すべての製品でビーム角、測定範囲、または測定精度が同一であるとは限らない。これらの仕様は各モデルに特有のものである。

4.サイロにおけるレーダーレベル伝送器の設置場所とは？

設置位置は、充填方法、排出位置、材料の表面傾斜角およびサイロの形状に応じて選定する必要がある。測定区域は、主要な材料表面を代表する範囲としつつ、充填流や主要な固定障害物を避けるようにする。

充填流を避けること。

連続的に落下する材料は、実質的な材料表面を遮蔽し、強い動的反射を生じさせるおそれがある。

壁面反射を低減する。

ビームの角度に応じて取付位置を選択し、主ビームがサイロ壁から離れるようにする。

ビームおよび支持部を避ける。

内部の金属構造は、強い固定エコーを生じることがある。

表面方向の測定パラメータ「

」を考慮してください。必要に応じて、調整可能な取付構造を用いることで、ビームをより適切な材料表面に準直化することが可能です。「

」5．空のサイロでは正確に測定できるが、充填後には不安定になる理由とは？「

」サイロが空の状態では、レーダーはサイロの底面やその他の固定構造から明確な反射信号を受信できます。材料が充填されると、主な測定対象はバルク状の固体表面となります。

粉体および粒状物は通常、傾斜した不規則な表面を形成するため、充填レベルの変化に伴いエコーの方向性、強度および位置が変化する。したがって、空シロ試験が成功したからといって、中程度または高程度の充填状態における測定性能を完全に反映するとは限らない。

試運転中には、低・中・高の材料レベルにおいてエコー状態を観察し、計測装置がサイロの壁面、底面、またはその他の固定構造ではなく、実際の材料表面を正確に追跡していることを確認することが有効です。

6. 粉塵はレーダー式レベル計測に影響を及ぼすか？

大容量の粉体サイロでは、充填工程において著しい粉塵が空中に飛散することがある。産業用レーダーはこうした条件下でも通常、連続的な測定が可能であり、粉塵の多い環境では超音波測定法よりも適用範囲が広い。

長期的な運用においては、アンテナへの粉塵の蓄積および材料の付着が特に重要となる。アンテナに厚い付着層が形成されると、有用なエコーの強度が低下する可能性がある。したがって、重度の堆積が生じる用途では、適切なアンテナ設計、最適化された取付位置、またはパージ機構の採用が必要となる場合がある。

7．材料表面が傾いている場合、レーダーによる測定に影響を及ぼすか？

バルク固体は通常、円錐形、オフセット形状、または不規則な形状の表面を形成する。レーダーはビームの照射範囲内の材料表面を測定するため、得られる測定値は当該測定領域における液面レベルを示すものであり、サイロ全体にわたる完全に水平な平均面を反映するものではない。

材料が充填、排出、または崩壊する際、測定点周辺の表面高が変化することがあります。したがって、設置位置は工程を適切に反映している必要がある一方、減衰および信号処理のパラメータは、材料の実際の移動速度に合致している必要があります。

8．1回のレーダーレベル測定値が実際の在庫量に等しいか？

以下の点の区別が重要です。材料レベルおよび在庫量または大量。

単一のレーダー式液面計は、ある特定の領域における材料表面の高さを主に測定する。液体の表面は一般的に平坦であるため、タンクの形状を考慮すれば、液面を体積に換算することが比較的容易である。一方、塊状固体では、休止角、段差を持つ堆積物、空洞、および不規則な表面が現れることがある。

このため、単一の測定点のみに基づく在庫算出は、大規模なバルク固体サイロにおいて不確実性を伴う可能性がある。より正確な体積または質量に基づく在庫算出が求められる場合には、複数の測定点をサイロの幾何学的形状、材料の堆積モデル、休止角およびバルク密度のデータと組み合わせて用いることができる。

9．レーダーを用いて測定可能なバルク固体にはどのような種類があるか？

10. 大規模サイロにレーダーを選定する際に必要な情報とは何ですか？

：サイロの高さのみを考慮すれば、適切なレーダー式レベル送信機を選定するには通常不十分である。材料の特性、サイロの幾何学的形状、および実際の充填・排出条件についても考慮する必要がある。

11。代表的な応用例：石灰石粉末用サイロにおけるレーダー式液面測定。

石灰石粉末、セメントおよび類似の材料は充填時に大量の粉塵を発生し、通常、著しい休止角を形成する。高めの粉体サイロの上部には、非接触型レーダーを設置することで、材料表面を継続的に監視することが可能である。

選択は、サイロの高さ、直径、充填位置、内部構造、およびほこりの状態に焦点を当てる必要があります。狭ビーム高周波レーダーは、サイロ壁や固定された内部構造の影響を減らすことができますが、取り付け位置はメインの充填ストリームから離れたままにする必要があります。

稼働後、エコー曲線を用いて、材料表面からの本物の信号を確認できます。その後、材料の移動速度に応じて減衰およびフィルタリングを調整することが可能です。低・中・高の充填レベルにおいて安定した追跡が得られる場合、一般的に設置位置および構成が適切であることを示しています。

FAQ｜

Q1：レーダー式計測器は大容量バルク固体サイロに適用可能ですか？

A1：はい。非接触型レーダーは、大容量の粉体および粒状材料を貯蔵するサイロにおいて広く用いられており、特に測定装置が材料と接触しない必要がある長距離・高粉塵環境での適用に適しています。

Q2：大量の粉塵はレーダー式レベル送信器に影響を及ぼすでしょうか？

A2：産業用レーダーは、一般的に粉塵環境でも良好に動作します。長期的な運用にあたっては、アンテナの粉塵蓄積、材料の付着、および取付位置がエコー品質に与える影響に特に注意を払うことが推奨されます。

Q3：大規模なバルク固体サイロでは、なぜ 80GHz のレーダーが頻繁に使用されるのでしょうか？

A3：アンテナのサイズが同程度の場合、 80GHz のレーダーは一般的により狭いビームを生成するため、サイロ壁やビーム、その他の内部構造を回避しつつ、対象材料の表面に測定を集中させることができる。

Q4：レーダーはサイロの中央部に設置すべきか。

A4：設置位置は、充填点、材料表面の角度、サイロの幾何学的形状、およびビームの特性に基づいて選定すべきである。本目的は、充填流および固定構造からの干渉を低減しつつ、代表的な本質的材料エコーを取得することである。

Q5：空のサイロでは正確に検出できるが、充填後には不安定になることがある。その理由は何ですか？

A5：空のサイロでは、主エコーは底部から発生することがあります。充填後には、対象となる物質表面が傾斜を持ち、かつ連続的に変化するため、エコー曲線、測定方向、充填流路、および信号処理設定を適切に確認する必要があります。

Q6：1台のレーダー送信機で、サイロ全体の正確な在庫量を算出することは可能でしょうか？

A6：レーダーは主に、ある特定の領域における物質の高さを測定します。大規模なバルク固体サイロは傾斜した面や不規則な表面を持つことがあり、より高精度な在庫計算を行うには、サイロの幾何学的形状、バルク密度、ピルモデル、または複数の測定点が必要となる場合があります。

Q7：レーダー式レベル送信機を PLC に接続することは可能ですか？

A7：はい。モデルによっては、 4-20mA 、 HART 、および RS485 Modbus RTU などのインターフェースを用いて、 PLC 、 DCS 、 RTU 、および遠隔監視システムとの統合が可能です。

結論

大規模なバルク固体サイロにおけるレベル測定における主な課題は、測定範囲の広さ、粉塵の存在、材料表面の傾斜、充填流の発生、および内部構造の固定性である。非接触型レーダーは、材料内に機械的な測定素子を埋設する必要がなく、石炭粉末、セメント、石灰岩、鉱物粉末、穀物などのバルク固体の連続測定に適用可能である。

80GHz などの高周波レーダーは、比較的狭いビームを有するため、内部構造が複雑な大規模なサイロや容器への設置において、柔軟な運用が可能となる。選定にあたっては、依然として材料の特性、最大測定距離、粉塵の存在、充填位置、休止角、サイロの幾何学的形状、および危険区域に関する要件を考慮する必要がある。

より正確な在庫管理を行うには、シングルポイントレベルの測定をサイロの総量や質量の計算と区別する必要があります。 METRAVON レーダーレベル測定製品は、サイロ範囲、材料、ダスト条件、自動化インターフェイスの要件に従って構成でき、4〜20をサポートします。 mA そして RS485 Modbus RTU 継続的なレベル測定、在庫動向監視、充填および排出管理、およびプロセス制御。