セメントサイロ用レーダーレベルセンサー：粉塵と安息角

セメント・フライアッシュサイロ用レーダーレベルセンサー：粉塵、安息角、在庫量

セメントサイロのレーダーは、ある位置の材料表面までの距離を測ります。トン単位の在庫量は別の計算で求めるもので、サイロ形状、材料表面の形状、かさ密度も必要です。信頼性のある計画では、充填・排出中の安定したレベル追従と、表示する在庫量の現実的な不確かさの両方を仕様化します。

粉塵は信号に影響する要因の一つ

空気輸送による充填では、濃い粉塵、動く材料表面、アンテナ周辺への付着が生じる場合があります。レーダーの周波数だけで成否は決まりません。アンテナ設計、ダイナミックレンジ、距離、材料特性、付着物のすべてが、得られるエコーの余裕度に影響します。

現在の 80 GHz 機器には、粉塵の多い粉粒体や長距離測定に対応するよう設計されたものがあります。大型サイロで低周波数機が必ず優れているわけではなく、すべての 80 GHz 機があらゆる粉塵条件に適するわけでもありません。材料が静置された状態だけでなく、充填中の条件で選定モデルを比較してください。

安息角とレベル測定値の意味

円錐状の堆積を考えると、1点の距離を正確に測るだけでは在庫量全体を把握できない理由が分かります。半径 r、斜面角 theta の理想的な円錐では、高さは H = r tan(theta)、体積は V = pi r^2 H / 3 です。

半径を4 m、斜面角を35度と仮定すると、Hは約2.80 m、円錐の体積は約46.9立方メートルです。かさ密度を1立方メートル当たり1.2トンと仮定した場合、この円錐部分には約56トンの材料が含まれます。これらは幾何計算の例であり、セメントやフライアッシュの特性を保証する値ではありません。

この円錐の体積を同じ底面積の平坦な層に換算した高さは H/3 であり、頂点の高さではありません。そのため、頂点、外縁、中間の半径位置を測る計器は、3つの距離測定がすべて正しくても、それぞれ異なる局所レベルを示します。

実際のサイロでは、非対称な堆積、ラットホール、排出に伴う円錐状のくぼみが生じる場合があります。1点測定によるレベル・体積換算曲線は、充填・払出しのパターンに照らして確認する必要があります。多点測定や適切な三次元測定システムで表面形状モデルの不確かさを減らせる場合もありますが、その性能はやはり検証が必要です。

かさ密度によって質量推定値が変化する

質量は体積にかさ密度を掛けて求めます。充填直後の空気を含んだセメントは、静置後の材料と見掛け密度が異なる場合があります。フライアッシュでは、組成、水分、取扱い履歴によってさらに変動します。一定の密度値は概算の在庫計画には十分な場合がありますが、厳密な在庫収支の照合には不十分な場合があります。

距離測定、サイロ寸法、仮定した表面形状、未測定の残留在庫、密度という不確かさの要因を分けて評価してください。ミリメートル単位のセンサー仕様を、質量の百分率精度の保証に置き換えてはいけません。取引の精算が重量に基づく場合は、該当する承認済みの計量システムを使用してください。

サイロへの取り付け

屋根の図面、投入口、排出設備、はしご、補強材、その他の内部構造物を確認してください。プロセスを代表し、運転範囲全体で障害物のない測定経路を確保できる位置を選びます。角度調整式アンテナは、一律の傾斜角を使わず、メーカーの粉粒体向け設置指示に従って向きを調整してください。

投入される材料がアンテナに直接衝突しないようにしてください。保護板やパージ用継手は、承認された構成の一部でなければならず、ビームを遮ってはいけません。近距離側の高レベル限界、低在庫時の最大測定距離、排出口やサイロ底部からの強い反射を確認してください。

高レベル保護も独自の設計が必要です。同じ伝送器の信号を別の表示器に表示しても、独立した保護用測定にはなりません。別系統の警報機能を選ぶ際は、付着物、電源喪失、共通の取付位置など、共通原因による故障を評価してください。

充填時および排出時の検証

ブリッジ形成は測定上の問題であると同時に、プロセスと安全の問題でもあります。レーダーは空洞の上の表面を捉える場合があり、サイロ内への立入りが安全であることを証明できません。現場の隔離手順と粉粒体取扱いの安全手順に従ってください。レベル表示を、閉塞除去作業の許可の根拠にしてはいけません。

選定検討のために、サイロ寸法、材料の種類、充填速度、運転温度、粉塵条件、屋根の配置図、必要な測定結果がレベル・体積・質量のいずれかをお知らせください。

よくある質問

80 GHz レーダーは粉塵の多いセメントサイロ内で動作できますか?

はい。適切な粉粒体用モデルであれば対応できます。周波数だけで選ばず、アンテナ設計、ダイナミックレンジ、耐付着性、空気輸送による充填中の性能を検証してください。

サイロの在庫がレーダーのレベルと一致しないのはなぜですか?

レーダーは1か所の材料表面を測定します。距離測定が正しくても、表面形状、サイロ形状、残留在庫、かさ密度により在庫量に誤差が生じる場合があります。

3 次元スキャナーは 1% の質量精度を保証しますか?

いいえ。表面形状の把握は体積の不確かさに対処するものですが、密度、見えない領域、槽形状、システムの検証も質量の結果に影響します。

アンテナは放出口に直接向けるべきでしょうか?

必ずしもそうではありません。投入口、排出口、表面形状、構造物からの反射によって、最適な位置と向きが決まります。選定した機器の設置要領に従ってください。

レーダーでサイロ内にブリッジや空洞がないことを証明できますか？

いいえ。上面の測定値から、ブリッジの下の状態は確認できません。プラントのプロセス診断と安全手順に従ってください。

レベルからトン単位の質量を推定するには、どのようなデータが必要ですか？

校正済みの槽形状、測定位置、代表的な表面形状モデル、実際の運転条件におけるかさ密度データをご提供ください。結果は独立した数量データと比較して検証してください。

関連用途

鉱業・選鉱工程のレベル測定：測定対象物がセンサーを損傷する場合 | 高温レベル測定：150 °C～450 °Cで使える方式

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