Radarowy pomiar poziomu w dużych silosach na materiały sypkie

Miernictwo poziomu radarowego w dużych siloach do materiałów sypkich: pył, powierzchni ukośne oraz 80GHz Wybór

Miernictwo poziomu w dużych siloach dla ciał stałych jest zazwyczaj bardziej złożone niż miernictwo w konwencjonalnych zbiornikach na ciecz. Pył, duże odległości pomiarowe, ukośne powierzchnie materiału, strumienie napływu materiału, nagromadzenie materiału oraz elementy konstrukcyjne wewnątrz silo mogą wpływać na stabilność pomiaru.

Przesyłacze poziomu radarowego bez styku wykorzystują fale elektromagnetyczne do pomiaru położenia powierzchni materiału, nie wymagając, by sondę umieszczono wewnątrz materiału. Dlatego są one szeroko stosowane w ciągłym pomiarze poziomu suchych ciał masowych, takich jak proszek węglowy, cement, wapien, proszek mineralny, ziarna, kuli plastikowe oraz inne suche materiały masowe.

1. Dlaczego pomiar poziomu w dużych siloach dla suchych ciał masowych jest trudniejszy?

Ciekłe powierzchnie są zazwyczaj stosunkowo płaskie, podczas gdy proszki oraz materiały granulowane tworzą znaczące kąty spoczynku i nieustannie zmieniają kształt podczas załaniania, wypompowywania oraz upadku materiału.

Wysoka zawartość pyłu

: operacje wypełniania mogą generować duże ilości pyłu w powietrzu, co może wpływać na niektóre technologie pomiaru poziomu.

: Pochyła powierzchnia materiału

: Cierne materiały w stanie masowym tworzą powierzchnie stożkowe lub nieregularne, w związku z czym kierunek i siła sygnału ech mogą się zmieniać w zależności od rozmieszczenia materiału.

: Długi zakres pomiarowy

Duże silosy mogą wymagać ciągłego pomiaru na odcinku kilku dziesiątek metrów.

Struktury wewnętrzne

Klatki, armatura, rury wypełniające oraz ściany silosa mogą generować stałe echa zakłócające.

2. Dlaczego radar jest odpowiednim rozwiązaniem dla dużych silosów przeznaczonych do transportu masowych ciał stałych?

Radar wykorzystuje fale elektromagnetyczne do pomiarów bez styku i nie wymaga mechanicznego czujnika, który musiałby być pod ciągłym naciskiem materiału, siłą ściskania lub siłą rozciągania. To czyni tę technologię odpowiednią dla dużych i wysokich silo, w których odbywa się ciągłe załanianie i wypychanie.

W środowiskach pełnych pyłu radar zazwyczaj oferuje szerszy zakres zastosowań niż technologia ultradźwiękowa, której skuteczność zależy od propagacji dźwięku przez powietrze. W przypadku długotrwałej eksploatacji w silach dla ciał stałych, gromadzenie się anten, przyleganie materiału oraz położenie montażowe często stanowią większe wyzwania niż sama pył w powietrzu.

Mierzenie ciągłe bez kontaktowego

– odpowiednie do długich odległości pomiarowych;

– stosowane w silozach o wysokim poziomie pyłu;

– nie wykorzystuje pływających elementów ani ciężarów poruszających się ciągło

Podтрыmuje przemysłowe wyjścia analogowe lub cyfrowe; model

– odpowiedni do zdalnego monitorowania poziomu oraz procesów.

3. Dlaczego 80GHz Czy radar jest powszechnie stosowany w przypadku masowych ciał stałych?

80GHz Radar ma stosunkowo krótką długość fali. Przy podobnych wymiarach anteny może generować wątszy promień pomiarowy, co sprzyja ograniczaniu interferencji spowodowanej ścianami silo, belkami konstrukcyjnymi, rurociągami wypełniającymi oraz innymi stałymi elementami.

Streszczony promień jest szczególnie przydatny w głębokich siloach, wąskich siloach oraz naczyniach o złożonych strukturach wewnętrznych, ponieważ większa część energii pomiarowej może być skoncentrowana na powierzchni materiału docelowego.

Przy procesie selekcji należy nadal uwzględniać wielkość cząstek, właściwości dielektryczne, obecność pyłu, maksymalną odległość pomiarową oraz kąt między materiałem a powierzchnią.80GHz nie oznacza, że każdy produkt ma ten sam kąt promienia, zasięg lub dokładność; te specyfikacje zależą od konkretnego modelu.

4. Gdzie należy umieszczyć radarowy przetwornik poziomu w silo?

Poziom montażu należy dobrać zgodnie z metodą zapowarcia, miejscem odprowadzania, kątem między materiałem a powierzchnią oraz geometrią silo. Obszar pomiarowy powinien obejmować główną powierzchnię materiału, unikając jednak bezpośrednich strumieni zapowarcia oraz istotnych stałych przeszkód.

Unikaj strumienia zapowarcia

Kontynuowane opadanie materiału może zakłócać dostęp do rzeczywistej powierzchni oraz wywoływać silne efekty dynamiczne odbicia.

Zmniejszaj odbicia od ścian.

Wybierz pozycję montażową zgodnie z kątem promienia, aby główny promien nie dotykał ściany sila.

Unikaj promieni i nośników.

Wewnętrzne konstrukcje metalowe mogą generować silne stałe echa.

Rozważ kierunek powierzchni

: gdy jest to wymagane, regulowalny układ montażowy pozwala skierować promień promieniowania ku powierzchni materiału bardziej reprezentatywnej.

5. Dlaczego pusty silo może dać poprawne wyniki pomiarowe, ale po wypełnieniu stać się niestabilny?

Gdy silo jest puste, radar może odbierać jasne odzwierciedlenie od dna sila lub innych stałych struktur. Po dodaniu materiału głównym obiektem pomiarowym staje się powierzchnia materiału w stanie masowym.

Pyły i granulaty zazwyczaj tworzą nachylone i nieregularne powierzchnie, dlatego kierunek, intensywność oraz położenie echa zmieniają się w zależności od poziomu załadowania. Skuteczny test pustego silosa nie oddaje więc w pełni właściwości pomiarowych w warunkach średniego lub wysokiego poziomu załadowania.

Podczas uruchamiania zaleca się obserwowanie stanu echa przy niskich, średnich oraz wysokich poziomach materiału oraz potwierdzenie, że urządzenie nadal śledzi rzeczywistą powierzchnię materiału, a nie ścianę silo, jego dno lub inną stałą konstrukcję.

6. Czy pył wpływa na pomiar poziomu za pomocą radaru?

Duże silosy proszkowe mogą generować znaczną ilość pyłu w powietrzu podczas załadowania. W takich warunkach przemysłowy radar może zapewniać ciągłe pomiarowanie i ogólnie charakteryzuje się szerszym zakresem zastosowań niż pomiar ultradźwiękowy w środowiskach o wysokim poziomie pyłu.

W przypadku długotrwałej eksploatacji zjawiska gromadzenia pyłu na antenie oraz przylegania materiału często stają się bardziej istotne. Gęsty osad na antenie może osłabiać użyteczny sygnał echa. W przypadku poważnych zjawisk gromadzenia się może być konieczny odpowiedni projekt anteny, optymalna pozycja montażu lub system usuwania zanieczyszczeń.

Czy nachylona powierzchnia materiału wpływa na pomiary radarowe?

Ciała stałe w masie zazwyczaj tworzą powierzchnie konikalne, przesunięte lub nieregularne. Radar mierzy powierzchnię materiału w obszarze objętym promieniem radarowym, dlatego uzyskane wartość odzwierciedla poziom w danym obszarze pomiarowym, a nie średni poziom idealnie poziomej powierzchni całego silo.

Podczas naładowania, wypróżniania lub zawalenia się materiału wysokość powierzchni w okolicach punktu pomiarowego może ulegać zmianie. Pozycja montażowa powinna zatem adekwatnie oddawać charakter procesu, podczas gdy parametry tłumienia oraz przetwarzania sygnału powinny odpowiadać rzeczywistemu tempu ruchu materiału.

8. Czy jedno pomiarowe dane z radarowego poziomu odpowiada rzeczywistemu poziomowi magazynowania?

Ważne jest, by odróżnićobjętość lub masa zapasów na poziomie materiału:oraz;

Jedyny radarowy przetwornik poziomu mierzy głównie wysokość powierzchni materiału w jednym obszarze. Powierzchnie cieczy są zazwyczaj płaskie, dlatego poziom cieczy można stosunkowo łatwo przekształcić w objętość, wykorzystując geometrię zbiornika. Cierne materiały masowe mogą charakteryzować się kątem spoczynku, przesuniętymi stołkami, przestrzeniami pustymi oraz nieregularnymi powierzchniami.

Z tego powodu obliczenia poziomu magazynowego oparte wyłącznie na jednym punkcie pomiarowym mogą zawierać niepewność w przypadku dużego silo dla ciał stałych w stanie masowego. W przypadku potrzeby dokładniejszego określenia poziomu objętościowego lub masowego można połączyć wiele punktów pomiarowych na różnych poziomach z geometrią sila, modelami stoisk materiałów, kątem spoczywu oraz danymi o gęstości masowej.

9. Jakie ciała stałe w stanie masowym można mierzyć za pomocą radaru?

Materiał	Kluczowe warunki
Węgiel oraz proszek węglowy	Pył, zakres pomiarowy, powierzchnia wymienne oraz wymagania dotyczące stref niebezpiecznych
Cement oraz proszek wapnia krzemionkowego	Ciężki pył, akumulacja sygnału anteny oraz duża odległość pomiarowa
Zrna	Kąt spoczynku, wysokość silo oraz pozycja załadowania;
– proszek mineralny i ruda;	– rozmiar cząstek, nierówna powierzchnia materiału oraz warunki powstawania pyłu;
– kuli plastyczne;	– właściwości dielektryczne, powierzchnia ukośna oraz warunki elektryczności statycznej;
– proszki chemiczne;	– właściwości materiału, powstawanie pyłu, wymagania dotyczące stref niebezpiecznych oraz kompatybilność materiału;

10. Jakie informacje są potrzebne do doboru radaru dla dużego sila?

Podawanie wyłącznie wysokości silo zazwyczaj nie wystarcza do doboru odpowiedniego radarowego przetwornika poziomu. Należy również uwzględnić właściwości materiału, geometrię sila oraz rzeczywiste warunki zapułki i wypłukiwania.

Parametr selekcji:	Informacje potwierdzające:
Materiał:	– proszek, granulaty, kawałki oraz konkretny materiał masowy;
– maksymalna odległość pomiarowa;	– maksymalna odległość od punktu montażu radaru do najniższego oczekiwanego poziomu materiału;
– wymiary silo;	– wysokość, średnica, Struktura dachu oraz wymiary silosu;
– pozycja załadowania;	– służy do identyfikowania strumienia załadowania oraz głównej strefy magazynowania materiału;
– warunki powstawania pyłu;	– stopień nasilenia pyłu podczas normalnego funkcjonowania oraz załadowania;
– struktury wewnętrzne;	– belki, nośniki, rury załadowawcze oraz inne stałe przeszkody;
– temperatura procesu;	– normalna oraz maksymalna temperatura wewnątrz silosa;
– wymagania dotyczące stref o ryzyku	W zastosowaniach związanych z pyłem palnym należy potwierdzić klasyfikację obszaru oraz wymagane certyfikaty.
Interfejs wyjściowy	4-20mA, HART, RS485 Modbus RTU lub inny wymagany interfejs

11. Typowe zastosowanie: pomiar poziomu za pomocą radaru w silo dla proszku wapnia kamiennego

Przekładka wapnia, cement oraz podobne materiały mogą podczas załadowania generować intensywny pył i zazwyczaj tworzyć znaczący kąt spoczynku. W wysokim silo dla proszków można umieszczyć radar bezkontaktowy na jego górnym końcu, aby kontynuowo monitorować powierzchnię materiału.

Wybór powinien uwzględniać wysokość silo, średnicę, pozycję załadowania, struktury wewnętrzne oraz warunki związane z pyłem. Radar o wąskim promieniu i wysokiej częstotliwości może zmniejszyć wpływ ścian sila oraz stałych elementów jego wnętrza, podczas gdy miejsce montażu powinno znajdować się poza głównym strumieniem materiału do załadowania.

Po uruchomieniu krzywą ech można wykorzystać do potwierdzenia rzeczywistego sygnału między materiałem a powierzchnią. Zmniejszenie tła oraz filtrację można następnie dostosować w zależności od rzeczywistej prędkości ruchu materiału. Stabilne śledzenie na niskich, średnich oraz wysokich poziomach załadowania zazwyczaj wskazuje, że pozycja i konfiguracja montażu są odpowiednie.

– Częste pytania;

– Pytanie 1: Czy radar jest odpowiedni dla dużych silo z surowcami stałymi?

A1: Tak. Radar bezkontaktowy jest szeroko stosowany w dużych siloach do przechowywania proszku i materiałów granulowanych, szczególnie w zastosowaniach o dużej odległości i wysokim poziomie pyłu, gdzie urządzenie pomiarowe nie powinno być w kontakcie z materiałem.

Q2: Czy obecność intensywnego pyłu wpływa na działanie radarowego przetwornika poziomu?

A2: Radar przemysłowy zazwyczaj dobrze funkcjonuje w środowiskach pełnych pyłu. W przypadku długotrwałej eksploatacji należy zwracać uwagę na nasłanianie anteny, przyleganie materiału oraz wpływ położenia montażowego na jakość sygnału ech.

Q3: Dlaczego 80GHz Czy radar jest często stosowany w dużych siloach dla ciał stałych?

A3: Przy podobnych wymiarach anteny,80GHz Radar zazwyczaj generuje wąski prom, co pozwala uniknąć barierek silo, promów oraz innych struktur wewnętrznych, umożliwiając skupienie pomiarów na powierzchni materiału celu.

Q4: Czy radar powinien być umieszczony w centrum sila?

A4: Lokalizacja montażu powinna być dobрана na podstawie punktu wypełnienia, kąta między materiałem a powierzchnią, geometrii sila oraz właściwości strzałka. Celem jest uzyskanie reprezentatywnego, rzeczywistego echa materiału przy jednoczesnym ograniczaniu interferencji spowodowanej strumieniem wypełniającym oraz stałymi strukturami.

Q5: Dlaczego próba pustego silo może być poprawna, ale po jego wypełnieniu stać się niestabilna?

A5: W pustym silo główny odraz może pochodzić z dna. Po wypełnieniu cel staje się nachyloną powierzchnią materiału, której kształt systematycznie się zmienia. Należy sprawdzić krzywe odraz, kierunek montażu, strumień wypełniania oraz ustawienia przetwarzania sygnału.

Q6: Czy jeden nadajnik radarowy może obliczyć dokładny stan magazynu w całym silu?

A6: Radar mierzy przede wszystkim wysokość materiału w jednym obszarze. Duże silo dla materiału masowego mogą mieć nachylone i nieregularne powierzchnie, dlatego obliczenia stanu magazynowego o wyższej dokładności mogą wymagać znania geometrii sila, gęstości materiału masowego, modeli stożków lub wielu punktów pomiarowych.

Q7: Czy nadajnik poziomu oparty na radarze może być połączony z PLC?

A7: Tak. W zależności od modelu, można wykorzystać interfejsy takie jak 4-20mA, HART oraz RS485 Modbus RTU do integracji z PLC, systemami DCS, RTU oraz systemami zdalnego monitorowania.

– Podsumowanie

Główne wyzwania związane z pomiarami poziomu w dużych siloach dla ciał stałych to duży zakres pomiarowy, obecność dużej ilości pyłu, nachylone powierzchnie materiału, strumienie zapłuwające materiału oraz stałe struktury wewnętrzne. Pomiar radarowy bez styku nie wymaga, by mechaniczny element pomiarowy był trwale zakotwiczony w materiale, co umożliwia ciągły pomiar suchego węgla, cementu, wapienia, proszku mineralnego, ziarna oraz innych ciał stałych.

Radar o wysokiej częstotliwości, taki jak 80GHz zapewnia stosunkowo wąski promień promieniowania oraz zapewnia przydatną elastyczność w instalacji w dużych siloach i naczyniach o złożonych strukturach wewnętrznych. Wybór powinien nadal uwzględniać właściwości materiału, maksymalną odległość pomiarową, obecność pyłu, pozycję wypełniania, kąt spoczynku, geometrię silo oraz wymagania dotyczące obszarów o ryzyku.

W celu osiągnięcia większej dokładności zarządzania magazynem należy odróżnić pomiar poziomu w pojedynczym punkcie od obliczenia całkowitego objętości lub masy silo. METRAVON Produkty pomiarowe na bazie radaru można skonfigurować zgodnie z zasięgiem pomiarowym silo, typem materiału, warunkami obecnością pyłu oraz wymaganiami dotyczącymi interfejsu automatyzacji, z obsługą sygnału 4-20mA i RS485 Modbus RTU dla ciągłego pomiaru poziomu, monitorowania trendów w skladach, zarządzania załadowaniem i wyładowaniem oraz kontroli procesów.