Меню

Система измерения сыпучих материалов



Измерение сыпучих веществ при производстве цемента и сухой смеси

В статье рассматриваются возможности автоматизации технологических процессов производства сухих строительных смесей с использованием нового поколения микроволновых приборов измерения расхода сыпучих веществ и пыли.

Развитие современных технологий характеризуется тем, что появляются решения, позволяющие не только упростить многие технологические процессы, но и радикально меняющие представление о процессе измерения. Это в полной мере относится к новому поколению микроволновых приборов компании SWR engineering (Германия). Данное предприятие с момента своего создания специализируется исключительно на работе с сыпучими веществами и пылью. В линейке приборов компании SWR engineering — расходомеры сыпучих веществ, измерители влажности, детекторы потока, датчики предельного уровня, детекторы и измерители массового расхода пыли.

Производство цемента и сухих строительных смесей связано с точным дозированием различных сыпучих веществ, входящих в их состав. Именно компонентный состав определяет потребительские свойства цемента и различных сухих смесей и требует самого внимательного отношения к организации технологического процесса дозирования.

Использование традиционных методов весового дозирования связано с необходимостью применения сложных и дорогостоящих весовых схем и электромеханических устройств. Зачастую не удается ограничиться одними весами, так как прибор, используемый для взвешивания основных компонентов, оказывается слишком грубым для малых количеств дополнительных присадок. Применение поточных тензометрических расходомеров требует наличия дополнительных технологических решений, обеспечивающих формирование падающего на чувствительную пластину потока материала.

Значительно проще и элегантнее задача измерения расхода и пропорционального дозирования решается с использованием микроволновых измерителей расхода сыпучих веществ. Особенностью данных расходомеров является то, что они встраиваются непосредственно в трубопровод, сохраняют его герметичность, имеют минимальные требования к прямым участкам, не требуют дополнительных формирователей потока и не создают препятствий движению материала. С точки зрения технологического процесса такой прибор незаметен. В продукции компании SWR engineering представлены три вида микроволновых расходомеров.

Первая группа приборов — это расходомеры для работы с разреженным потоком сыпучих материалов SolidFlow. Используются для очень точного дозирования малого количества ингредиентов (добавок). Прибором формируемся высокочастотное измерительное поле, которое отражается частицами, пролетающими в трубопроводе. Прибор работает в режиме непосредственного подсчета пролетающих частиц за счет высокой частотной селекции отраженного сигнала. Прибор имеет врезную конструкцию и крепится к трубопроводу с помощью приварной втулки.

Вторая группа приборов — это корпусные расходомеры, монтируемые в трубопровод с помощью фланцев и предназначенные для работы с плотным потоком сыпучего материала. Продукция SWR engineering этой группы представлена приборами DensFlow (DN 20 — 125) и MaxxFlow (DN 150, 200, 250), которые аналогичны по принципу действия и различаются по производительности. Принцип действия приборов основан на измерении плотности и скорости потока. В измерительной трубе генерируется высокочастотное поле специальной формы. Материал, движущийся в трубе, поглощает электромагнитную энергию, за счет чего формируется измерительный сигнал, пропорциональный плотности материала. Также с помощью двух датчиков, сигнал с которых поступает на коррелятор, измеряется скорость потока. В результате перемножения измеренных значений плотности продукта (кг/м³), его скорости (м/с) и известной площади сечения измерительной трубы (м²) получается текущее значение массового расхода (кг/с).

Измерение расхода материала c помощью прибора MaxxFlow

Третья группа расходомеров — это расходомеры SlideControl для измерения расхода сыпучих материалов в аэрожелобах, которые широко используются при производстве цемента. В основе работы данного прибора лежит новая запатентованная технология, основанная на измерении объемного расхода сыпучего материала, перемещаемого в аэрожелобе, путем измерения высоты перемещаемого материала и его скорости. Плотность материала предварительно вводится в прибор. В результате перемножения измеренных значений скорости (м/с) и высоты материала (м) на известную ширину аэрожелоба (м) получается текущее значение объемного расхода сыпучего материала (м³/с). Произведение рассчитанного объемного расхода (м³/с) на известную плотность материала (кг/м³) позволяет получить текущий массовый расход сыпучего материала (кг/с).

Система измерения в аэрожелобе SlideControl

Измеряя поток в трубопроводе, можно отказаться от сложных весовых систем и сделать непрерывными ранее дискретные технологические процессы. Многие задачи дозирования и пропорционального смешивания с расходомерами SWR engineering решаются дешевле и эффективнее.

Другим важным фактором, влияющим на качество и свойства цемента и сухих смесей, является влажность используемых минеральных добавок, которые в процессе производства цемента проходят процесс сушки до заданного уровня (обычно 1 %), исходных компонентов и влажность конечного продукта. Поточный микроволновый измеритель влажности M-Sens 2 позволяет в режиме реального времени контролировать остаточную влажность любого сыпучего материала.

Читайте также:  Как измерить ворот для рубашки

Принцип действия микроволнового измерителя влажности основан на изменении напряженности электромагнитного поля в открытом резонаторе в зависимости от влажности материала, находящегося в зоне действия датчика. Прибор допускает различные варианты установки — в бункеры, миксеры, шнековые податчики, на ленточные конвейеры и в другие технологические конструкции. Абсолютная погрешность измерения прибора — 0,1 % в калиброванном диапазоне. Прибор может использоваться, например, в процессе сушки песка при изготовлении сухих строительных смесей, когда необходимо контролировать остаточную влажность материала на выходе сушилки и управлять на основе результатов измерений временем цикла и/или температурой сушки.

В процессе производства цемента и сухих смесей стоят технологические задачи контроля движения материала в различных трубопроводах, а также процессов наполнения или опорожнения технологических емкостей. Для их решения компанией SWR engineering выпускаются микроволновые детекторы потока FlowJam и датчики предельного уровня ProGap II.

Микроволновый барьер ProGap II — датчик универсального применения, состоящий из приемника и передатчика, расположенных соосно друг против друга, позволяющий контролировать процесс наполнения или опорожнения емкостей, бункеров, силосов и других конструкций. С помощью таких датчиков и радиопрозрачных окон несложно организовать бесконтактное измерение, что актуально при работе с агрессивными и абразивными материалами.

Детектирование уровня материала в бункере и дозирование разрыхлителя на цементном производстве

Микроволновый детектор потока сыпучих веществ FlowJam представляет собой недорогое и эффективное решение в тех случаях, когда необходимо контролировать образование пробок (заторов) материала в технологических трубопроводах. Прибор детектирует любые виды потока сыпучих веществ по факту движения материала и различает два граничных условия: поток материала и остановка материала (пробка)/пустая труба. Принцип действия детектора потока основан на эффекте Доплера — изменении частоты отраженного микроволнового сигнала при движении материала в трубопроводе. Прибор мгновенно обнаруживает факт остановки материала и сигнализирует об этом с помощью дискретного выхода.

Контроль потока гипса после шнекового питателя

Производство цемента и сухих смесей связано с образованием большого количества пыли, для удаления которой создаются специальные системы аспирации. Измерители и детекторы пыли производства компании SWR engineering являются эффективным инструментом контроля работоспособности и эффективности данных систем. В основе принципа действия данных приборов лежит так называемый трибоэлектрический эффект — каждая частица пыли переносит на чувствительный элемент датчика определенный электрический заряд, который затем измеряется и суммируется.

Измеритель пыли ProSens предназначен для контроля потока пыли в «чистых» частях установок после фильтров. В зависимости от модификации прибор позволяет детектировать пороговый уровень пыли, проводить мониторинг динамики изменения пылевого потока или измерять непосредственно массовый поток пыли.

Детектор пыли Dusty представляет собой более простую и дешевую по сравнению с ProSens модификацию детектора пыли. Прибор разработан для надежного и быстрого обнаружения неисправного фильтра и работает только в режиме детектора пороговых уровней. Прибор предварительно настраивается на некий нормальный уровень концентрации пыли и детектирует его 5-ти кратное и 20-ти кратное превышение.

Практика применения приборов SWR engineering во многих странах мира подтвердила высокую экономическую эффективность технологических решений на их базе. Микроволновые методы измерений позволяют достигнуть высокой точности, оптимизировать технологические процессы, что приводит к снижению затрат и повышению качества конечного продукта. За счет бесконтактных методов измерений обеспечивается высокая надежность и долговечность приборов.

Источник

Измерение расхода сыпучих материалов

Расходомеры сыпучих материалов — интересное решение для определения расхода в трубах и желобах. Расходомеры сыпучих материалов применяются в пищевой, химической (производство минеральных удобрений), металлургической и других отраслях промышленности.

Существуют несколько типов расходомеров сыпучих материалов и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

1. Ударный расходомер.

Ударный — наиболее популярный тип расходомера сыпучих веществ, как их часто называют. С помощью труб или желобов создается специальная траектория движения материала, которая направляется на плоскую чувствительную пластину и ударяется об неё. Сила удара создает воздействие, измеряемое с помощью датчиков веса или LVDT (линейно-дифференциальный преобразователь). Насколько отклоняется пластина под действием потока вещества, настолько датчик веса или LVDT изменяет сигнал, который преобразуется в расход в интеграторе. Во-первых, они могут работать как с малым, так и с большим диапазоном расхода. Во-вторых, отложение материала на чувствительной пластине не повлияет на точность или повторяемость измерения, т.к. только горизонтальная сила удара вызывает изменение сигнала на датчике. Любой дополнительный вес, налипающий на поверхность сенсора, не влияет на выходной сигнал системы. Это самая старая из всех технологий, используемая более 60 лет. Ударные расходомеры сыпучих веществ могут быть очень компактными — некоторые всего 650 мм в высоту, а другие подходят для большой нагрузки и 2500 мм в высоту. С размером расходомера меняется и стоимость, при этом все расходомеры изготовлены с защитой от пыли, легко очищаются и калибруются.

2. Центробежный расходомер.

Центробежный — измененный вид ударного расходомера. Центробежный расходомер сыпучих веществ измеряет расход через измерения силы воздействия среды на изогнутую пластину, к которой присоединены датчики веса. Поток вещества должен быть направлен параллельно пластине, и когда материал начинает двигаться по кривой, то начинает действовать тангенциальная сила, которая передается на интегратор, позволяя перевести силу воздействия в расход. Центробежные расходомеры сыпучих материалов могли бы взять приз за точность, но следует проявлять осторожность при применении данного вида продукции. С характеристиками и правильным потоком материала, центробежные решения могут быть чрезвычайно точны. Тем не менее, если материал липкий и каким либо образом начинает налипать на чувствительную пластину, сигнал с центробежных расходомеров начинает смещаться и измеряется как тангенциальное усилие. Предел расхода также ограничивается конструкцией данного расходомера, но эта технология также предлагает пыленепроницаемые корпуса и легкую калибровку.

Преимущества:
— точность 0,5%

Недостатки:
— габариты расходомеров
— невозможность применять на липкие материалы
— высокая стоимость

3. Кориолисовый расходомер.

Кориолисовый расходомер сыпучих веществ не использует тот же принцип, что и для жидкости. Для измерения сыпучих тел, вещество, попадая в расходомер, падает на лопасти, вращаемые электродвигателем. Двигатель подключен к удерживающему рычагу, на который установлен датчик веса. Подача материала изменяет силу кориолиса, соответственно меняя крутящий момент двигателя. Датчик веса обнаруживает это и посылает сигнал на интегратор, который переводит его в расход. Кориолисовые расходомеры сыпучих веществ — хорошая альтернатива при высокой скорости потока и высокоточных применениях. Высокие скорости потока и требования к точности кажется нормой в процессе развития измерительных приборов. Конструкция кориолиса также опробована и точность верна, но она имеет некоторые недостатки. Материал, который является абразивным, может преждевременно изнашивать лопасти расходомера, требуется замена. Большие размеры частиц могут стать проблемой забивки или засорения выгрузки. Еще один недостаток кориолисового расходомера — то, что устройство приводится в движение двигателем высокого напряжения. Для всех других типов расходомеров требуется стандартное питание, в тоже время двигателям переменного тока нужно от 120 до 600 В.

Преимущества:
— точность 1%
— измерение больших расходов 0-600 т/ч

Недостатки:
— высокая стоимость
— невозможность измерять абразивные материалы

4. Микроволновый расходомер.

Микроволновый расходомер сыпучих материалов использует микроволновую технологию, источник излучает энергию в 24-125 ГГц. Используя принцип Доплера, изменение отраженных микроволн передается сенсором, как сигнал 4-20 мА в контроллер для преобразования в расход. Микроволновые расходомеры можно использовать в пневматических системах подачи, т.к. дополнительная сила потока не влияет на измерение расхода, как в трех предыдущих типах расходомеров. Микроволновый расходомер подкупает своей низкой стоимость, низкая точность — это альтернатива большим громоздким расходомерам, об этом уже говорилось. Продукт, который помещается у Вас в руке и может быть установлен менее, чем за час, в сравнении необходимости крана с блоком выше тебя, имеет свои преимущества. Калибровка выполняется быстро и просто, и нет вращающихся или контактирующих с материалом частей, это делает его весьма привлекательным. Однако любой процесс, где требуется точность, не выиграет от этого вида продукта. Микроволновые расходомеры также можно использовать с любым типом системы, будь то самотёчный поток или пневматические транспортеры. Микроволновые расходомеры сыпучих продуктов примерно выглядят как микроволновые датчики уровня.

Преимущества:
— компактность
— простая калибровка
— низкая стоимость
— возможность измерять расход в труднодоступных местах и пневмотранспорте

Недостатки:
— низкая точность 3-5%
— измерение расхода до 20 т/ч

5. Емкостной расходомер.

Емкостной — измерение основано на двух независимых измерениях. Одним из них является измерение емкости пустой трубы к полной трубе, которое пропорционально концентрации материала. Другое — измерение скорости, в котором используются 2 датчика, чтобы измерить время, которое потребуется, чтобы материал перешел от одного датчика до второго. Сигналы этих измерений передаются на интегратор для вычисления расхода. Емкостное измерение также может быть использовано пневматическими системами. Емкостные расходомеры сыпучих продуктов также были на рынке в течении некоторого времени. Использование двух измерительных принципов помогает повысить точность общего измерения расхода, но это устройство не может работать с большими объемами материала. Установка проста и понятна, как установка обычного расходомера для жидкостей. Калибровать также легко, но точность не очень хороша по сравнению с большими устройствами. Емкостные расходомеры могут использоваться в самотечных и пневматических системах, и также — очень конкурентоспособное решение по сравнению с большими механическими устройствами. Емкостные расходомеры сыпучих продуктов похожи на расходомеры для жидкостей и выглядят как электромагнитные расходомеры.

Источник

Измерение и контроль уровня сыпучих материалов

К сыпучим материалам можно отнести песок, цемент, гравий, муку, зерно, комбикорм и другие разновидности сплошной среды, состоящие из множества отдельных макроскопических твёрдых частиц, теряющих механическую энергию при контактном взаимодействии друг с другом.

Хранят сыпучие материалы в различных емкостях, и для непрерывного контроля и измерения уровня сыпучих материалов в различных емкостях, можно применять следующие уровнемеры. Уровнемеры будут непрерывно контролировать уровень сыпучих материалов в емкости и с помощью выходного сигнала 4-20 мА передавать его на контроллер асутп или на любой вторичный прибор, на котором будет отображаться уровень сыпучих материалов в емкости в режиме онлайн. Например, на щитовой индикатор или видеографический регистратор.

  • Диапазон измерения до 24 метров.
  • Аналоговый выходной сигнал 4-20 мА.
  • Точность измерения от ± 20 мм.

На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.

  • Диапазон измерения до 60 метров.
  • Аналоговый выходной сигнал 4-20 мА.
  • Точность измерения от ± 38 мм.

На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.

Для сигнализации о переполнении или опустошении силосов (бункеров) с сыпучими материалами можно использовать следующие сигнализаторы уровня. Сигнализатор уровня при достижении сыпучими материалами определенной точки срабатывания, будет замыкать или размыкать реле, которое будет заведено на механизм, который будет отключать или включать подачу сыпучих материалов в емкость.

  • Длина контактной части до 20 метров
  • Сигнализация о переполнении или опустошении емкости по средством реле
  • Минимальная насыпная плотность продукта 50 кг/м3

На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.

  • Длина контактной части до 3 метров
  • Сигнализация о переполнении или опустошении емкости по средством реле
  • Минимальная насыпная плотность продукта 100 кг/м3

На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.

  • Длина контактной части до 3 метров
  • Сигнализация о переполнении или опустошении емкости по средством реле
  • Минимальная насыпная плотность продукта 100 кг/м3

На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.

  • Длина контактной части до 10 метров
  • Сигнализация о переполнении или опустошении емкости по средством реле
  • Температура измеряемой среды до 235 С

На картинке ниже приведены основные технические характеристики датчика уровня и его внешний вид.

Источник