Akademia Automatyki
Czy mierzyć przepływ cementu, popiołu, granulatów i innych materiałów sypkich?

Czy mierzyć przepływ cementu, popiołu, granulatów i innych materiałów sypkich?

Przepływ popiołu, cementu i granulatów – dziś przyjrzymy się bliżej tematyce sygnalizacji i pomiarów przepływu materiałów sypkich. Na początek należy postawić sobie pytanie, jakiego pomiaru potrzebujemy  – sygnalizacji czy pomiaru ciągłego?

Czujniki (sygnalizatory) przepływy materiałów sypkich i masowych

Jeśli w naszej aplikacji potrzebujemy jedynie sygnalizacji, do wyboru mamy dwie metody pomiarowe, które wykorzystujemy w sygnalizatorach materiałów sypkich. Pierwsza z nich oparta jest na elektrostatyce i umożliwia szybkie wykrycie problemów związanych z przepływem materiału, transportem i dostawą pyłu, proszku, pelletu oraz innych granulatów. Zapobiega to poważnym skutkom zatkania rurociągu lub utraty materiału powstałej na skutek nieszczelności. Sygnalizatory wykrywają poruszające się ładunki elektrostatyczne powstałe na skutek tarcia np. o ścianki rurociągu lub inne obiekty. Sygnalizatory materiałów sypkich są wykorzystywane w aplikacjach takich jak transport pneumatyczny, wszelkiego typu podajniki oraz zsypy grawitacyjne, w szerokim zakresie przepływu masy od g/h do t/h. Do pomiarów tą metodą doskonale sprawdza się Sygnalizator DYNAquard w wersji K, P, V.

Czujniki przepływu materiałów sypkich DYNAguard

Sygnalizatory przepływu materiałów sypkich DYNAguard

Metoda oparta na elektrostatyce z powodzeniem stosowana jest również do sygnalizacji zabrudzenia i zatkania filtra za pomocą sygnalizatora DYNAquard GM. Są one montowane za wkładami filtra i mają za zadanie wykrycie pojawienia się cząsteczek materiału sypkiego w wyniku awarii/zabrudzenia filtra.

Natomiast druga metoda wykorzystuje technikę radarową i opiera się na zjawisku znanym jako „Efekt Dooplera”. Sygnalizator wysyła radarową falę elektromagnetyczną o częstotliwości 24 GHz, która odbija się od poruszających cząsteczek i wraca do urządzenia. Przebieg fali odbieranej posiada inną amplitudę i częstotliwość względem fali nadawanej, co umożliwia detekcji obecności materiału. Do takich pomiarów dedykowany jest sygnalizator DYNAquard M. Pozwala on monitorować przepływ materiałów sypkich o prędkościach minimum 0,1m/s. Pewnym ograniczeniem tej metody jest również to, że w zasięgu pracy sygnalizatora nie mogą występować żadne elementy mechaniczne lub konstrukcyjne takie jak np. klapy lub zasuwy, ponieważ mogą zostać „rozpoznane” jako mierzony materiał.

Oto porównanie wersji sygnalizatorów materiałów sypkich:

Sygnalizatory przepływu materiałów sypkich

Sygnalizatory przepływu materiałów sypkich

Pomiar ciągły przepływu materiałów sypkich– jak mierzyć?

Jeśli w aplikacji wymagany jest pomiar ciągły materiałów sypkich, również do wyboru mamy dwie te same  metody pomiarowe. Pierwsza z nich działa w oparciu o prawa elektrostatyki. Mierzony jest czas pomiędzy charakterystycznymi punktami przebiegu szumów, powstającymi w skutek ruchu cząsteczek. Metoda ta z powodzeniem jest stosowana w elektrowniach, cementowniach, przemyśle spożywczym, tytoniowym oraz wszędzie tam, gdzie zbyt duża prędkość transportu może spowodować niechcianą deformację lub uszkodzenie produktu (także w strefach zagrożenia wybuchem – ATEX dla strefy 22). Urządzenie, które działa w oparciu o prawa elektrostatyki to miernik prędkości przepływu materiałów sypkich DYNAvel.

Miernik prędkości przepływu materiałów sypkich DYNAvel

Miernik prędkości przepływu materiałów sypkich DYNAvel

Natomiast pomiar on-line pyłu, proszku, pelletu lub innych granulatów o średnicy od 1 nm do 2 cm, w aplikacjach z transportem pneumatycznym lub grawitacyjnym odbywa się dzięki metodzie bazującej na zjawisku znanym jako „Efekt Dooplera” – podobnie jak w przypadku sygnalizatorów mikrofalowych. Miernik przepływu materiałów sypkich DYNA M-flow został zaprojektowany do pomiaru przepływu w metalowych rurociągach w zakresie od kilku kg/h do wielu t/h.  Co ważne – DYNA M-flow nadaje się do pomiaru przepływu materiałów sypkich o stałej granulacji i wilgotności, w aplikacjach o stałej prędkości transportowanego materiału.

Miernik prędkości materiałów sypkich DYNA M-FLOW

Miernik prędkości materiałów sypkich DYNA M-FLOW

Przepływ masowy materiałów sypkich

Jeśli zależy nam nie tylko na pomiarze prędkości poruszającego się materiału ale także na jego na pomiarze przepływu masy w rurociągu, zsypie lub podajniku, dla transportu grawitacyjnego lub pneumatycznego, o zmiennej prędkości przemieszczania się materiału sypkiego,możemy skorzystać z układów pomiarowych będących kombinacją różnych mierników.

Połączenie dwóch wspomnianych urządzeń – DYNA M-flow + DYNAvel.   To kompaktowy układ mierzący jednocześnie prędkość i masę. Do pomiaru prędkości wykorzystywany jest miernik prędkości DYNAvel, natomiast do pomiaru masy – miernik mikrofalowy DYNA M-flow. Oba pomiary są przeliczane przez mikroprocesor na wielkość przepływu masy. Przy tym układzie należy pamiętać, iż wymagany jest niezmienny skład, granulacja oraz wilgotność mierzonego materiału, a przy zachowaniu tych właściwości dokładność pomiaru to około 3%.

Jeśli musimy zmierzyć przepływ masowy materiałów sypkich o zmiennej granulacji czy wilgotności należy skorzystać z innej kombinacji – system DYNArad. To układ pomiarowy składający się z miernika prędkości DYNAvel oraz gęstościomierza izotopowego LB 491 produkcji BERTHOLD TECHNOLOGIES. Dzięki temu, że gęstość materiału poruszającego się wewnątrz zsypu lub rurociągu jest mierzona w sposób ciągły, zmiana granulacji, wilgotności czy też prędkości z jaką przemieszcza się materiał nie mają wpływu na dokładność pomiaru. Zakres pomiarowy układu od 1 t/h, przy dokładności <1%.

Schemat pomiaru przy pomocy układu DYNArad

Schemat pomiaru przy pomocy układu DYNArad

 

Układ pomiarowy przepływu masowego materiałów sypkich DYNArad

Układ pomiarowy przepływu masowego materiałów sypkich DYNArad

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mamy nadzieję, że przybliżyliśmy nieco  tematykę pomiarów przepływu materiałów sypkich. Sygnalizacja obecności, prędkość z jaką produkt jest transportowany, czy w końcu całkowita masa przemieszczającego się materiału sypkiego – wszystkie te wielkości są możliwe do zmierzenia dzięki odpowiednio dobranym układom.

Relacja z wdrożonego układu pomiaru przepływu masowego popiołu i mączki wapiennej :

Temat wydania: Pomiar przepływu materiałów sypkich w czasie rzeczywistym

Więcej na temat pomiaru przepływu materiału sypkich znajdziecie także w artykule „Pod kontrolą”:

Temat wydania: Przepływ popiołu, cementu, granulatów. Teraz możemy go zmierzyć