Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Vážení a měření hladin sypkých a kapalných materiálů
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.
Nomenklatura: Automatizace, regulace

Vážení a měření hladin sypkých a kapalných materiálů

Vysoce citlivý a teplotně stabilní polovodičový snímač pnutí vyrábí pod označením Microcell americká firma K-M (dříve Kistler-Morse). Tyto senzory jsou ideální pro kontinuální, bezkontaktní vážení a měření hladin sypkých a kapalných materiálů v nádržích, zásobnících a silech.

Bezkontaktní monitorování

Senzory Microcell se šroubují (technologií nazývanou "bolt-on") na konstrukci nosníků nádrže, zásobníku nebo sila. Při změnách hmotnosti nebo hladiny materiálu uvnitř nádrže mění nosníky drobně své rozměry, zkracují se nebo prodlužují, jsou vyvolány změny napjatosti. Tím je také stlačován nebo napínán vysoce citlivý senzor Microcell (mění délku), který detekuje změny pnutí a generuje elektrický signál úměrný hmotnosti váženého materiálu.
Technologie "bolt-on" je určena pro spolehlivé měření hladin jakýchkoliv typů materiálů. Měření je založeno na hmotnosti materiálu, ne na poloze hladiny. Díky umístění měřicích senzorů na venkovní straně nádrže nemají na jejich činnost nebo přesnost vliv změny hustoty, nánosy na stěnách, pěna nebo změna sypného úhlu materiálů uvnitř nádrže, takže senzory indikují skutečný stav. Tato technologie je vhodným řešením pro renovace nebo rekonstrukce, kdy senzory Microcell mohou být instalovány na téměř všechny typy skladovacích sil uložených na svislých nosnících, vodorovných příčkách nebo na nosných částech pláště sil. Senzory se většinou instalují na každý nosník nebo příčku. Mohou být instalovány v kterémkoliv čase, přičemž není potřeba vyprázdnit nádrž nebo přerušit provoz.

Princip senzoru

Senzor je tvořen kovovou konstrukcí, mezi níž je uchycen skleněný příčný nosník, na jehož horní i spodní straně jsou implantovány křemíkové krystaly - polovodičové odpory.
Při stlačení senzoru dochází k průhybu nosníku do tvaru luku, a tím ke zkrácení horní části nosníku (zmenšení odporu Ra), zároveň s prodloužením spodní části nosníku (zvýšení odporu Rb). To způsobí rozvážení dvou proměnných odporů (polovodičových křemíkových krystalů). Jejich propojením s dalšími dvěma odpory do plného Wheatstonova můstku (umístěnými ve vstupní části elektroniky vážící jednotky) generuje Microcell vysokoúrovňový elektrický signál s napětím na úrovni stovek milivoltů (až 20násobný oproti klasickým tenzometrickým snímačům), který je přímo úměrný hmotnosti či hladině materiálu, a tedy změnám pnutí konstrukce nádrže. Senzory jsou zapojovány paralelně v propojovacích krabicích. Vysoký odstup signál/šum umožňuje propojení senzorů a vyhodnocovací elektroniky pomocí pouze třívodičového (stíněného) kabelu délky až 600 metrů.

Snadná instalace

Výhodou je, že senzory lze instalovat na stávající zásobníky, nádrže a sila. Nejsou nutné žádné složité strojní a stavební úpravy ani žádné speciální nástroje, kromě běžného nářadí, jako je vrtačka nebo úhlová bruska. Zásobník není potřeba nadzvedávat, rovněž není nutné realizovat složitá mechanická opatření a úpravy (zavětrování) pro stabilizaci proti posunutí (nebo zhroucení ze základny), jež jsou běžné např. u tenzometrů, které se vkládají pod zásobník. Instalace a uvedení v činnost může být provedena kdykoliv, není potřeba vyprázdnit nádrž či přerušit provoz. Kalibrace lze provést pomocí simulace. Senzory nejsou v kontaktu s materiálem uvnitř nádrže, jsou odolné proti prachu a vlhkosti, umožňují kontinuální měření a nastavení a kalibrace za provozu.
Mezi typické aplikace senzorů patří například měření hladiny v zásobnících cementu, uhlí, tekutého asfaltu nebo kameniva, vážení hmotnosti žhavého popele v sile, měření síly a přítlaku na lisech a válcovacích tratích, monitorování hladiny popílku, měření hladiny prášků a granulí v silech nebo pro měření množství přepravovaných sypkých materiálů na pásových dopravnících (pásové váhy).

Návrh použití senzorů

Budeme vážit obsah zásobníku vápna, kde maximální měřená hmotnost bude 40 000 kg vápna. Zásobník je postaven na čtyřech ocelových sloupech (svislých nosných podpěrách kruhového profilu) o průměru 182 mm a tloušťce stěny 9 mm. Průřez jedné podpěry je tedy 2509 mm2. Nosné sloupy jsou čtyři, tzn. celkový průřez je 10 036 mm2. Z toho je tlak 40 000 kg/10 036 mm2 = 3,98 kg.mm-2. Senzor Microcell při napájecím napětí 12 V generuje výstupní signál 100 mV na každý 1 kg.mm-2 zatížení senzoru. Při 100% zatížení nosného sloupu tlakem 3,98 kg.mm-2 (při max. váze 40 t) bude senzor Microcell generovat signál cca 398 mV. Tento signál bude použit pro přednastavení vyhodnocovací jednotku váhy.

Další články

Automatizace, regulace

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: