Delta Cement Case: Silo Level Measurement With 26 GHz Pulse Radar and Air Purge

صوامع المساحيق هي المكان الذي تُختبر فيه تقنيات قياس المستوى. تُقدم هذه المقالة كسجل تفويض ميداني من مصنع لمواد البناء، يغطي قياس المستوى في صوامع الأسمنت والفحم المسحوق والحجر الجيري. الوسائط عبارة عن مساحيق دقيقة ذات ثوابت عازلة منخفضة (الأسمنت حوالي 3-5)؛ أثناء الملء، تمتلئ مساحة رأس الصومعة بالغبار، ويتشكل سطح المادة على شكل مخروط غير منتظم. قياس المستوى صعب لأن الغبار الثقيل يضعف إشارات الميكروويف - أكثر في الترددات الأعلى - ويتراكم الغبار على الهوائيات. كان المسبار الميكانيكي الكهربائي السابق يتوقف بشكل متكرر في المادة ويتطلب استعادة يدوية؛ انحرفت مجسات السعة مع تراكم المادة عليها. كان البديل هو رادار نبضي بتردد 26 جيجاهرتز مع وصلة تنقية هواء، تم اختياره خصيصًا لأن التردد المنخفض يخترق الأجواء المغبرة بشكل أفضل من 80 جيجاهرتز. يسجل السجل ظروف الموقع، وأسباب الاختيار، وإدخالات التفويض، وما أظهرته عمليات الملء الأولى.

ملف العميل: شركة دلتا لصناعات الأسمنت المحدودة (بنغلاديش)

دلتا لصناعات الأسمنت المحدودة هي منتج للأسمنت في بنغلاديش تشغل صوامع تخزين الكلنكر والأسمنت والفحم المسحوق. تحتاج غرفة التحكم في المصنع إلى مستويات صوامع مستمرة لإدارة المخزون ومنع الفيضان، لكن الغبار الثقيل أثناء الملء وسطح المادة المخروطي قد هزم أدوات المسبار والسعة السابقة.

2. خلفية الموقع: ثلاث صوامع، فجوة غرفة تحكم واحدة

يخزن المصنع الأسمنت والفحم المسحوق والحجر الجيري المسحوق في صوامع أسطوانية طويلة ذات قيعان مخروطية. يتم نفخ المادة أو نقلها إلى الأعلى؛ يقوم مجمع الغبار بتنفيس الهواء المزاح؛ وأثناء كل عملية ملء، تصبح مساحة الرأس سحابة غبار كثيفة. سطح المادة ليس مسطحًا - فهو يشكل مخروطًا يعتمد زاويته على زاوية الراحة للمادة ومكان هبوط تيار الملء. احتاجت غرفة التحكم إلى المستوى لثلاثة أغراض: المخزون، ومنع الفيضان، والإنذار المبكر للصوامع المسدودة أو الفارغة. لم يتم تلبية أي من الثلاثة بشكل موثوق، لأن الأجهزة الحالية لم تستطع توفير إشارة مستمرة وموثوقة.

3. لماذا تهزم هذه الصومعة معظم أجهزة الاستشعار

تجمع صوامع المساحيق بين ثلاث مشاكل قياس لا تحلها سوى قلة من أجهزة الاستشعار معًا. سحابة الغبار: أثناء الملء، تكون مساحة الرأس مليئة بالغبار لدرجة أنها تضعف وتشتت إشارات الميكروويف، ويزداد التوهين مع التردد. السطح: يعيد سطح المسحوق المخروطي صدى أضعف وأكثر تشتتًا من سطح سائل مسطح، ويتغير المخروط مع كل عملية ملء. التراكم: يتساقط الغبار على الهوائي ويتكتل على بعض الوسائط. الاختبار العملي لأي جهاز استشعار مرشح كان ثلاثة أسئلة: هل يمكنه الرؤية عبر الغبار، هل يمكنه العثور على السطح الحقيقي على كومة مائلة، وهل يمكنه الحفاظ على نظافة الهوائي؟

4. آخر قياس للمسبار

خفض المسبار الميكانيكي الكهربائي وزنًا على كابل حتى يلامس المادة، ثم قاس طول الكابل. كلقطة، كان دقيقًا؛ كجهاز قياس مستمر، لم يكن كذلك. غرق الوزن في مادة ناعمة أو مهواة، يمكن دفن الكابل عند بدء الملء، وكانت الاستعادة تعني تسلق الصومعة. كان المصنع يشغله بجدول زمني، لذلك بين القياسات، كان المستوى ببساطة غير معروف. قاس مسبار السعة في صومعة أخرى تغير السعة مع تغطية المادة للمسبار؛ انحرف مع تراكم المادة وتكتلها، وكان قراءته تعتمد على رطوبة وكثافة المادة، والتي تتغير مع المنتج. الفشل المتكرر الذي أنهى المناقشة: الكابلات المتوقفة في صومعة الفحم تعني تدخلات على السطح لاستعادة الوزن، أحيانًا في طقس سيء. أراد الموقع قياسًا بدون أي شيء ميكانيكي داخل الصومعة.

5. قرار التردد: حجة الغبار

اختيار التردد هو جوهر هذا المشروع، ويجب أن يكون السبب في السجل. يزداد توهين الميكروويف في الغبار مع التردد: رادار بتردد 80 جيجاهرتز - ممتاز للسوائل في الخزانات النظيفة - يمكن أن يفقد صداه في سحابة غبار كثيفة، بينما يخترق رادار نبضي بتردد 26 جيجاهرتز، بطوله الموجي الأطول، الأجواء المغبرة بشكل أفضل بكثير. لهذا السبب يعتبر 26 جيجاهرتز هو الخيار الراسخ لصوامع المساحيق والمواد السائبة. السبب الفيزيائي: يشتت الغبار الميكروويف بقوة أكبر عندما يقترب حجم الجسيمات من الطول الموجي، لذلك ينتقل الموجة الأطول بتردد 26 جيجاهرتز عبر سحابة الغبار بفقدان أقل من الموجة الأقصر بتردد 80 جيجاهرتز. تم قبول المقايضة عن قصد: الشعاع الأوسع غير ذي صلة بسطح صومعة كبير، والدقة (حوالي +/- 0.5٪ من المدى أو أفضل، اعتمادًا على الطراز والموقع) كافية للمخزون. الهوائي عبارة عن بوق مع وصلة تنقية هواء - تدفق صغير من الهواء المضغوط يبقي الغبار بعيدًا عن السطح، مما يجيب على مشكلة التراكم مباشرة. تطلبت صومعة الفحم تصنيفًا مقاومًا للانفجار للمنطقة الخطرة بالغبار؛ اعتمد تصنيف صومعة الأسمنت على ظروف الموقع وتم تأكيده قبل الطلب.

أجهزة Qinwei الموصى بها لهذا التطبيق

7. تكوين 26 جيجاهرتز

اتبع التكوين نفس منطق اختيار التردد. المستوى بالأمتار بالنسبة لقاع الصومعة؛ تم إدخال ارتفاع الصومعة وإزاحة التركيب؛ تم قياس 4-20 مللي أمبير على نطاق العمل؛ تم تمكين HART لتشخيصات منحنى الصدى عن بعد. تم ضبط عتبة الصدى لأسطح المساحيق ذات العازلية المنخفضة، وتم ضبط الترشيح لتتبع سطح المادة الحقيقي بدلاً من صدى سحابة الغبار أو التراكم - وهذا هو الغرض من تسجيل الطيف الفارغ ورسم خرائط الصدى الزائف. تم إجراء تحويل المستوى إلى حجم، حيث أراد المصنع الحجم أو الكتلة، في وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) مقابل جدول ربط الصومعة، لأن التحويل الخطي خاطئ لصومعة ذات قاع مخروطي.

8. التركيب: أنبوب قائم أو فوهة جديدة؟

يسجل سجل التركيب قرارًا حقيقيًا واحدًا. كانت صومعة الأسمنت تحتوي على أنبوب قائم موجود من المسبار القديم؛ يمكن لهوائي الإسقاط إعادة استخدامه، ولكن يجب فحص الجزء الداخلي من الأنبوب القائم بحثًا عن التراكم أولاً - الأنبوب القائم المسدود جزئيًا يخلق صدى زائفًا أو يحبس الإشارة تمامًا. في صوامع الفحم والحجر الجيري، تم استخدام فوهات سقف جديدة. في جميع الصوامع الثلاثة، تم وضع الهوائي بعيدًا عن تيار الملء حتى لا تصطدم به المادة المتساقطة مباشرة، وتم توصيل خط تنقية الهواء وضبط تدفقه أثناء التفويض. كانت الحوامل صلبة - سقف الصومعة مرن، والحامل المرن يحرك نقطة المرجع. تم تركيب حماية من الاندفاع على السطح، حيث يمثل البرق خطرًا حقيقيًا على الهياكل الطويلة.

9. إدخالات سجل التفويض

إدخالات التفويض، ملخصة من سجل الموقع:

1. صومعة فارغة أو منخفضة المستوى: تم تسجيل الطيف الفارغ؛ تم رسم خرائط وإخماد الصدى الثابت من هيكل السقف، وأنبوب الملء، ومدخل مجمع الغبار.
2. تم إدخال ارتفاع الصومعة، والإزاحة، وقياس الخرج، وعتبات الإنذار.
3. تم ضبط اتجاه الأمان بحيث يؤدي فقدان الصدى إلى مستوى مرتفع - يتوقف نظام الملء بدلاً من الفيضان - بعد التأكد من أن هذا يتوافق مع فلسفة التحكم في الموقع.
4. تم ضبط تنقية الهواء على الحد الأدنى من التدفق الذي يحافظ على نظافة الهوائي - التنقية الزائدة تهدر الهواء المضغوط ويمكن أن تبرد الهوائي، مما يعزز تكثف الغبار الرطب على السطح.
5. تمت مقارنة قراءة الرادار مع فحص مسبار أو خلية وزن عند مستوى أو مستويين؛ تم تسجيل الانحرافات.
6. ملاحظة للمتابعة: مراجعة منحنى الصدى بعد عمليات الملء القليلة الأولى، عندما يكون حمل الغبار هو الأعلى، للتأكد من أن الجهاز لا يزال يرى السطح الحقيقي.

10. عمليات الملء الأولى: ما أظهره منحنى الصدى

كانت عمليات الملء الأولى هي الاختبار الحقيقي. عندما بدأ الملء، تراكمت سحابة الغبار تمامًا كما هو متوقع - واستمر إشارة 26 جيجاهرتز في تتبع المادة الصاعدة. أكدت مراجعة منحنى الصدى بعد عمليات الملء الأولى أن صدى السطح الحقيقي موجود ومستقر، مع مساهمة سحابة الغبار في الضوضاء ولكن ليس كهدف منافس. حافظت تنقية الهواء على نظافة الهوائي؛ لم تنحرف القراءة مع التراكم. توقفت تدخلات الكابلات المتوقفة لأنه لم يكن هناك كابل. اكتسبت غرفة التحكم رؤية مستمرة للمستوى في الصوامع التي كانت تُقاس سابقًا بجدول زمني. لم يتم تقديم أرقام خاصة بالموقع؛ كان استنتاج التفويض هو أن القياس كان مستمرًا وتم القضاء على أوضاع الفشل السابقة عن طريق التصميم.

لماذا تختار أجهزة Qinwei

مصنع شيان تشينوي للأجهزة (العلامة التجارية QINWEIYB) هو مصنع تأسس في عام 2010 متخصص في أجهزة الأتمتة الصناعية، ويعمل به 500-800 موظف ويتم تصدير 50٪ - 60٪ من الإنتاج عالميًا. بالنسبة لصوامع المساحيق، توفر Qinwei رادارات نبضية بتردد 26 جيجاهرتز مع وصلات تنقية هواء وأغلفة مصنفة Ex للمناطق الخطرة بالغبار مثل تخزين الفحم. جميع الأجهزة معايرة في المصنع بشهادات قابلة للتتبع؛ يبدأ الحد الأدنى للطلب من مجموعة واحدة، والتسليم يستغرق 5-8 أيام عمل، ويتم دعم تخصيص OEM/ODM.

12. القيمة: التوفر، وليس الدقة

قيمة الرادار في صوامع المساحيق هي التوفر أكثر من الدقة. المستوى المستمر يمنع حدثين مكلفين: الفيضان - فقدان المواد، انبعاث الغبار، الحاجة إلى التنظيف - وتشغيل صومعة فارغة أو مسدودة، مما يعطل العملية. إزالة المسبار ألغت مهمة الصيانة الأعلى خطورة على الصومعة: التسلق والاستعادة اليدوية. كل عنصر من عناصر الحل يعود إلى وضع فشل التثبيت السابق: 26 جيجاهرتز لأن 80 جيجاهرتز سيفقد الصدى في الغبار، تنقية الهواء لأن الهوائي غير النظيف سيعيد مشكلة التراكم لمسبار السعة، عدم الاتصال لأن كابل المسبار كان الفشل الأصلي. هذا التتبع هو ما يجعل التصميم قابلاً للدفاع عنه.

13. التطبيقات التي تتبع نفس المنطق

ينطبق نفس التكوين على الأسمنت، والوجبة الخام، والفحم المسحوق، والرماد المتطاير، والجص، والحجر الجيري، والرمل، وحبيبات البلاستيك في الصوامع والصناديق. بالنسبة للمساحيق ذات العازلية المنخفضة جدًا (أقل من حوالي 2.5) أو الصوامع الطويلة جدًا، يجب تقييم الرادار الموجّه بالموجات أو حل مخصص منخفض التردد بالتوازي. بالنسبة للفحم والغبار المتفجر الآخر، يجب أن يتطابق تصنيف Ex مع تصنيف المنطقة، ويجب ربط تنقية الهواء بنظام الملء حيث تتطلب إجراءات الموقع ذلك. عند طلب عرض أسعار لمستوى الصومعة، قم بتوفير ارتفاع الصومعة وقطرها، المنتج والكثافة الظاهرية، تفاصيل الفوهة أو الأنبوب القائم، ما إذا كانت المنطقة مصنفة للانفجار الغباري، وواجهة الخرج المطلوبة.