Trường hợp xi măng Delta: đo mức độ silo với radar xung 26 GHz và thanh lọc không khí

Silo chứa bột là nơi các công nghệ đo mức được thử nghiệm. Bài viết này được trình bày dưới dạng nhật ký vận hành hiện trường của một nhà máy vật liệu xây dựng, bao gồm việc đo mức trên silo xi măng, than nghiền và đá vôi. Chất liệu là bột mịn có hằng số điện môi thấp (xi măng khoảng 3-5); trong quá trình lấp đầy không gian phía trên silo chứa đầy bụi và bề mặt vật liệu tạo thành hình nón không đều. Việc đo mức rất khó khăn vì bụi nặng làm suy giảm tín hiệu vi sóng - tín hiệu này càng suy giảm ở tần số cao hơn - và bụi tích tụ bao phủ ăng-ten. Dây dọi cơ điện trước đây thường xuyên bị mắc kẹt trong vật liệu và cần phải phục hồi bằng tay; đầu dò điện dung trôi đi khi vật liệu đóng cứng trên chúng. Thay thế là radar xung 26 GHz có kết nối lọc không khí, được chọn đặc biệt vì tần số thấp hơn xuyên qua bầu khí quyển bụi tốt hơn 80 GHz. Nhật ký ghi lại các điều kiện của địa điểm, lý do lựa chọn, các mục nhập vận hành và những gì lần điền đầu tiên cho thấy.

Hồ sơ khách hàng: Công ty TNHH Công nghiệp Xi măng Delta (Bangladesh)

Delta Cement Industries Ltd. là nhà sản xuất xi măng ở Bangladesh vận hành các silo chứa clinker, xi măng và than nghiền thành bột. Phòng điều khiển của nhà máy cần các mức silo liên tục để quản lý hàng tồn kho và chống tràn, nhưng bụi dày trong quá trình nạp và bề mặt vật liệu hình nón đã làm hỏng các thiết bị đo điện dung và dây dọi trước đây.

2. Thông tin cơ bản về trang web: Ba Silo, Khoảng cách một phòng điều khiển

Nhà máy lưu trữ xi măng, than nghiền và đá vôi nghiền trong các silo hình trụ cao có đáy hình nón. Vật liệu được thổi hoặc chuyển lên trên; một máy hút bụi thông hơi không khí bị dịch chuyển; và trong mỗi lần lấp đầy không gian phía trên sẽ trở thành một đám mây bụi dày đặc. Bề mặt vật liệu không phẳng - nó tạo thành một hình nón có góc phụ thuộc vào góc nghỉ của vật liệu và nơi dòng chảy tràn vào. Phòng điều khiển cần có mức độ cho ba mục đích: kiểm kê, ngăn ngừa tràn và cảnh báo sớm các silo bị tắc hoặc rỗng. Cả ba thiết bị đều không được cung cấp một cách đáng tin cậy vì các thiết bị hiện có không thể cung cấp tín hiệu liên tục và đáng tin cậy.

3. Tại sao Silo này đánh bại hầu hết các cảm biến

Silo chứa bột kết hợp ba vấn đề đo lường mà ít cảm biến có thể giải quyết cùng nhau. Đám mây bụi: trong quá trình lấp đầy, khoảng trống phía trên chứa đầy bụi đến mức làm suy giảm và phân tán tín hiệu vi sóng, đồng thời độ suy giảm tăng theo tần số. Bề mặt: bề mặt bột hình nón tạo ra tiếng vang yếu hơn, phân tán hơn so với bề mặt chất lỏng phẳng và hình nón thay đổi sau mỗi lần đổ đầy. Sự tích tụ: bụi bám trên ăng-ten và đóng bánh xảy ra trên một số phương tiện. Bài kiểm tra thực tế đối với bất kỳ thiết bị ứng cử viên nào là ba câu hỏi: nó có thể nhìn xuyên qua bụi không, nó có thể tìm thấy bề mặt thực sự trên một cọc dốc và nó có thể giữ cho ăng-ten của nó sạch sẽ không?

4. Phép đo cuối cùng của Plumb-Bob

Dây dọi cơ điện hạ vật nặng trên dây cáp cho đến khi nó chạm vào vật liệu, sau đó đo chiều dài dây cáp. Như một ảnh chụp nhanh, nó chính xác; như một công cụ liên tục thì không. Trọng lượng chìm vào vật liệu mềm hoặc thoáng khí, dây cáp có thể bị chôn vùi khi bắt đầu đổ đầy và việc phục hồi đồng nghĩa với việc phải leo lên silo. Nhà máy thực hiện nó theo lịch trình, vì vậy giữa các lần đo mức độ không xác định được. Đầu dò điện dung trên một silo khác đo sự thay đổi điện dung khi vật liệu phủ lên đầu dò; nó trôi đi khi vật liệu tích tụ và đóng bánh, đồng thời số đọc của nó phụ thuộc vào độ ẩm và mật độ của vật liệu, những yếu tố này thay đổi theo sản phẩm. Thất bại tái diễn đã kết thúc cuộc thảo luận: dây cáp bị kẹt trên silo than đồng nghĩa với việc phải can thiệp vào mái nhà để thu hồi trọng lượng, đôi khi trong thời tiết xấu. Cơ sở này muốn một phép đo không có cơ khí bên trong silo.

5. Quyết định về tần suất: Lập luận về bụi

Lựa chọn tần số là trọng tâm của dự án này và lý do nằm trong nhật ký. Sự suy giảm vi sóng trong bụi tăng theo tần số: radar 80 GHz - tuyệt vời cho chất lỏng trong bể sạch - có thể mất tiếng vang trong đám mây bụi dày đặc, trong khi radar xung 26 GHz, với bước sóng dài hơn, xuyên qua bầu khí quyển bụi tốt hơn nhiều. Đó là lý do tại sao 26 GHz là lựa chọn được thiết lập cho các silo chứa bột và chất rắn số lượng lớn. Lý do vật lý: bụi phân tán vi sóng mạnh nhất khi kích thước hạt đạt đến bước sóng, do đó sóng 26 GHz dài hơn truyền qua đám mây bụi với ít tổn thất hơn sóng 80 GHz ngắn hơn. Sự đánh đổi đã được chấp nhận một cách có chủ ý: chùm tia rộng hơn không phù hợp trên bề mặt silo lớn và độ chính xác (khoảng +/- 0,5% phạm vi hoặc cao hơn, tùy thuộc vào kiểu máy và địa điểm) là đủ để kiểm kê. Ăng-ten là một chiếc còi có kết nối lọc không khí - một luồng không khí nhỏ của thiết bị sẽ giúp loại bỏ bụi khỏi mặt, giải quyết trực tiếp vấn đề tích tụ. Silo than yêu cầu mức chống cháy nổ đối với khu vực có nguy cơ bụi; việc phân loại silo xi măng phụ thuộc vào điều kiện địa điểm và được xác nhận trước khi đặt hàng.

Dụng cụ Qinwei được đề xuất cho ứng dụng này

7. Cấu hình 26 GHz

Cấu hình tuân theo logic tương tự như việc lựa chọn tần số. Mức tính bằng mét so với đáy silo; chiều cao silo và độ lệch lắp đặt đã nhập; 4-20 mA được chia tỷ lệ trên phạm vi làm việc; HART được kích hoạt để chẩn đoán đường cong tiếng vang từ xa. Ngưỡng tiếng vang được đặt cho các bề mặt bột có điện môi thấp và bộ lọc được đặt để theo dõi bề mặt vật liệu thực thay vì tiếng vang của đám mây bụi hoặc tích tụ - đó là mục đích của việc ghi phổ trống và ánh xạ tiếng vang giả. Việc chuyển đổi từ mức sang thể tích, trong đó nhà máy muốn thể tích hoặc khối lượng, được thực hiện trong PLC dựa trên bảng đóng đai của silo, vì chuyển đổi tuyến tính là sai đối với silo đáy hình nón.

8. Lắp đặt: Ống đứng hay Vòi phun mới?

Nhật ký cài đặt ghi lại một quyết định chính hãng. Silo xi măng đã có sẵn một ống đứng từ ống đứng cũ; một ăng-ten thả vào có thể tái sử dụng nó, nhưng trước tiên phải kiểm tra bên trong ống đứng - ống đứng bị chặn một phần sẽ tạo ra tiếng vang giả hoặc chặn tín hiệu hoàn toàn. Trên các silo chứa than và đá vôi, các vòi phun trên mái mới đã được sử dụng. Trong cả ba trường hợp, ăng-ten được đặt cách xa đầu vào dòng lấp đầy để vật liệu rơi xuống không thể tác động trực tiếp đến nó và đường lọc không khí được kết nối với bộ lưu lượng của nó trong quá trình vận hành. Các giá đỡ rất cứng - mái silo có thể uốn cong và một giá đỡ linh hoạt sẽ di chuyển điểm tham chiếu. Hệ thống chống sét lan truyền được áp dụng trên mái nhà, nơi sét là mối nguy hiểm thực sự đối với các công trình cao tầng.

9. Các mục nhật ký vận hành

Các mục vận hành, được cô đọng từ nhật ký trang web:

1. Silo trống hoặc mức độ thấp: ghi lại quang phổ trống; tiếng vang cố định từ kết cấu mái, đường ống nạp và đầu vào của bộ thu bụi được lập bản đồ và triệt tiêu.
2. Đã nhập chiều cao silo, độ lệch, tỷ lệ đầu ra và ngưỡng cảnh báo.
3. Hướng không an toàn được thiết lập để tiếng vang bị mất sẽ hướng tới mức cao - hệ thống nạp sẽ dừng thay vì nạp quá mức - sau khi xác nhận điều này phù hợp với triết lý điều khiển của cơ sở.
4. Lọc không khí được điều chỉnh theo lưu lượng tối thiểu để giữ cho ăng-ten sạch - việc lọc quá mức sẽ lãng phí không khí của thiết bị và có thể làm mát ăng-ten, thúc đẩy sự ngưng tụ của bụi ẩm trên bề mặt.
5. Việc đọc radar được so sánh với việc kiểm tra bằng dây dọi hoặc cảm biến cân ở một hoặc hai cấp độ; những sai lệch được ghi lại.
6. Lưu ý khi theo dõi: xem lại đường cong echo sau vài lần đổ đầy đầu tiên, khi lượng bụi ở mức cao nhất, để xác nhận máy vẫn nhìn thấy bề mặt thật.

10. Lần điền đầu tiên: Đường cong Echo cho thấy điều gì

Những lần điền đầu tiên là thử nghiệm thực sự. Khi quá trình lấp đầy bắt đầu, đám mây bụi tích tụ đúng như mong đợi - và tín hiệu 26 GHz tiếp tục theo dõi vật liệu đang dâng lên. Việc xem xét đường cong tiếng vang sau lần lấp đầy đầu tiên xác nhận tiếng vang bề mặt thực sự hiện diện và ổn định, với đám mây bụi gây ra tiếng ồn nhưng không phải là mục tiêu cạnh tranh. Việc lọc không khí giữ cho ăng-ten luôn sạch sẽ; việc đọc không bị trôi khi tích tụ. Việc can thiệp vào cáp bị kẹt đã dừng lại vì không có cáp. Phòng điều khiển có được khả năng hiển thị mức độ liên tục trên các silo mà trước đây đã được đo theo lịch trình. Số liệu cụ thể về địa điểm không được cung cấp; kết luận đưa vào vận hành là phép đo được tiến hành liên tục và các kiểu hư hỏng trước đó đã được loại bỏ theo thiết kế.

Tại sao chọn dụng cụ Qinwei

Xi'an Qinwei Instrument Factory (thương hiệu QINWEIYB) là nhà sản xuất được thành lập vào năm 2010 chuyên về các thiết bị tự động hóa công nghiệp, với 500-800 nhân viên và 50%-60% sản lượng được xuất khẩu trên toàn thế giới. Đối với silo chứa bột, Qinwei cung cấp radar xung 26 GHz với kết nối lọc không khí và vỏ được xếp hạng Ex cho các khu vực có nguy cơ bụi cao như kho chứa than. Tất cả các thiết bị đều được hiệu chuẩn tại nhà máy với các chứng chỉ có thể truy nguyên; MOQ bắt đầu từ 1 bộ, giao hàng là 5-8 ngày làm việc và hỗ trợ tùy chỉnh OEM/ODM.

12. Giá trị: Tính sẵn có, Không chính xác

Giá trị của radar trên silo chứa bột nằm ở tính khả dụng hơn là độ chính xác. Mức liên tục ngăn ngừa hai sự kiện tốn kém: tràn - mất nguyên liệu, thoát bụi, cần dọn dẹp - và chạy silo trống hoặc bị tắc, làm gián đoạn quá trình. Việc tháo ống dọi đã loại bỏ nhiệm vụ bảo trì có rủi ro cao nhất trên silo: leo trèo và phục hồi thủ công. Mọi thành phần của giải pháp đều quay trở lại chế độ lỗi của quá trình cài đặt trước đó: 26 GHz vì 80 GHz sẽ mất tiếng vang trong bụi, thanh lọc không khí do ăng-ten không sạch sẽ tái tạo lại sự cố tích tụ của đầu dò điện dung, không tiếp xúc vì cáp của dây dọi là lỗi ban đầu. Khả năng truy xuất nguồn gốc đó là điều làm cho thiết kế có thể bảo vệ được.

13. Các ứng dụng tuân theo cùng một logic

Cấu hình tương tự áp dụng cho xi măng, bột thô, than nghiền, tro bay, thạch cao, đá vôi, cát và viên nhựa trong silo và thùng. Đối với bột điện môi rất thấp (dưới khoảng 2,5) hoặc silo rất cao, radar dẫn sóng hoặc giải pháp tần số thấp chuyên dụng phải được đánh giá song song. Đối với than và các loại bụi dễ nổ khác, xếp hạng Ex phải phù hợp với phân loại khu vực và bộ lọc không khí phải được khóa liên động với hệ thống nạp đầy khi quy trình tại hiện trường yêu cầu. Khi yêu cầu báo giá cho cấp độ silo, hãy cung cấp chiều cao và đường kính silo, mật độ sản phẩm và số lượng lớn, chi tiết vòi phun hoặc ống đứng, khu vực có được phân loại nổ bụi hay không và giao diện đầu ra được yêu cầu.