高黏稠物料的物位測量新方法

         在固體物位測量行業(yè)，由于固體的低流動性通常使用超聲波、雷達(dá)測量或者重錘方式測量物位的高度。這些測量方法是都是將儀器放置在料倉內(nèi)部，通過測量物料表面物理特性的方式獲取物位高度。但是對于水泥、油墨、涂料等高黏稠物料，由于物料黏稠有時還會伴有蒸汽、粉塵、攪拌等因素的影響，通常的測量方法效果很差，甚至無法測量。

• 現(xiàn)場問題描述

客戶是一家的生產(chǎn)油墨的上市企業(yè)，在油墨生產(chǎn)市場上走在前列。在油墨生產(chǎn)的過程中，需要將基墨加熱攪拌后進(jìn)行研磨。在從基墨攪拌到基墨研磨的過程中，需要一個倉儲設(shè)備儲存攪拌完成的油墨?？蛻粜枰獙崟r知道這個料倉內(nèi)還有多少油墨，以免出現(xiàn)缺料或者爆倉，現(xiàn)場料倉的照片見圖1。

因為油墨的高粘度，通常的測量方法如雷達(dá)、超聲波、射頻導(dǎo)納、阻旋都會因掛料而無法正常工作。而外部測量的稱重法需要事先對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，而且成本很高，不大能令客戶接受。

圖1 的生產(chǎn)油墨的上市企業(yè)

• 提出方案

Kistler-Morse推出了L-Cell貼片式稱重傳感器。這是一款高靈敏度的熱穩(wěn)定半導(dǎo)體應(yīng)雙軸應(yīng)變式傳感器，其的貼片式固定技術(shù)可以適合在各類散料存儲容器上使用。該傳感器不采用傳統(tǒng)的測量方法，而在支撐腿結(jié)構(gòu)上測量容器內(nèi)部重量所產(chǎn)生的應(yīng)力變化。

只要用三個螺栓將L-Cell 傳感器固定在容器支撐結(jié)構(gòu)上時，該容器即可成為一個稱重系統(tǒng)。往容器內(nèi)加載物料即會壓緊應(yīng)變片，改變傳感器內(nèi)電阻，進(jìn)而產(chǎn)生與物料重量變化相稱的電信號。

L-Cell傳感器可以直接應(yīng)用于現(xiàn)有的支腿容器上，可在容器使用期間進(jìn)行快速簡單地安裝，安裝或校準(zhǔn)時無需準(zhǔn)備空容器。與其他需要改造容器的稱重傳感器相比，Kistler-Morse的L-Cell傳感器無疑是一個高性價比的稱重解決方案。

圖2 L-Cell傳感器

• 方案設(shè)計

現(xiàn)場料倉zui多可裝載油墨10T，為了防止爆倉和空倉，通常保持倉內(nèi)物料重量在1T～8T之間。我們現(xiàn)場觀察，料倉有4個工字鋼作為支撐腿，材質(zhì)為碳鋼，支撐腿尺寸為15cm X 15cm X 4mm。支撐腿之間有少量的加強(qiáng)筋保持設(shè)備的穩(wěn)固，基本沒有其他大型剛性連接，整個料倉結(jié)構(gòu)非常適合貼片式稱重系統(tǒng)的安裝，料倉基本結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

圖3 料倉基本結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)上述獲取的信息，我們可以計算料倉支撐腿承受的zui大壓強(qiáng)P：

其中：

zui大加載重量＝10000kg

支撐腿數(shù)量＝4個

支撐腿截面積＝（150mm+2X150mm）X4mm=1800mm²

因此可得支撐腿承受的zui大壓強(qiáng)P：

因為此料倉在室內(nèi)，加強(qiáng)筋N為1組，我們查精度表（見圖4），可得系統(tǒng)綜合精度為2.5％，符合現(xiàn)場實際使用需求。

圖4 直撐式料倉精度表

• 方案實施

我們采用4片L-Cell貼片式稱重傳感器，在料倉的每一個支腿上都安裝一片，安裝位置如圖5所示。安裝過程十分快捷簡便，僅需要20分鐘即可安裝玩一個L-Cell傳感器。

圖5 L-Cell傳感器安裝位置事宜

將4個L-Cell傳感器發(fā)出的高靈敏度壓差信號送入Kistler-Morse公司專門設(shè)計的重量變送器中，經(jīng)過濾波、發(fā)達(dá)、信號轉(zhuǎn)換的方式輸出為4～20ma信號，接入客戶的上位機(jī)系統(tǒng)中。我們在料倉空倉時候做了零點校準(zhǔn)，在加載5T原料的情況下做了加載點校準(zhǔn)。

• 安裝結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場實地測試，系統(tǒng)重量變化靈敏，線性較好，能夠準(zhǔn)確、迅速的反映現(xiàn)場料位實際情況，滿足了客戶的實際需要。工廠現(xiàn)場還有30多個料倉準(zhǔn)備在今年一并改造，使用這種貼片式料位測量方式。

無論您目前采用何種容器，L-Cell良好的通用性可以為您提供高性價比、易于安裝和維護(hù)、高度可靠的工業(yè)料位測量系統(tǒng)。