Niezawodny pomiar poziomu w proszku PVC – nawet w warunkach zapylenia i zamarzania

Proszek PVC jest jednym z najtrudniejszych materiałów sypkich w przemyśle chemicznym. Jest drobny, bardzo pylisty, naładowany elektrostatycznie i ma niską stałą dielektryczną (wartość DK) od 1,6 do 2,0, co wymaga zastosowania wysokowydajnej technologii pomiaru poziomu.

W tym studium przypadku operator zakładu z Europy Wschodniej poszukiwał niezawodnego rozwiązania do ciągłego i punktowego pomiaru poziomu w istniejącym zakładzie. Rozwiązanie musiało spełniać wymagania ATEX i wytrzymywać lokalne wpływy środowiskowe w długim okresie.

Szczególnie zimą często występują silne mrozy, lód i śnieg. W takich warunkach czujniki muszą działać dokładnie, być wytrzymałe mechanicznie i odporne na ekstremalne temperatury. Ze względów bezpieczeństwa konieczne było również zminimalizowanie prac konserwacyjnych, zwłaszcza na moście nad silosami.

Konieczne było zatem zastosowanie niezawodnych, niewymagających konserwacji rozwiązań pomiarowych, nawet w trudnych warunkach środowiskowych i procesowych. Aby znaleźć najlepsze rozwiązanie dla tego zastosowania, w ścisłej współpracy z operatorem przeprowadzono wieloetapowe testy.

Przed przeanalizowaniem poszczególnych zadań pomiarowych warto rozważyć ogólne warunki brzegowe tego zastosowania:

• bardzo drobny, czasami fluidyzowany materiał sypki o niskiej stałej dielektrycznej (wartość DK).
• duże wytwarzanie pyłu w wysokich, wąskich silosach
• gromadzenie się materiału i ładunki elektrostatyczne
• Strefy ATEX 20 i 21
• Całoroczna eksploatacja z instalacją na dachu silosu, uwzględniająca wahania temperatury, mróz i śnieg. 

Sposób, w jaki można skutecznie sprostać tym wyzwaniom w praktyce, pokazują dwa konkretne zadania pomiarowe w ramach tej samej aplikacji.

Zadanie pomiarowe 1
Ciągły pomiar poziomu proszku PVC 

Sytuacja wyjściowa: W silosach stalowych o wysokości 22 metrów stosowano wcześniej czujniki radarowe innego producenta. W praktyce dawały one jednak zmienne i niewiarygodne wyniki pomiarów. Prawdopodobną przyczyną była bardzo niska stała dielektryczna (wartość DK) proszku PVC, która w połączeniu z zapylonym otoczeniem powodowała niewystarczające odbicie radarowe.

W związku z tym potrzebny był czujnik niewymagający konserwacji, który zapewniłby stabilne i wiarygodne wyniki pomiarów nawet w tych warunkach.

Rozwiązanie: NivoBob® NB 3200 w wersji z taśmą

Indywidualnie konfigurowany obrotowy przełącznik poziomu łopatkowego i elektromechaniczny system partii zapewniają niezawodny pomiar poziomu i ochronę przed przepełnieniem

Elektromechaniczny system pomiarowy służy do ciągłego pomiaru poziomu w silosach magazynowych zawierających różnorodne materiały sypkie. Jego prosta i solidna zasada działania sprawdziła się w praktyce jako wysoce niezawodna, zwłaszcza w przypadku materiałów sypkich o niskiej stałej dielektrycznej (wartości DK).

Ciężarek pomiarowy opuszcza się na taśmie do powierzchni materiału, a następnie wraca do górnej pozycji końcowej. Zmierzone długość taśmy wskazuje poziom i jest wysyłana jako sygnał analogowy. Dostępne są również interfejsy Modbus i Profibus.

Kluczowym czynnikiem w tym zastosowaniu jest zintegrowany czyszczarka taśmy. Po każdym pomiarze skutecznie usuwa ona pył PVC z taśmy pomiarowej. Zapobiega to przedostawaniu się pyłu do komory mechanicznej, co w znacznym stopniu pozwala uniknąć zanieczyszczenia.

Chociaż komory mechaniczna i elektroniczna urządzenia NivoBob®są hermetycznie oddzielone, zespół taśmy prowadzący do komory mechanicznej nie jest hermetycznie zamknięty. Ze względu na wysoce upłynniony materiał i nadciśnienie, które może wystąpić w określonych warunkach procesowych podczas napełniania, wykorzystano istniejące przyłącze sprężonego powietrza. Okazjonalne przedmuchiwanie komory mechanicznej powietrzem nym zapewnia dodatkową ochronę i gwarantuje długotrwałą, niezawodną pracę.

Dodatkowe bezpieczeństwo zapewnia zintegrowana grzałka, która chroni komory obudowy przed wilgocią spowodowaną kondensacją i ryzykiem zamarzania.

Wynik: Stabilne i powtarzalne wartości poziomu bez konieczności konserwacji, nawet w zapylonych atmosferach, z nagromadzeniem materiału i sypkimi materiałami o niskich wartościach DK.

Dlaczego NB 3200 wyróżnia się w tym zastosowaniu:

• niezawodny pomiar w zapylonym otoczeniu, przy gromadzeniu się materiału i niskiej stałej dielektrycznej (wartość DK)
• wersja taśmowa do zakresów pomiarowych do 40 m (≈ 131 ft)
• Certyfikat ATEX II dla strefy 20/21
• Kołnierz DN100 PN16 – szybka wymiana bez konieczności modyfikacji instalacji
• Ciężarek pomiarowy z PVC z kolcami, szczególnie odpowiedni do drobnych materiałów sypkich
• zintegrowana grzałka obudowy do temperatury −40 °C (−40 °F)
• wersja przeznaczona do zwiększonego nadciśnienia procesowego

NivoBob^® NB 3200 w wersji z taśmą 

Zadanie pomiarowe 2
Wykrywanie poziomu punktowego / ochrona przed przepełnieniem

Sytuacja wyjściowa

W celu ochrony przed przepełnieniem operator stosował dotychczas wibracyjne czujniki poziomu widłowe innego producenta. Jednak podczas codziennej eksploatacji pojawił się powtarzający się problem:

• drobny proszek PVC często prowadzi do znacznego gromadzenia się materiału
• słabe właściwości przepływowe
• miesięczne interwały czyszczenia, ponieważ zablokowane widelce wibracyjne nie dostarczały już wiarygodnych sygnałów
• czyszczenie było szczególnie czasochłonne ze względu na położenie czujnika na moście silosu
• konserwacja w okresie zimowym była dodatkowo utrudniona przez niskie temperatury, śnieg i lód

Konieczne było zatem zastosowanie czujnika poziomu punktowego, który działałby niezawodnie nawet przy gromadzeniu się materiału i eliminował konieczność regularnego czyszczenia.

Rozwiązanie: Rotonivo® RN 3002 z rurką przedłużającą

Obrotowy przełącznik poziomu łopatkowego RN 3002 z rurką przedłużającą jest stosowany głównie jako czujnik pełnego napełnienia w zbiornikach magazynowych i procesowych. Na jego zasadę działania nie ma wpływu tworzenie się pyłu i gromadzenie się materiału, dzięki czemu idealnie nadaje się do stosowania z proszkiem PVC.

Aby uzyskać optymalne ustawienie obrotowego przełącznika poziomu łopatkowego, w fazie testowej zastosowano dodatkową tuleję ślizgową w celu dostosowania wysokości montażu i ustalenia idealnej głębokości instalacji. Umożliwiło to dostosowanie rury przedłużającej do geometrii silosu, zapewniając precyzyjne ustawienie punktu przełączania w wymaganym miejscu.

Dzięki regulowanej czułości łopatki obrotowej czujnik można było precyzyjnie dopasować do właściwości trudnego w obróbce proszku PVC w obszarze stożka materiałowego, co pozwoliło niezawodnie zapobiegać przepełnieniu.Łopatka obrotowa i rura przedłużająca są wykonane ze stali nierdzewnej, co zapewnia długotrwałą ochronę przed ścieraniem proszku PVC. Nawet po długim okresie użytkowania czujnik pozostaje stabilny mechanicznie i niezawodny.

Dlaczego RN 3002 jest lepszy w tym zastosowaniu

W przeciwieństwie do widełek wibracyjnych, łopatka obrotowa pozostaje w pełni sprawna, nawet gdy materiał przykleja się do łopatki. Unika się w ten sposób zatorów, co eliminuje konieczność regularnego czyszczenia. Ponadto trwała konstrukcja ze stali nierdzewnej zapobiega wpływowi ścierania proszku PVC na działanie lub żywotność czujnika.

Rotonivo^® RN 3002 z indywidualnie regulowaną rurką przedłużającą do 4000 mm dla precyzyjnego określenia punktu przełączania

Najważniejsze cechy indywidualnie konfigurowanego obrotowego czujnika poziomu łopatkowego:

• dwustronna składana łopatka do ograniczonych połączeń procesowych i materiałów o niskiej gęstości nasypowej
• pionowa rura przedłużająca i ramię nośne wykonane ze stali nierdzewnej
• długość przedłużenia 2800 mm (≈ 110 cali) – możliwe przedłużenie do 4000 mm (≈ 157 cali / 13,1 stopy)
• Dodatkowe łożysko na końcu rury dla zwiększenia stabilności mechanicznej
• Certyfikat ATEX dla strefy 20/21
• nadciśnienie procesowe do 5 barów (≈ 73 psi)
• G 1 ½" gwintowane połączenie ze stali nierdzewnej – do łatwej modernizacji istniejących instalacji
• zintegrowana grzałka obudowy do temperatury −40 °C (−40 °F)

Cechy funkcjonalne:

• regulowana czułość dostosowana do właściwości materiału
• regulowane opóźnienie wyjścia sygnału
• możliwość wyboru logiki przełączania (Fail Safe High / Fail Safe Low)
• regulacja wysokości dla zmiennej głębokości montażu
• monitorowanie obrotów

Wynik: Niezawodna ochrona przed przepełnieniem, która nie wymaga comiesięcznego czyszczenia ani ryzykownej konserwacji podczas eksploatacji w okresie zimowym.  

„Przez cały okres testów – i później – czujniki mierzyły z bardzo dużą dokładnością. Wartości pomiarowe były ściśle monitorowane podczas napełniania i opróżniania oraz kilkakrotnie weryfikowane ręcznie. Wszystkie pomiary były dokładnie zgodne. Problemy, z którymi mieliśmy do czynienia w przeszłości, nie wystąpiły ponownie. Do tego zastosowania są to najlepsze urządzenia, jakich mogliśmy użyć"  – potwierdził operator zakładu.

Wniosek: 

Proszek PVC wymaga technologii pomiarowej, która pozostaje stabilna nawet w rzeczywistych warunkach procesowych i środowiskowych. Dzięki zastosowaniu NivoBob^® NB 3200 do ciągłego pomiaru poziomu i Rotonivo^® RN 3002 do wykrywania poziomu punktowego, operator może polegać na sprawdzonych, solidnych rozwiązaniach, które niezawodnie radzą sobie z pyłem, gromadzeniem się materiału, szronem i wymaganiami ATEX.

Rezultat: stabilne działanie procesu, wysokie zaufanie do wartości pomiarowych i znaczna oszczędność czasu dzięki wyeliminowaniu regularnych prac konserwacyjnych.

UWT. LEVEL. UP TO THE MAX.

Most silosowy z urządzeniami do napełniania i odpowietrzania oraz czujnikami monitorującymi poziom

Odkryj więcej zastosowań w przemyśle chemicznym

Niezależnie od tego, czy jest to magazynowanie, dozowanie czy przeróbka kwasów, zasad, rozpuszczalników, proszków lub granulatów – od podstawowych chemikaliów po produkty specjalistyczne: czujniki UWT zapewniają stabilne i niezawodne procesy w zastosowaniach chemicznych.

Wszystkie rozwiązania można znaleźć w naszej broszurze branżowej: