Датчик уровня угля в бункере

Автор: Дмитрий Слесарев Время прочтения: 15 мин.

Уровень угля контролируют, чтобы поддерживать необходимый запас, управлять загрузочным оборудованием и предотвращать переполнение или опустошение бункера. Ошибочные показания могут привести к остановке технологического процесса или работе оборудования без материала.

Условия внутри бункера постоянно меняются, поэтому способ измерения выбирают с учетом свойств угля, конструкции емкости и требуемой частоты контроля.

Какие факторы осложняют измерение уровня угля в бункере?

Как высокая запыленность влияет на работу уровнемеров?

Больше всего пыли образуется при падении угля с высоты во время загрузки. Плотная взвесь мелких частиц может ослаблять или рассеивать сигнал некоторых бесконтактных уровнемеров, а загрязнения постепенно оседают на чувствительных элементах прибора.

Поэтому датчик выбирают с учетом его устойчивости к запылению и устанавливают в стороне от загрузочного потока. Падающий уголь не должен мешать измерению или повреждать оборудование.

Почему насыпной конус и воронка мешают точному контролю?

При загрузке уголь образует насыпной конус: возле точки падения материала уровень выше, чем у стенок. Во время выгрузки над выпускным отверстием формируется воронка, а часть угля остается по краям.

Уровнемер показывает расстояние до поверхности только в одной точке. Поэтому место установки выбирают с учетом расположения загрузки и выгрузки, угла откоса и геометрии бункера. Для широких емкостей может потребоваться несколько точек контроля.

Форма поверхности угля при загрузке и выгрузке

Как влажность и размер фракции меняют условия измерения?

В бункере одновременно могут находиться угольная пыль, мелкая крошка и крупные куски. Такая смесь образует неровную поверхность с локальными выступами и провалами.

Влажный уголь слеживается, налипает на стенки, а при низкой температуре может смерзаться и образовывать своды. Поэтому при выборе уровнемера учитывают возможные изменения влажности, размера фракции и насыпной плотности.

Какие способы применяют для контроля уровня угля?

Выбор зависит от задачи. Для защиты от переполнения может быть достаточно одного сигнализатора, а для управления запасом топлива необходимо регулярно получать текущее значение уровня. При подборе учитывают высоту емкости, запыленность, форму насыпи, а также скорость загрузки и выгрузки.

Когда достаточно датчиков предельного уровня?

Датчики предельного уровня устанавливают в одной или нескольких фиксированных точках. При достижении углем заданной отметки прибор формирует дискретный сигнал, который можно использовать для включения сигнализации, остановки конвейера или запуска подачи материала.

Такой способ подходит для контроля минимального и максимального заполнения. Например, верхний датчик защищает бункер от переполнения, а нижний предупреждает о недостаточном запасе угля.

Однако сигнализатор не показывает, сколько материала находится между контрольными отметками. Если необходимо видеть изменение уровня, оценивать остаток угля или заранее планировать загрузку, требуется уровнемер.

В каких случаях используют бесконтактные уровнемеры?

Бесконтактные приборы определяют расстояние до угля без соприкосновения с материалом. К ним относятся ультразвуковые и радарные уровнемеры. Они не создают механической нагрузки на продукт и могут выдавать новое значение практически непрерывно.

Ультразвуковой датчик измеряет время прохождения звукового импульса до поверхности и обратно. На его работу могут влиять сильная запыленность, воздушные потоки, перепады температуры и сложный рельеф насыпи.

Радарные уровнемеры используют электромагнитный сигнал и, как правило, лучше работают в пыльной среде. Однако при выборе необходимо учитывать форму бункера, угол откоса угля, расположение загрузочного потока и наличие металлических конструкций, от которых могут возникать посторонние отражения.

Бесконтактный принцип особенно удобен, когда требуется частое обновление показаний. Для надежной работы прибор устанавливают в точке, которая достаточно точно отражает заполнение бункера. Загрузочный поток и внутренние конструкции не должны попадать в зону измерения.

Когда применяют лотовый уровнемер и как он работает?

Подробнее устройство и особенности применения таких приборов рассмотрены в статье «Лотовые уровнемеры для сыпучих материалов: точный контроль уровня без влияния среды».

Как проходит цикл измерения

После запуска груз опускается в бункер. Когда он касается поверхности угля, натяжение ленты или троса изменяется, и прибор фиксирует момент контакта с материалом.

Уровнемер рассчитывает расстояние по длине размотанной ленты или троса, после чего возвращает груз в исходное положение и передает результат в систему автоматизации. Продолжительность цикла зависит от расстояния до поверхности угля.

Почему лотовый уровнемер измеряет уровень периодически?

Лотовый уровнемер не контролирует поверхность угля непрерывно. После завершения цикла груз возвращается в верхнее положение, а на выходе сохраняется последнее измеренное значение.

Следующий запуск выполняется по расписанию или внешней команде. Интервал выбирают с учетом скорости поступления и расходования угля: чем быстрее меняется уровень, тем чаще проводят измерения.

От чего зависит точность измерения?

Лотовый уровнемер определяет расстояние до угля в одной точке. Поэтому результат зависит от места установки прибора, формы насыпи и расположения загрузочного и разгрузочного оборудования.

На результат также влияют форма и материал измерительного груза, размер фракции и состояние поверхности угля. В широком бункере или при неравномерной загрузке одной точки контроля может быть недостаточно.

Какой лотовый уровнемер подойдет для угольного бункера?

В серии представлены модели с диапазоном измерения до 20 и 30 м. Они работают от источника питания 24 В DC и передают показания по сигналу 4–20 мА или интерфейсу RS-485 с протоколом Modbus RTU. В зависимости от модификации доступны степень защиты IP65 или IP66, разные типы измерительного груза и противодавление для сильно запыленных емкостей.

Почему XSON-DES подходит для контроля угля?

XSON-DES определяет уровень по фактическому касанию груза с поверхностью угля, поэтому пылевая завеса практически не влияет на результат измерения. Лента изготовлена из нержавеющей стали, а механизм очистки удаляет с нее часть загрязнений при возвращении груза в исходное положение.

Для сильно запыленных бункеров предусмотрена модификация с противодавлением. Воздух подается в полость механизма и препятствует проникновению пыли внутрь прибора. Подачу воздуха можно организовать только на время измерительного цикла.

Внешний запуск и блокировка позволяют согласовать измерительные циклы с работой загрузочного оборудования.

Какой измерительный груз выбрать для угля?

XSON-DES выпускаются с грузами из оцинкованной и нержавеющей стали или полиамида.

Для большинства угольных бункеров предпочтителен металлический груз со штырьком. При соприкосновении с углем специальный стержень входит в верхний слой насыпи и уменьшает вероятность соскальзывания груза по наклонной поверхности.

Выбор исполнения груза зависит от условий в бункере:

Полиамидный груз доступен как специальный вариант, но для типового угольного бункера обычно выбирают металлическое исполнение. Окончательное решение зависит от фракции, влажности и формы насыпи.

Почему российское производство XSON-DES упрощает реализацию проекта?

Лотовые уровнемеры XSON-DES производятся в России. Поэтому можно напрямую согласовать исполнение прибора под конкретный угольный бункер – например, выбрать материал и форму измерительного груза, предусмотреть защиту механизма от пыли или учесть нестандартные условия монтажа. Локальное производство также упрощает техническую поддержку, обслуживание и поставку запасных частей. Это особенно важно для нестандартных проектов, где комплектацию уточняют на этапе проектирования или монтажа.

Срок отгрузки серийных исполнений составляет от 15 до 40 дней. Специальное исполнение изготавливается ориентировочно за 4–6 недель.

Декларация о соответствии требованиям ТР ТС 020/2011 подтверждает соответствие уровнемеров XSON требованиям технического регламента по электромагнитной совместимости.

Что учитывать при установке XSON-DES в угольном бункере?

Где лучше разместить уровнемер?

XSON-DES устанавливают вертикально в верхней части бункера. Точку монтажа выбирают с учетом формы насыпи и расположения загрузочного патрубка, чтобы показания достаточно точно отражали фактический запас угля.

Не рекомендуется размещать уровнемер непосредственно над местом падения материала. Поток угля может отклонить груз, засыпать его или создать дополнительную нагрузку на измерительную ленту. Кроме того, в зоне загрузки концентрация пыли обычно выше.

Для широкого бункера с сильно неравномерной поверхностью одной точки измерения может быть недостаточно. В таком случае рассматривают установку нескольких приборов или выбирают контрольную точку с учетом геометрии емкости и направления движения материала.

Почему груз должен двигаться по свободной траектории?

На всем пути от верхней части бункера до минимального контролируемого уровня груз не должен касаться стенок, ребер жесткости, растяжек, трубопроводов и других внутренних элементов. Зацепление может привести к ошибке измерения, повреждению ленты или остановке прибора.

Свободную траекторию проверяют еще на этапе проектирования. При этом учитывают не только пустой бункер, но и возможное смещение груза при контакте с наклонной поверхностью угля. Прибор устанавливают строго вертикально, чтобы груз опускался в заданную точку и не приближался к стенке.

Следует также учитывать оборудование, расположенное под бункером. На случай повреждения или обрыва измерительной ленты предусматривают защиту механизмов, которые могут оказаться в зоне падения груза.

Требования к установке лотового уровнемера в бункере

Как синхронизировать измерения с загрузкой бункера?

Во время подачи угля измерительный цикл блокируют. Падающий материал может отклонить груз, изменить натяжение ленты и исказить результат измерения.

Измерение запускают после остановки конвейера или другого загрузочного оборудования. Желательно предусмотреть небольшую задержку, чтобы уголь успел осесть и сформировать устойчивую поверхность.

XSON-DES можно запускать через заданные интервалы или по внешней команде системы управления. Такой режим позволяет проводить измерения в технологических паузах и исключает одновременную работу уровнемера и загрузочного оборудования.

Как передавать показания в систему автоматизации?

XSON-DES можно подключить к программируемому контроллеру, панели оператора или SCADA-системе. Для передачи результата измерения предусмотрены аналоговый сигнал 4–20 мА и цифровой интерфейс RS-485 с протоколом Modbus RTU.

Через систему автоматизации можно:

• отображать измеренный уровень угля;
• задавать периодичность запуска;
• блокировать измерение во время загрузки;
• формировать предупреждения о минимальном или максимальном уровне;
• использовать показания для управления конвейером, питателем и другим оборудованием;
• контролировать состояние измерительного цикла и ошибки прибора.

Способ подключения выбирают с учетом АСУ ТП. Сигнал 4–20 мА удобен для передачи текущего значения, а Modbus RTU позволяет получать дополнительные параметры и сведения о состоянии уровнемера. При необходимости специалисты «РусАвтоматизации» выполнят проектирование АСУ ТП с учетом логики загрузки, блокировок и сигнализации.

FAQ: ответы на частые вопросы о контроле уровня угля

Влияет ли угольная пыль на показания уровнемера?

Лотовый уровнемер фиксирует касание груза с поверхностью угля, поэтому пыль почти не влияет на результат. При сильной запыленности важны очистка ленты и защита механизма.

Можно ли измерять уровень влажного угля?

Да, но влажный уголь может слеживаться, налипать и образовывать своды. Поэтому показание уровня не всегда точно отражает фактический запас материала.

Как часто запускать измерительный цикл?

Частоту выбирают по скорости загрузки и расходования угля. Чем быстрее меняется уровень, тем короче должен быть интервал между измерениями.

Можно ли измерять уровень во время загрузки?

Не рекомендуется. Падающий уголь может отклонить или засыпать груз. Измерение лучше запускать после остановки загрузочного оборудования.

Когда нужно несколько точек измерения?

В широких бункерах и при неравномерной загрузке уровень в центре и у стенок может заметно отличаться. В таких случаях устанавливают несколько приборов.

Как часто обслуживать уровнемер?

Периодичность зависит от запыленности и частоты измерений. Проверяют состояние ленты, груза, очистного механизма и свободный ход груза.

Как подобрать датчик уровня для конкретного угольного бункера?

Чтобы учесть все условия эксплуатации и не ошибиться с принципом измерения, типом груза и местом установки, можно обратиться к инженерам «РусАвтоматизации». Специалисты помогут подобрать подходящий датчик уровня для конкретного бункера.

Скачать статью в формате PDF