Pomiar przepływu masy materiałów sypkich jest często kluczowy do osiągnięcia wysokiej sprawności wielu procesów. Zarówno w skali laboratoryjnej i pilotażowej, jak i przemysłowej niezbędne jest określenie przepływu masowego materiału w wielu węzłach produkcyjnych w celu ogólnej kontroli procesu, optymalizacji produkcji, a także ciągłego pomiaru wydajności.  W tym celu Comex wprowadził na rynek systemy pomiarowe MFX do precyzyjnego i niezawodnego pomiaru przepływu masy przeznaczone do materiałów sypkich o zmiennych własnościach.

dr Jacek Kołacz

Ograniczenia systemów pomiarowych
Obecnie istnieje wiele sposobów na pomiar masowego przepływu materiałów sypkich. W procesie precyzyjnego pomiaru przepływu tych materiałów bardzo często stosowane są systemy ważące, które oparte są m.in. na dokładnym pomiarze odcinkowej zawartości przenośnika taśmowego. W takim układzie krótki przenośnik taśmowy jest dokładnie wyważony i na jego końcowej części znajduje się mechanizm ważący. W momencie, gdy przez taki przenośnik transportowana jest określona masa materiału, układ ważący może określić jej wagę, a po uwzględnieniu stałej prędkości przesuwu taśmy można określić przepływ masowy na jednostkę czasu. Systemy takie mają jednak dużo wad. Przede wszystkim układ pomiarowy jest wrażliwy na wyzerowanie pomiaru w przypadku braku przepływu materiału przez urządzenie pomiarowe. Każde odchylenie od punktu zerowego będzie skutkować stałym błędem pomiarowym. Dodatkowo przyleganie materiału do elementów urządzenia pomiarowego będzie wpływać na końcowy wynik. W celu osiągniecia lepszej dokładności pomiaru system taki staje się bardzo skomplikowany i kosztowny, a mimo wszystko nadal nie zapewnia niezawodności, zwłaszcza w warunkach przemysłowych. Granica błędu pomiaru rzędu  < 1% jest często najlepszym wynikiem dla tego typu urządzeń, a bardzo dokładne systemy gwarantujące granice błędu poniżej 0,25% są wyjątkowo skomplikowane i kosztowne. Jednak metoda ta nie nadaje się do pomiaru przepływu masowego materiału o dużej zawartości drobnych cząstek, np. poniżej 40–50 µm. Wówczas materiał ten przesypuje się w sposób bardzo niekontrolowany i tworzy niestabilną warstwę materiału na taśmie przenośnika, co skutkuje dużymi błędami pomiaru oraz zanieczyszcza urządzenie pomiarowe.

RYS. 1 Zasada działania systemu MFX

System oparty na wadze przesypowej
Jednym z dokładniejszych systemów określających przepływ masowy jest układ ważący oparty na kontrolowanym pomiarze porcji materiału przepływającego przez urządzenie pomiarowe, które ogólnie jest nazywane wagą przesypową. Właśnie takie urządzenie (typoszereg MFX) oferowane jest przez Comex do zastosowań przy bardzo szerokim zakresie przepływów masowych oraz do materiałów o różnych własnościach fizycznych. Zasada działania tego urządzenia jest przedstawiona na RYS. 1. Generalnie układ pomiarowy składa się z systemu dwóch zaworów motylkowych, których działanie jest cykliczne. W momencie otwarcia górnego zaworu materiał wpadający do urządzenia zatrzymuje się na sekcji pomiarowej, na której końcu znajduje się drugi zawór w pozycji zamkniętej. W tym momencie następuje pomiar przyrostu masy w sekcji pomiarowej i w chwili osiągniecia zadanej wcześniej wartości górny zawór jest zamykany w celu zatrzymania napływu materiału. Następuje szybki pomiar masy już bez zakłóceń związanych z wpadającym świeżym materiałem i po tym czasie otwiera się zawór dolny w celu opróżnienia sekcji pomiarowej. Po opróżnieniu zawór dolny jest zamykany i następuje tarowanie sekcji pomiarowej w celu przejęcia kolejnej porcji materiału w następnym cyklu pomiarowym. Cykle otwarcia i ważenia porcji materiału mogą być automatycznie dostosowane do wielkości przepływu w celu osiągnięcia najlepszej dokładności pomiaru.

 
Główne zalety systemu pomiarowego
Opisywany system pomiarowy ma podstawową zaletę nad pozostałymi metodami – w postaci bardzo małej wrażliwości na własności fizyczne mierzonego materiału. Jeżeli nastąpi efekt przylegania porcji materiału do ścianek sekcji pomiarowej, nie jest to bardzo problematyczne, ponieważ w kolejnym cyklu pomiarowym nastąpi korekta tego błędu i w efekcie kilku cykli pomiar wróci do normy. Dodatkowo elektroniczne czujniki wagowe (celki), które precyzyjnie określają wagę sekcji pomiarowej w każdym cyklu, są wykorzystywane tylko do pomiaru przyrostu masy, niezależnie od wartości początkowej. Wówczas efekt nieprawidłowego tarowania, który często ma miejsce w warunkach przemysłowych, jest całkowicie nieistotny.
 
Nowatorskie rozwiązania
Pomiar przepływu masy przy pomocy wag przesypowych jest znany w przemyśle od wielu lat. Jednak nowym rozwiązaniem w opisywanym urządzeniu MFX firmy Comex jest precyzyjne uszczelnienie sekcji pomiarowej. Jest to kluczowy element, który może wpłynąć na dokładność pomiaru przy każdym cyklu pracy urządzenia, co po kilkudziesięciu pomiarach kumuluje się do znacznych wartości błędu pomiarowego. Zastosowanie bezkontaktowego uszczelnienia pneumatycznego pozwoliło na uzyskanie wyjątkowo precyzyjnego pomiaru wagi każdej mierzonej porcji materiału.
   Dodatkowo zastosowane są powszechnie dostępne komponenty automatyki przemysłowej, takie jak zawory czy siłowniki, co pozwala na szybkie serwisowanie urządzenia oraz sprawia, że całkowity koszt systemu pomiarowego jest konkurencyjny w stosunku do alternatywnych metod.
 
FOT. 1 System MFX zastosowany do drobnego materiału
 
Zastosowania przemysłowe
Wspomniany system pomiarowy został przetestowany w warunkach przemysłowych (RYS. 2), w których mierzony materiał był bardzo drobny (poniżej 10 µm) i niestabilny pod względem płynności przepływu oraz często tworzył aglomeraty podczas transportu w urządzeniach przenośnikowych. System pomiarowy MFX precyzyjnie mierzył przepływ masowy tego materiału przez okres ok. 2 lat pracy, nie wymagał w tym czasie konserwacji i dostarczał wyniki pomiarowe o podobnej dokładności, w których wartość błędu pomiaru była poniżej 0,1% przy wydajności 1–5 t/h.
 
Możliwe konfiguracje systemu pomiarowego
Wspomniany system może być przystosowany do wielu zakresów pomiarowych – od 0–1 t/h do 0–20 t/h. Do większych przepływów niezbędne jest zastosowanie specjalistycznych zaworów, a cały układ pomiarowy jest indywidualnie projektowany do konkretnej aplikacji. System pomiarowy może również być dostosowany do różnych ciśnień panujących w rurociągach lub kanałach podających i odbierających. Możliwe jest dostosowanie układu pomiarowego do pełnej próżni (-1 bar) oraz nadciśnienia wynoszącego +1 bar. W wyjątkowych konfiguracjach jest możliwe dostosowanie układu do pracy przy ciśnieniach do 10 bar. Daje to bardzo duże możliwości zastosowania w wielu gałęziach przemysłu. Więcej informacji na temat systemów pomiarowych MFX oraz innych produktów firmy Comex znajduje się na stronie producenta: www.comex-group.com

Nowy numer

  1. Temat numeru: POMIARY, NAPĘDY, AUTOMATYKA, PNEUMATYKA

    03/2024 (103)
  2. Temat numeru: SUROWCE SKALNE, PRZEMYSŁ CEMENTOWO-WAPIENNICZY

    02/2024 (102)

  3. Temat numeru: FILTRACJA, ODPYLANIE, ATEX, BHP

    01/2024 (101)

  4. Temat numeru: TRANSPORT I LOGISTYKA

    07/2023 (100)
  5. Temat numeru: MAGAZYNOWANIE I LOGISTYKA

    06/2023 (99)

  6. Temat numeru: ATEX, BHP, UTRZYMANIE RUCHU

    05/2023 (98)

  7. Temat numeru: WAŻENIE I DOZOWANIE MATERIAŁÓW SYPKICH

    04/2023 (97)

  8. Temat numeru: KRUSZYWA, CEMENT, WAPNO

    03/2023 (96)

  9. Temat numeru: ODPYLANIE, ATEX, BHP

    02/2023 (95)
  10. Temat numeru: POMIARY, AUTOMATYKA, NAPĘDY

    01/2023 (94)
  11. Temat numeru: TRANSPORT I LOGISTKA

    07/2022 (93)

  12. Temat numeru: MAGAZYNOWANIE  I APARATURA POMIAROWA

    06/2022 (92)
  13. Temat numeru: ATEX, BHP, UTRZYMANIE RUCHU

    05/2022 (91)
  14. Temat numeru: TWORZYWA SZTUCZNE, KOMPOZYTY

    04/2022 (90)
  15. Temat numeru: KRUSZYWA,CEMENT, WAPNO

  16. 03/2022 (89)

  17. Temat numeru: AUTOMATYKA, POMIARY, NAPĘDY

    02/2022 (88)
  18. Temat numeru: FILTRACJA, ODPYLANIE, ATEX, BHP

    01/2022 (87)

  19. Temat numeru: TRANSPORT I LOGISTYKA

    07/2021 (86)

  20. Temat numeru: MAGAZYNOWANIE I LOGISTYKA

    06/2021 (85)

  21. Temat numeru: UTRZYMANIE RUCHU, ATEX, BHP

    05/2021 (84)

  22. Temat numeru: RYNEK KRUSZYW, WAPNO, CEMENT

    04/2021 (83)
  23. Temat numeru: TWORZYWA SZTUCZNE, KOMPOZYTY

    03/2021 (82)
  24. Temat numeru:AUTOMATYZACJA, BADANIA I POMIARY

    02/2021 (81)
  25. Temat numeru:ODPYLANIE, ODKURZANIE, ATEX, BHP

    01/2021 (80)
  26. Temat numeru:TRANSPORT I LOGISTYKA 

    07/2020 (79)
  27. Temat numeru: LOGISTYKA I MAGAZYNOWANIE

    06/2020 (78)
  28. Temat numeru: UTRZYMANIE RUCHU, ATEX, BHP

    05/2020 (77)
  29. Temat numeru: Plastiki, kompozyty, przemysł chemiczny

    04/2020 (76)
  30. Temat numeru:RYNEK KRUSZYW, WAPNO, CEMENT

    03/2020 (75)
  31. Temat numeru:AUTOMATYKA, NAPĘDY, POMIARY

    02/2020 (74)
  32. Temat numeru: FILTRACJA, ODPYLANIE, ATEX, BHP

    01/2020 (73)
  33. Temat numeru: TRANSPORT MATERIAŁÓW SYPKICH

    07/2019 (72)
  34. Temat numeru: MAGAZYNOWANIE I LOGISTYKA

    06/2019 (71)
  35. Temat numeru: UTRZYMANIE RUCHU, ATEX, BHP

    05/2019 (70)
  36. Temat numeru: Tworzywa sztuczne i kompozyty

    04/2019 (69)
  37. Temat numeru: Rynek kruszyw -rozwiązania dla branży

    03/2019 (68)
  38. Temat numeru: AUTOMATYKA, PNEUMATYKA, POMIARY

    02/2019 (67)
  39. Temat numeru: FILTRACJA, ODPYLANIE, ATEX, BHP

    01/2019 (66)
  40. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2018 (65)
  41. Temat numeru: Magazynowanie i logistyka materiałów sypkich

    06/2018 (64)
  42. Temat numeru: Utrzymanie ruchu

    05/2018 (63)
  43. Temat numeru: Kompozyty i tworzywa sztuczne, ważenie, dozowanie

    04/2018 (62)
  44. Temat numeru: Rozwiązania dla branży kruszyw

    03/2018 (61)
  45. Temat numeru: Automatyka i pomiary

    02/2018 (60)
  46. Temat numeru: Filtracja, odpylanie, ATEX, BHP

    01/2018 (59)
  47. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2017 (58)
  48. Temat numeru: Logistyka i magazynowanie materiałów sypkich

    06/2017 (57)
  49. Temat numeru: Górnictwo,energetyka.ATEX

    05/2017 (56)
  50. Temat numeru: Rynek tworzyw sztucznych i kompozytów

    04/2017 (55)
  51. Temat numeru: Rozwiązania dla branży kruszywowej

    03/2017 (54)
  52. Temat numeru: Automatyka, pomiary

    02/2017 (53)
  53. Temat numeru: Filtracja,odpylanie,odkurzanie,BHP, ATEX

    01/2017 (52)
  54. Temat numeru: Transport  materiałów sypkich

    07/2016 (51)
  55. Temat numeru: Magazynowanie materiałów sypkich

    06/2016 (50)
  56. Temat numeru: Zabezpieczenia przeciwwybuchowe

    05/2016 (49)
  57. Temat numeru: Wagi.Dozowniki

    04/2016 (48)
  58. Temat numeru: Kruszenie.Mielenie.Granulowanie

    03/2016 (47)
  59. Temat numeru: Filtracja.odpylanie.BHP

    02/2016 (46)
  60. Temat numeru: Automatyka i pomiary 

    01/2016 (45)
  61. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2015 (44)
  62. Temat numeru: Magazynowanie materiałów sypkich

    06/2015 (43)
  63. Temat numeru: Bezpieczeństwo procesowe i zabezpieczenia ATEX

    05/2015 (42)
  64. Temat numeru: Kruszenie, mielenie, mieszanie

    04/2015 (41)
  65. Temat numeru: Sita,przesiewacze,separatory

    03/2015 (40)
  66. Temat numeru: Automatyka i pomiary

    02/2015 (39)
  67. Temat numeru: Odkurzanie, odpylanie, BHP, Atex

    01/2015 (38)
  68. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2014 (37)
  69. Temat numeru: Opakowania w przemyśle materiałów sypkich

    06/2014 (36)
  70. Temat numeru: Silosy i magazyny na materiały sypkie

    05/2014 (35)
  71. Temat numeru: Systemy dozujące, ważące i pakujące

    04/2014 (34)
  72. Temat numeru: Filtracja,odpylanie,odkurzanie

    03/2014 (33)
  73. Temat numeru: Automatyka i aparatura kontrolno-pomiarowa

    02/2014 (32)
  74. Temat numeru: Sita, przesiewacze i separatory przemysłowe

    01/2014 (31)
  75. Temat numeru: Rozdrabnianie i granulowanie

    06/2013 (30)
  76. Temat numeru: Przemysł wydobywczy surowców energetycznych

    05/2013 (29)
  77. Temat numeru: Silosy do zastosowań przemysłowych

    04/2013 (28)
  78. Temat numeru: Sytuacja na rynku kruszyw

    03/2013 (27)
  79. Temat numeru: Aparatura pomiarowa w aplikacjach wysokotemperaturowych

    02/2013 (26)
  80. Temat numeru: Polski rynek cementu i betonu

    01/2013 (25)
  81. Temat numeru: Postęp techniczny w konstrukcji młynów

    06/2012 (24)
  82. Temat numeru: Konstrukcje silosów aluminiowych

    05/2012 (23)
  83. Temat numeru: Europejski rynek tworzyw sztucznych

    04/2012 (22)
  84. Temat numeru: Zmiany technologiczne w produkcji kruszyw

    03/2012 (21)
  85. Temat numeru: Automatyzacja procesów

    02/2012 (20)
  86. Temat numeru: Polski rynek targowy

    Rozmowa z dr. inż hab. Lidią Gawlik zastepcą dyrektora IGSMiE 
    01/2012 (19)
  87. Temat numeru: Nauka dla przemysłu

    Rozmowa z dr. inż Szymonem Modrzejewskim
    06/2011 (18)
  88. Temat numeru: Nowoczesne technologie górnicze

    Węgiel polskie bogactwo narodowe
    05/2011 (17)
  89. Temat numeru: Transport, logistyka i magazynowanie

    03-04/2011 (16)
  90. Temat numeru: Automatyzacja procesów

    Innowacyjny mechatroniczny system manipulacyjny
    02/2011 (15)
  91. Temat numeru: Rynek kruszyw w Polsce

    Recykling gruzu powyburzeniowego
    01/2011 (14)
  92. Temat numeru: Przemyslowe systemy ważąco-dozujące 05-06/2010 (13)
  93. Temat numeru: Magazynowanie sypkich produktów spożywczych 04/2010 (12)
  94. Temat numeru: Transport pneumatyczny materiałów sypkich 03/2010 (11)
  95. Temat numeru: Rynek cementu w polsce 02/2010 (10)
  96. Temat numeru: Krajowy rynek automatyki przemyslowej 01/2010 (9)