Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Rosemount 3D Solids Scanner pro sypké látky

Přístroje řady Rosemount 5708 3D Solids Scanner umožňují správně a přesně určit aktuální celkový objem téměř libovolné skladované sypké látky v silech o výšce až 70 m bez ohledu na prašnost prostředí.

 
Měřit množství sypké látky je vždy zajímavá úloha. Už jen zajistit spolehlivé měření polohy hladiny bývá složité, ale ani to, v důsledku zpravidla komplikovaného a nepravidelného povrchu sypkých látek, nemá dostatečnou vypovídací hodnotu, pokud jde o celkové skladované množství.
 
Schopnost určit správně a přesně objem dané látky je velmi důležitá pro řízení výroby a navazujících logistických operací, a má tudíž vždy přímý dopad na efektivitu a ziskovost výrobních a dodavatelských procesů. Určení objemu je dosud často založeno na nepřesných odhadech vycházejících z jednobodových měření, popř. na komplikovaných a pomalých ručních měřeních. Složitost měření a jeho nepříliš spolehlivé výsledky vedou k udržování zbytečně velkých zásob materiálu a také k nedostatečnému využívaní skladovacích kapacit.
 
Přístroje řady Rosemount 5708 3D Solids Scanner měří aktuální celkový objem skladované sypké látky na základě určení mnohabodové třírozměrné (3D) mapy povrchu skladovaného materiálu a současně také poskytují informaci o jeho maximální, minimální a průměrné výšce.
 

Nová metoda

Přístroje Rosemount 5708 3D Solids Scanner využívají k určení polohy hladiny materiálu nízkofrekvenční akustické vlny, jejichž předností je minimální útlum v prašném prostředí. K získání třírozměrné mapy povrchu je použit princip 3D fázového radaru, známý z letectví. Získaná mapa bodů povrchu materiálu je dále zpřesněna při použití fuzzy logiky s využitím rozměrů sila, sypných úhlů materiálů a pokročilého samoučícího se principu.
 
K měření je využíván akustický signál ve frekvenčním pásmu 2,3 až 7 kHz. Na obr. 1 je ukázáno, že útlum signálu vlivem prašnosti je v tomto pásmu minimální, a měření je tak na množství prachu v prostředí v podstatě nezávislé.
 
Akustický signál vydávaný anténou ve slyšitelném pásmu svým charakterem i intenzitou připomíná ptačí zpěv. Přestože z hlediska hlučnosti ani zdaleka nedosahuje hygienických limitů, dokáže zabránit usazovaní prachu na vnitřním povrchu zvukovodů a membránách akustických měničů (obr. 2).
 
Krátké impulzy akustického signálu různých frekvencí jsou střídavě vysílány třemi piezoměniči a směrovány příslušnými vlnovody k povrchu měřeného materiálu. Nerovnosti v členitém povrchu sypkých materiálů vytvářejí směs odrazů, které jsou přijímány současně všemi třemi měniči a zpracovávány v elektronice. Díky pokročilým metodám filtrace signálu jsou jednotlivé odrazy detekovány a zaznamenány do tabulky popisující měřený povrch. Vzdálenost od měniče je určena prostou časovou prodlevou mezi vyslaným a přijatým signálem, prostorový úhel je určován z časového rozdílu přijatého signálu mezi jednotlivými měniči.
 
Jeden přístroj Rosemount 3D Solids Scanner je, podle způsobu použití, schopen pokrýt svým signálem plochu do průměru sila až asi 12 m. K pokrytí větších prostor lze snadno použít několik skenerů, které jsou propojeny sběrnicí a společně vytvářejí prostorovou mapu povrchu pro výpočet objemu uloženého materiálu. Protože správná funkce zařízení a správnost i přesnost měření velmi významně závisejí na umístění jednotlivých skenerů v sile, je při vypracovávání návrhu měřicího systému třeba kontaktovat školeného specialistu firmy Emerson a také jeho zprovoznění svěřit kvalifikovanému servisu.
 

Srozumitelný výstup dat

Pro zpracování údajů ze skenerů a jejich vizualizaci je k dispozici software Rosemount 3DVision, který umožňuje snadno získat jak celkový přehled o skladovaném množství materiálu (obr. 3), tak i detailní pohled na stav v jednotlivých silech (obr. 4, obr. 5). V tomtéž softwaru lze také připravovat zprávy o stavu zásob jednotlivých materiálů v daných časech.
 

Uplatnění

Úlohy, ve kterých se skvěle uplatní technika 3D Solids Scanner od společnosti Rosemount, se vyskytují ve všech oblastech průmyslu, kde je třeba sledovat stav sypkého materiálu. Použitá metoda umožňuje měřit téměř libovolný sypký materiál s hustotou větší než 200 kg/m3 v silech s výškou až 70 m.
 
Milan Goldmann,
 
Obr. 1. Útlum akustického signálu v prašném prostředí v závislosti na frekvenci
Obr. 2. Fotografie vlnovodů (vlevo) a membrán senzorů (vpravo) ukazují, že aktivní části antény zůstávají díky samočisticí schopnosti akustického signálu funkční i ve velmi prašném prostředí
Obr. 3. Aktuální přehled stavu zásob v jednotlivých silech v softwaru 3DVision
Obr. 4. Detailní pohled do sila s vizualizací aktuálního povrchu materiálu
Obr. 5. Vizualize aktuálního stavu v sile o průměru 60 m