Система непрерывного измерения влажности Litronic FMS II.

Измерение влажности готового продукта, сырья или полупродукта является важной функцией при контроле качества и управлении технологическим процессом.

Непрерывное измерение влажности позволяет сократить время контроля и повысить достоверность получаемых результатов, исключая затраты на отбор проб и выполнение лабораторного анализа и снижая затраты на входной контроль сырья и выходной контроль готового продукта. Организация контура непрерывного измерения влажности  в АСУТП повышает производительность производства (выход конечного продукта), качество управления, энергоэффективность технологического процесса.

Влажность характеризует содержание воды в сыпучих материалах, суспензиях и жидких средах. Влажность материалов зависит от относительной влажности и температуры окружающей среды, от природы вещества, а в твёрдых телах, кроме того, от степени измельчённости или пористости, точнее, от общего размера внутренних и внешних поверхностей тела.

Влажность материала может быть распределена неравномерно по объему или поверхности. Влажность может изменяться либо добавлением влаги, либо путем сушки. Она влияет на текучесть, вязкость, плотность, твердость и многие другие параметры.Равномерно распределенная влажность в материале имеет большое значение для многих технологических процессов. Скорость изменения влажности под действием внешних сил является важным регулируемым параметром.

Единицы измерения и особенности определения понятия влажность

Влажность материала обычно понимается как доля воды в общей массе влажного вещества (массовая влажность) или его объёма (объёмная влажность).

Влагосодержание материала или абсолютная влажность определяется количеством воды в единице массы сухой части материала. Эту величину не всегда можно точно измерить, так как в ряде случаев невозможно удалить всю неконституционную воду и взвесить материал до и после этой операции.

Практически реализуемым способом контроля влажности является величина относительной влажности, которая определяет содержание влаги относительно максимального количества влаги, которое может содержаться в веществе в состоянии термодинамического равновесия, и измеряется в процентах от максимально возможного уровня влажности.

Система непрерывного измерения влажности Litronic FMS II позволяет контролировать влажность в потоке готового продукта или сырья (щепа, опилки, стружка, пеллеты, шелуха, пульпа, фанера, картон), суспензий, ГСМ.

Ключевым элементом системы является преобразователь влажности или планарный датчик Р30 (рис.1)

Рис.1. Датчик влажности 

Датчик устанавливается с помощью зажимного фланца в емкость, на скользящий башмак на конвейерную ленту, дозирующий стол или в стенку наклонного лотка подачи материала (рис.2). Датчик имеет износостойкое покрытие (оксид циркония), что позволяет использовать его для измерения влажности абразивных материалов.

Принцип действия датчика основан на диэлькометрическом методе анализа влажности или диэлектрической проницаемости материалов.

Диэлектрическая проницаемость воды r=80, что на порядок превышает аналогичный параметр других материалов. Например, диэлектрическая проницаемость песка колеблется между значениями 3 и 4. Чем больше в материале влаги, тем ближе значение диэлектрической проницаемости материала к значению 80

Рис.2. Монтаж датчика влажности 

Близость измеренного значения данного параметра к диэлектрической проницаемости воды позволяет измерить относительную влажность контролируемого материала.

Датчик использует высокочастотное (микроволновое) излучение для возбуждения колебаний молекул контролируемого материала (рис.3):

Рис.3. Поле возбуждения 

Датчик использует высокочастотное (микроволновое) излучение для возбуждения колебаний молекул контролируемого материала (рис.3). В зависимости от диэлектрической проницаемости материала рассеивание энергии в измерительном контуре изменяется, что позволяет установить соответствие между диэлектрической проницаемостью материала и воды и, соответственно, определить относительную влажность.

При измерении влажности в зависимости от материала и его характеристик глубина проникновения сигнала составляет 100-150 мм. При этом измеряется общая влажность продукта, то есть как влажность внутри исследуемого материала, так и поверхностная влажность (в отличие от оптических систем измерения, которые измеряют влажность поверхности).

Датчики Р30 отличаются высокой чувствительностью, обеспечивая относительную погрешность измерения  0,05% в диапазоне относительной влажности 0 –100%.

Для измерения влажности на потоке сыпучих материалов, движущихся на широкой ленте конвейера, датчики могут устанавливаться на штанге над различными участками потока, чтобы измерить распределение влажности в потоке материала.

Работа датчика не оказывает отрицательного воздействия на окружающую среду, удовлетворяет требованиям электромагнитной совместимости, не требует обслуживания и применения источников радиоактивного излучения.

Датчики системы непрерывного контроля влажности  Litronic FMS II являются интеллектуальными микропроцессорными устройствами, что обеспечивает системе ряд преимуществ (рис.4):

• Калибровка датчиков может выполняться по месту эксплуатации путем использования лабораторных значений влажности, соответствующих текущему измерению, и записи соответствующей кривой в память датчика. Датчик может хранить до 5 калибровочных кривых, что позволяет оперативно вести корректировку в процессе измерения при изменении типа среды или его плотности
• Датчик влажности имеет дополнительный встроенный датчик температуры, что позволяет выполнять коррекцию влажности по температуре и иметь канал измерения температуры.
• До 16 датчиков могут быть подключены к единому центральному блоку по двухпроводной шине.
• Центральный блок системы имеет развитые интерфейсы для включения в распределенную структуру АСУТП
• Центральный блок имеет 16 аналоговых выходов (4-20 мА (0-10В) по каждому каналу измерения влажности) для организации локальных контуров управления АСУТП или систем автоматического мониторинга технологического процесса
• Центральный блок системы имеет релейные выходы по каждому измерительному каналу влажности для организации аварийно-предупредительной сигнализации
• Программное обеспечение системы позволяет отображать, протоколировать, архивировать значения влажности, анализировать тренды, конфигурировать систему измерения и калибровать каждый датчик отдельно.

Система определяет влажность в режиме реального времени.

Имея информацию в реальном времени можно оперативно контролировать и регулировать технологический процесс, обеспечивая требуемую консистенцию смеси, воспроизводимость рецептуры, равномерную плотность полотна, инвариантность управления на технологических переделах от колебаний влажности сырья на входе.

Система непрерывного контроля влажности  Litronic FMS II широко используется в различных отраслях промышленности.

Отличительными особенностями системы являются:

• Высокая разрешающая способность
• Высокая точность и повторяемость измерений
• Практически полный диапазон измерения 0-100%
• Калибровка по месту эксплуатации
• Безопасность эксплуатации
• Многосенсорное размещение датчиков
• Развитое программное обеспечение конфигурирования и контроля
• Развитые средства связи АСУТП
• Изготовление датчиков в взрывозащищенном исполнении
• Изготовление аксессуаров для монтажа для конкретных условий применения

Первоначально система непрерывного контроля влажности Litronic была разработана компанией Liebherr для АСУТП бетосмесительными установками. В дальнейшем и датчик, и система были развиты для измерения влажности сыпучих материалов, суспензий, горюче-смазочных материалов, лекарственных препаратов, пищевых продуктов и многих других приложений.

Система Litronic поставляется в Российскую Федерацию ООО «АППЭК-Сервис», обеспечивая спецификацию системы, шеф-монтаж, пуско-наладочные работы и подготовку обслуживающего персонала.