Шламы встречаются во многих отраслях производства, и измерение расходов шламов часто является сложной задачей из-за различных причин, включая постоянные изменения размера и объема включенных твердых веществ, изменчивую плотность, ламинарный поток и часто необходимую высокую скорость для поддержания включенных твердых веществ в растворе.
Общие приложения и вызовы измерения шлама
Некоторые общие приложения и вызовы измерения шлама включают:
Целлюлозно-бумажное производство с типичной консистенцией твердых веществ 3,6% на входе бумажного стана в сульфатном процессе, который является наиболее распространенным для производства химической массы, так как он также производит более прочную массу, чем механический процесс производства массы.
Металлургия и горное дело с содержанием твердых веществ от 5% до 8% во многих потоках, включая высокое содержание твердых веществ более 50% в линиях отвальных хвостов медного концентратора.
Химическое введение для нефти и газа и нефтехимии, где реакции добавляют шум к потоковому сигналу.
Приложения гидроразрыва требуют точности 0,25% смесей воды и песка, подаваемых в скважину, для снижения проблем с скважиной.
Обработка воды и сточных вод соли, где высокая проводимость соли, в сочетании с примерно 10% твердых веществ, генерирует высокую изменчивость в измерении потока.
К счастью, большинство шламов на водной основе, что делает их отлично подходящими для бесконтактного измерения потока с использованием магнитных расходомеров или магметров. Эта технология измерения одна из немногих, способных измерять поток в турбулентных и ламинарных потоках.
Магметры состоят из передатчика и датчика, которые вместе измеряют поток. Датчик магметра устанавливается в линию и измеряет индуцированное напряжение, генерируемое жидкостью при прохождении через трубу. Передатчик берет напряжение, сгенерированное датчиком, преобразует его в измерение потока и передает это измерение потока в хост-систему.
Независимо от того, измеряется ли поток из целлюлозной массы, солей или горной руды с использованием магметров, включая те, у которых есть пластина для защиты облицовки и электродов счетчика, частицы в потоках шлама могут привести к нестабильным показаниям. Эти и другие проблемы могут быть решены путем тщательного выбора подходящего магметра для каждого приложения.
Управление нестабильными сигналами в измерении потока шлама
Нестабильные и неточные показания магметра часто возникают из-за включенных в жидкость мусора, влияющих на электродные датчики и вызывающих милливольтные скачки, которые затем интерпретируются как скачки потока. Стеклопластик часто используется в бринных или химических службах, и он имеет тенденцию создавать много статического тока в приложении, что, как и проблема удара частиц, влияет на целостность измерения. При использовании стандартного магметра эти шумовые сигналы, измеренные электродами, борются с трудностями в отделении от потока сигнала согласованно и точно.
Традиционным методом компенсации для этого типа шума является увеличение времени подавления потокового сигнала, которое выполняется в передатчике. Из-за характера этих сигналов шлама не редко видеть времена подавления от 30 до 60 секунд. Эта техника производит стабильное значение скорости потока, но не подходит для управления в реальном времени. Для многих потоковых процессов время мертвой зоны процесса часто менее одной секунды, поэтому подавление в такой большой степени означает, что управление реагирует на изменение, произошедшее несколько циклов назад, что может привести к нестабильной работе системы управления.
Этот тип нестабильной работы часто приводит к осцилляциям регулирующего клапана, снижению производительности и простою. Даже с применением подавления как в передатчике, так и в системе управления, во многих случаях все равно слишком много шума, чтобы эффективно регулировать процесс.
В одном примере целлюлозного завода, когда проблема была наиболее серьезной, заводу пришлось полностью отключить автоматическое управление и ручным образом регулировать клапан управления, что привело не только к плохой производительности, но и неэффективному использованию времени операторов.
Лучший подход к измерению расхода суспензии
Один из способов уменьшить эффект шума - увеличить доступную мощность сигнала, генерируемого датчиком, например, увеличив мощность с 0,5 ампер до 2 ампер в новых конструкциях. Однако увеличение мощности сигнала решает только один аспект проблемы измерения, шумный сигнал, не полностью решая проблему мусора или других процесс-индуцированных пиков.
Анализируя более 200 реальных образцов шума в жестких условиях во время разработки и используя улучшенные возможности микропроцессора, команда разработчиков магнитного расходомера смогла выявить требования к более сложной цифровой обработке в передатчике, включая активную обработку сигналов для идентификации и игнорирования выбросов, вызванных столкновением частиц.
Внутри технологии: Улучшения магнитного расходомера
Этот передатчик поставляется в комплекте с новыми покупками магнитных расходомеров и может быть установлен на существующие установки. Он включает три профиля шума процесса, две частоты катушки, нулевую настройку и пять предварительно настроенных режимов обработки сигнала на основе времени усреднения, уровня шума процесса, фактора/уровня допуска шума процесса, времени сканирования и времени ограничения среднего значения. Также есть полностью настраиваемый шестой режим обработки сигнала "пользовательский", который может быть специфичным для пользователя в зависимости от приложения. Техническая поддержка доступна для помощи в настройке и разработке пользовательских конфигураций.
Датчик расходомера имеет дизайн без препятствий без подвижных частей, что делает его идеальным для измерения проводящих суспензий, где он минимизирует обслуживание и ремонт. Отсутствие подвижных частей или препятствий также означает отсутствие механических отказов или накопления материала, обеспечивая высокий уровень надежности.
Встроенная диагностика становится все более важной в различных отраслях. Внедрение измерительных устройств, способных предоставлять информацию о условиях установки, процессах и состоянии устройства, является ключевым фактором для предиктивного обслуживания. Возможности верификации умного счетчика предоставляют эти диагностику с мгновенными предупреждениями, уведомляя обслуживающий персонал о проблемах до того, как они приведут к каким-либо проблемам, связанным с процессом. Диагностика включает индикации пустой трубы, обратного потока и насыщения электродов, а также заземления и неисправности проводки, а также другие проблемы.
Передача диагностических переменных, пользовательски выбираемых вторичных переменных (таких как температура электроники, общий расход или любая из других 16 доступных переменных) и другой информации на хост - такой как система управления или управления активами - требует цифрового протокола связи. HART (от FieldComm Group) является одним из вариантов и накладывается на 4-20 мА сигнал измерения расхода.
Он имеет преимущество быть самым широко используемым протоколом устройства на месте в промышленности, поэтому многие хост-системы поддерживают этот протокол. Для тех, которые этого не делают, доступны преобразователи протоколов для преобразования сигнала HART в несколько дискретных и 4-20 мА сигналов, обеспечивая совместимость со всеми хост-системами.
Конечные пользователи должны искать линейку магнитных расходомеров с широким диапазоном размеров, таких как 3 - 36 дюймов (80 - 900 мм), с точностью ±0,25% стандартной и ±0,15% вариантов высокой точности, чтобы обрабатывать большинство приложений.
Продвинутая технология измерения в действии: применение упаковочного материала
Перед установкой магнитного расходомера для шлама сигнал потока от счетчика варьировался от значений до 150 л/мин до значений до 10 л/мин. После установки нового магнитного расходомера для шлама, время снижения демпфирования было сокращено с 15 до всего трех секунд. В сочетании с возможностями обработки сигнала в передатчике это привело к более стабильному сигналу, с измерениями, более точно отражающими фактический поток шлама.
Результатом улучшенного контроля процесса, обеспеченного улучшенным считыванием потока шлама, стало не только обнаружение важных изменений в работе, но и помощь компании в избежании переделки из-за неправильной подачи материалов, что влияло на качество упаковочного материала.
Второе применение в отрасли целлюлозы, на этот раз в Швеции, испытывало избыточные процессные колебания. Помимо избыточного износа на регулирующем клапане из-за частого хода, часто приходилось переходить с автоматического управления на ручное. После установки нового магнитного расходомера для шлама на этом шведском заводе персонал смог постоянно работать в автоматическом режиме управления с обратной связью, что привело к увеличению производительности, сокращению использования сырья и уменьшению прерываний процесса.
Применение передовой технологии измерения: горнодобывающее применение
Подобные улучшения можно наблюдать и в других отраслях, включая южноамериканскую золотую шахту, где магнитный расходомер для шлама был установлен на линию распределения минеральной пульпы. До установки автоматического балансирования нагрузки циркулирующей нагрузки (отношение грубого материала, возвращаемого в мельницу, к тонкому материалу) не было возможно, и это приходилось делать вручную для учета корректирующих факторов. Эти ручные настройки часто были неверными или не делались вовремя, что приводило к значительной переделке. Широкая изменчивость потока шлама также затрудняла управление pH процесса, что приводило к снижению производства по соображениям безопасности. После установки магнитного расходомера для шлама реакция в реальном времени на изменения расхода стала доступной. Это минимизировало необходимую переделку и увеличило производительность, в значительной степени благодаря автоматическому массовому балансированию, которое теперь выполняется в реальном времени.
Улучшенный магнитный расходомер повышает точность, управляемость, производительность
Подобные успехи с значительными улучшениями точности, управляемости и производительности можно найти в любой отрасли, где наблюдаются шумные сигналы магнитного расходомера, особенно с шламами. Хотя измерение потока шлама продолжает оставаться вызовом, особенно в сильно проводящих или абразивных средах, когда показание потока используется для управления с обратной связью, большинство таких приложений могут быть решены современной технологией магнитного расходомера.
Использование такой передовой технологии в настраиваемом и настраиваемом режиме обеспечивает низкую изменчивость показаний потока, позволяя персоналу работать ближе к предельным значениям. Это также обеспечивает улучшенное автоматическое управление с обратной связью, лучшую стабильность процесса и увеличенную производительность, а также уменьшение износа оборудования при широком диапазоне режимов, профилей и диапазонов потока.
