保持颗粒、重料或粗料的水平
在装满固体材料的桶或筒仓中跟踪水平从来都不是一件容易的事。被测材料的性质密谋破坏所使用仪器的操作。此外，介质本身的行为往往使获得精确的测量几乎不可能。
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在装满固体材料的桶或筒仓中跟踪水平从来都不是一件容易的事。被测材料的性质密谋破坏所使用仪器的操作。此外，介质本身的行为往往使获得精确的测量几乎不可能。
虽然非液体介质通常被认为比它们的液体介质具有更小的侵略性或腐蚀性，但它们可能很重，边缘锋利，非常适合破坏(或完全移除)任何突出到容器中的机械点水平装置。此外，许多颗粒状材料在装卸过程中会产生大量的灰尘和砂砾，这可能会干扰非接触式测量技术。随着时间的推移，灰尘和沙砾也会损坏机械设备，如果运动部件没有适当地密封这些污染物。像碎石灰石这样的粗糙材料会吸收水分，导致水准仪组件中的金属部件生锈和腐蚀。
固体物质，尤其是颗粒状物质，很少寻求层次。颗粒结构越粗糙，材料就越容易结块、桥接、留下空隙或堆积。尽管这种类型的物料流动行为在许多存储场景中可能不是问题，但它使准确水平的确定变得困难。
言归正传
点液位检测仪表执行报警功能或向液位控制系统提供信息。报警点装置提供了一个指示，表明物料在存储和处理过程中已经达到控制系统需要“知道”的某个点。
在一个“工作”的散装固体系统中，液位控制装置经常发出信号，表明容器或容器要么完全填充，要么完全清空。跟踪这些点的原因通常是为了防止过度填充和随后的溢出，或者在需要控制物料供应中断或延长输送机占空比的情况下避免容器内容物排空。
虽然很少有技术可以进行点检测，但并非所有技术都适用于固体。最常用的技术包括浮力(浮子型)、电导率、电容、超声波(间隙型)、热分散和振动开关。浮力和导电率设备不能与固体材料一起使用。超声波间隙传感器也不容易适应。间隙传感器依靠被感测的介质来填充发射和接收压电晶体之间的气隙，并允许产生的“声音”传播到目标晶体。一旦接收到，就会产生一个电子输出信号来发出警报或触发开关。
间隙中的固体材料可以让声能到达接收晶体，但随着时间的推移，设备无法正常复位，因为固体材料最终会在间隙中积聚，使开关失效。大尺寸的固体(那些接近或甚至大于仪器开口的固体)根本无法填补间隙。
取决于地点
Magnetrol International Inc. (Downers Grove, illinois)的产品经理Wayne Shannon表示，有几种技术可用于块状固体应用。这些包括电容，热分散和振动开关类型。
电容类型测量可以存储在探头和另一个导电表面(通常是存储容器的壁)之间的电容。电容器件易于校准(尽管它们需要在设置过程中改变电平)，具有可调设定值，耐受高温和高压，并具有自诊断功能。使用基于电容的器件最严重的缺点是介电常数的变化(在固体材料中很常见)会导致严重的不准确。
香农说:“虽然它们适用于散装固体，但不建议使用。”“重的、粗糙的材料对探针特别硬，在排空过程中会对它们施加很大的拉力。在固体介质中保持气隙也很困难。”
一种类似的技术叫做射频(射频)导纳在探头涂层是一个问题的情况下，提供比电容感测更精确的优势。根据Ametek Drexelbrook(宾夕法尼亚州Horsham)的产品经理Bill Sholette的说法，“许多人交替使用这两个术语(射频导纳和电容)，但它们是有区别的。在电容测量中，只测量材料的电容特性。涂层在探头有一个电容元件，所以它看起来像'水平'的发射机。在基于导纳的传感中，电阻性和容性都被测量。使用变送器的电子元件，探头上的导电涂层可以忽略，确保准确的液位测定。
热分散该技术使用两个投射到被感测介质的rtd，一个测量介质温度，另一个被加热。当液位上升或下降时，被加热的探头冷却或再加热，感知温差，并产生输出。这种技术可以承受非常高的压力和温度，只需要一个小的过程连接，并且可以安装在任何方向。然而，它的响应时间较慢，并且由于侵入性安装，很容易被重固体损坏。在固体物料处理系统中形成的水汽和冷凝造成的蒸发冷却可能导致读数不准确。
振动开关具有探头型传感器，在设定频率下谐振。当传感器接触到任何东西(固体或液体)时，振动被抑制，其电子设备提供输出信号。振动装置成本低，非常敏感，并提供灵活的安装安排。
这些设备也是侵入性的，因此，除非加以保护，否则很容易受到重型材料的损坏和探头侵蚀。安装时应避免固体材料在探头的工艺连接处周围堆积，并永久地抑制其振动。由于高温会随着时间的推移损坏电子元件，因此它们适用于低温(低于320°F)的环境。
连续测量
在进行批处理或需要更准确的库存值的过程中，需要在存储容器的整个深度上连续的液位值。当要测量的介质是固体，特别是重固体时，可用的技术数量有限。只适用于液体的压差、驱替和磁致伸缩技术已经一去不复返了，因为伯努利和阿基米德的原理都不适用于固体材料的世界。基于射频电容的技术适用于连续测量，但困扰点测量的相同问题仍然适用于此。
一种对固体进行操作的机械系统使用的是一个铅锤，通过电缆降低铅锤与固体表面接触，然后立即反转。该设备的电子设备根据电缆的行程提供液位测量。Monitor Technologies LLC(伊利诺伊州埃尔本)SiloPatrol库存监控系统采用了该技术。密封的机械装置可以降低一个铅锤来测量高达150英尺的筒仓。它的工作范围为-40至150°F，读数精度为0.5%，重复性为0.1英尺。位于俄勒冈州斯普林菲尔德的Kingsford木炭厂在60英尺高的筒仓上使用这些装置来储存木炭压块。
还剩下什么?
许多技术适合连续测量应用。包括超声波(也称为空气声纳)，基于雷达的技术(导波和通过空气类型)，核和激光。
超声波测量使用换能器将超声波能量脉冲通过顶空发送到材料表面进行反射。测量反射光束到达换能器所需的时间(基于声音在空气中的速度)并计算电平。超声波测量的优点包括非接触操作和易于安装和设置。校准和调试这些设备不需要对容器进行排空和再填充。
缺点-例如有限的压力/温度范围，表面湍流的存在以及使用低介电介质时需要低频激励(20khz或更低)-通常不是块状固体领域的问题。然而，在“ping”的路径上漂浮的灰尘造成的测量不准确可能是一个问题。
SOR公司(Lenexa, Kan.)的高级产品经理Russ Carlson表示，更强大的机载电子设备和更强、更低音调的声音信号的结合可以克服许多障碍。“例如，SOR的u系列超声波设备通过使用高功率、低频声音穿透极端粉尘，以及自适应增益控制来补偿，克服了大量粉尘和休息角问题。卡尔森补充说:“使用自适应增益控制，一个单元自动监控接收到的回波质量，并调整灵敏度，以提供最可靠的检测。”
基于雷达的技术工作原理与超声波相似，不同之处在于其能量脉冲是微波。脉冲可以通过探针进入材料(导波)或穿过空气并从表面反射。
导波雷达向探头发送脉冲，当探头看到空气和待测材料界面的介电变化时，该脉冲被反射。测量传输时间并计算电平。使用探针可以非常有效地传输能量。虽然导波装置不受灰尘或探针涂层的影响，但它们是接触装置，因此容易受到固体介质的滥用。
探头必须与介质“匹配”并安装，以避免内部支撑和其他容器特征(出口门，溜槽等)。然而，适当的安装确保制导信号(本质上是一个非发散波束)完全忽略了内部坦克结构。K-Tek公司为其MT2000导波雷达发射机提供金属探头，可以切割成2-100英尺的尺寸，即使弯曲也能工作。
通过空气雷达是一种使用反射无线电波来确定电平的非接触式方法。该技术要求在典型的低介电常数固体和高仓配置下输出高功率，以便可测量回波。它不受蒸汽或真空条件的影响，信号强度可以与介质相匹配，从而从低介电固体中获得可用的信号。然而，这些装置对尘埃大气、天线堆积以及由于内部容器结构的杂散反射而产生的不准确性很敏感。
西门子能源与自动化公司(Arlington, Tex)的产品经理Chris Lamakul表示，Sitrans LR 400是先进的电子和回波处理软件现在如何抑制假信号返回的一个例子。该功能可以“看到”血管中障碍物的位置，忽略它们，并返回到正确的液位读数。在动态过程条件下，算法使单元锁定在适当的返回回声上。
完全非侵入性的
激光技术也已适应于连续的液位测量。使用飞行时间或相移参数来检测电平，这个简单的概念本质上是安全的，并且是非侵入性的-光束可以“发射”并通过封闭容器的窗口返回。然而，反射光束的对准是至关重要的，并且，像其他非接触式方法一样，准确性受到悬浮在空气/介质界面上方的灰尘的影响。
核液位传感也是非侵入性的，能够处理极端压力和温度，任何材料，并且高度准确。简而言之，它在其他任何东西都不起作用的地方起作用。
放射源(伽马射线)穿过容器，照射到对面墙外的目标上。容器中的材料会衰减辐射，这样目标就不会“看到”固体/空气界面下方的辐射源。电平由设备的电子元件决定。尽管该技术的不断改进使其更易于用户社区使用，但购买和安装的成本仍然相对较高。它还带来了不当处理或感知到的健康风险和监管繁文缛节。
即使工艺工程师可能不得不处理各种各样的固体材料，液位传感制造商也肯定利用各种各样的技术在需要时提供控制。似乎感觉的材料越粗糙，他们就越喜欢。
评论?电子邮件djohnson@cahners.com。
把大石头变成小石头
弗吉尼亚州里士满(Richmond)的Luck Stone Co.是一家建筑骨料生产商。在制作集料的过程中，各种尺寸和形状的岩石被送入一个大的破碎机碗中进行加工和缩小尺寸。从最初的破碎机碗中，岩石被送入分离筛，在那里较小的岩石被分离。超大的岩石被送入另一个破碎系统或返回到同一破碎机进行进一步处理。这个过程不断重复，直到所有的岩石都达到合适的尺寸要求。
根据STI自动化产品集团(Logan, Ut.)的产品市场经理Brian McMorris的说法，“准确可靠的液位监测和控制对于每台破碎机的进料和保持稳定的骨料产量至关重要。如果进给的岩石太少，岩石就不能被破碎到理想的尺寸，破碎机就不能充分利用，导致生产率降低。如果给料过多，会导致破碎机溢出，导致零件过度磨损。
过去，lucky Stone使用机电液位传感器，但发现这些传感器由于不断与石材接触而失效，导致监测不准确和停机时间过长。
当lucky Stone的工程师们决定使用超声波设备时，他们发现并非所有的非接触式设备都具有读取大于4英寸岩石中的液位的稳定性和准确性。大小。
经过一些调查，他们发现STI的US20超声波传感器可以准确地检测更大范围的岩石尺寸，并提供可靠性和准确性，以最大限度地提高破碎机的吞吐量和整体生产率。
煤仓应用:易于可靠性改造
Reliant Energy的Shawville电厂(Shawville, Pa.)在给电厂锅炉供电的煤储存系统中有许多过时的电容式液位开关。控制饲料输送装置的开关需要经常修理。零件越来越难找了。替换需要是可靠的，可以在最小的修改下进行改造，并且可以使用储存在筒仓中的煤，筒仓的范围从1/32英寸到1/4英寸。迪亚。
电气和仪表主管Jeff Sell表示:“安装和维护的便利性是绝对必要的。这些100英尺高的煤掩体位于核电站的六楼，因此光是到现场工作就很费时间。
Reliant Energy用侧面安装的Magnetrol取代了旧的装置(downners Grove, illinois)。Solitel标准振动杆液位开关，直接适合现有的高、低上部报警点开口。同时还增加了一个新的低电平报警开关。塞尔还说:“Solitel开关的独立电子设备消除了旧设备所需的额外布线，并使用了现有的工艺开口，这是一个真正的优势，因为所有工作都必须在t台上完成。”
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