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.
FOT. 1 System MFX zastosowany do drobnego materiału
