Бесконтактное измерение объёмного расхода сыпучих продуктов на ленточных конвейерах

При поточной транспортировке сыпучих материалов на ленточных конвейерах нередко приходится иметь дело с проблемами в работе из-за превышения объёма загрузки ленты материалом выше её пропускной способности или объёма подачи, требуемого на последующем участке непрерывного транспорта. Это уже ведёт к простоям и требует вмешательства обслуживающего персонала.

Увы, широко применяемые сегодня способы измерения массы материала не дают адекватного решения. Устранить такие проблемы позволяет новый, иной подход для измерения объёмного расхода сыпучих материалов на ленточных конвейерах, основанный на бесконтактном лазерном сканировании координатного профиля продукта в динамике его потока.

При проектировании и эксплуатации конвейерного транспорта учитываются многие факторы, наряду с другими оценивается угол естественного откоса продукта, требуемая мощность электродвигателя и допустимое усилие натяжения ленты.

Так, понимание объёмного расхода материала имеет довольно важное значение как на этапе загрузки конвейерной линии, так и построения оптимальной логики управления режимами её работы в процессе производственной эксплуатации.

И в то же время, на практике объём сыпучего материала оценивается крайне редко или же оценивается в недостаточной мере. А в каждодневной работе это приводит к проблемам на последующих участках производственного транспорта. Все мы знаем, что объём сыпучего продукта определяется отношением его массы к плотности. И в зависимости от  типа материала немаловажное значение также имеют и другие его характеристики, такие как размер частиц, физические свойства, пористость.

Для измерения массы сыпучих материалов на практике традиционно применяются конвейерные весы. Но для устройства весового участка на линии требуется физическое (контактное) секционирование ленты конвейера и  демонтаж роликоопор. Конвейерные весы определяют только массу сыпучего материала, и их применение для косвенного измерения его объёмного расхода не даёт корректного результата.

Например, плотность продукта принимается постоянной величиной, хотя в большинстве случаев это не так. Плотность может быть неоднородна и изменяться из-за разной структуры и свойства продукта или вообще не может быть рассчитана достоверно.

Помимо этого, материал может транспортироваться по конвейеру в разуплотнённом состоянии, тем самым его перемещаемый объём будет больше, чем объём в уплотнённом (товарном) виде.

Так же и форма насыпного навала на ленте, определяемая среди прочего пористостью материала, оказывает влияние на расчёт фактического объёма перевалки на конвейере. А при эксплуатации линии в уличных условиях требуется учитывать погодные факторы (влажность воздуха, дождь, снег, туман), влекущие дополнительные корректировки.

Если при всех этих неопределённостях, с которыми приходится иметь дело на производстве, конвейерные весы являются единственным средством измерения, то с большой долей вероятности можно сказать о наличии значительных расхождений в оценке объёмного расхода сыпучего продукта. Достоверные же измерения фактического объёма возможны с помощью лазерных сканеров LiDAR (Light Detection and Ranging), реализованных на цифровой платформе LaseBVC.

Координатно-временная система лазерного 2D-измерения LaseBVC — Bulk Volume Conveyor производства LASE Industrielle Lasertechnik GmbH (Германия) — предназначена для бесконтактного сканирования профиля и объёма сыпучих материалов, транспортируемых навалом на ленточных конвейерах, пластинчатых питателях.

Надёжный конструктив, высокое разрешение, скорость замера, инновационная технология фильтрации оптических помех (неплотный туман, дождь, снег, запыление) позволяют организовать онлайн-учёт объёмного расхода инертного продукта в промышленных условиях. Способ основан на измерении времени возврата импульса ИК-излучения при отражении от объекта и скорости движения ленты.

Он не предусматривает физического контакта с сыпучим материалом и не зависит от его свойств (или других внешних факторов, имеющих значение при взвешивании). Для интеграции данных объёмного расхода в MES-системы или АСУТП LaseBVC доступны общепромышленные интерфейсы связи и передачи данных: Ethernet TCP/IP, Profibus DP, 4-20 мА, RS-422. При этом можно настроить до четырёх учётных точек (2D-сканеров) в параллельную работу с одной инженерной станции шкафа управления.

Для отслеживания грузопотоков и учёта объёмного (массового) расхода сыпучих материалов в рабочем темпе их поточной перевалки на ленточных конвейерах (пластинчатых питателях) применяются лазерные 2D-сканеры (LiDAR) модели LASE 2000D-118-H в комбинации с программным обеспечением расчёта и визуализации объёма и других релевантных данных LaseBVC.

Лазерный 2D-сканер жёстко монтируется над конвейером в периметре роликоопоры (на любом открытом участке, в том числе на уклонах). При проходе продукта производится 2D-сканирование открытого профиля ленты конвейера в проекции к поперечной плоскости (со скоростью до 300 сканирований в секунду). Таким образом, система обрабатывает координатные 2D-скан-профили ленты в двух её режимах (номинальная загрузка и холостой ход).

Взаимное исключение скан-профилей в потоке с известной скоростью ленты автоматически даёт точный объёмный (а при наличии плотности — массовый) расход сыпучего материала, габаритную высоту навала, его распределение по ленте. Также высчитывается центр массы продукта и осевое смещение ленты в рабочей динамике.

Измерение объёмного расхода производится бесконтактно, не требует изменений конструкции конвейера. Встроенный нагреватель позволяет безопасно работать в широком диапазоне температур окружающей среды.

Лазерное измерение объёмного расхода сыпучих материалов на конвейере на практике даёт ряд преимуществ, среди которых — возможность организации точки учёта на любых участках линии без необходимости изменения её конструкции.

При этом обеспечивается прямой замер фактического объёма в потоке, что, в свою очередь, позволяет выйти на максимальную пропускную способность конвейера в зависимости от загрузки, оптимизировать режим и скорость подачи продукта и организовать балансовый учёт материалов. Очевидно, что платформа объёмного измерения LaseBVC является идеальным инструментальным дополнением к традиционным конвейерным весам в разных отраслях промышленного применения.

Измерение объёмного расхода продукта позволяет повысить эффективность работы конвейера и  свести к минимуму время простоя, тем самым сэкономить время и деньги. Оборудование характеризуется высокой износостойкостью и надёжностью конструкции. Оно также не требует периодического обслуживания, что в комплексной оценке определяет предельно низкую стоимость его владения.

Сегодня измерительные системы LaseBVC работают на предприятиях металлургической и горно-добывающей промышленности России. В 2020– 2021 гг. система прошла программы метрологической аттестации и испытаний для включения в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.

И с 18.05.2022 г. LaseBVC состоит в национальном Государственном реестре средств измерений (Госреестр СИ) с № 85521-22 и каталожным названием «Системы измерительные контура, скорости и объёмного расхода насыпного продукта».

Справка
LASE Industrielle Lasertechnik GmbH специализируется на производстве высокоточных промышленных лазерных (LiDAR) сканеров и разработке программных IoT-решений на их технологической базе, ориентируясь на задачи машинного зрения и искусственного интеллекта. Компания поставляет метрологические цифровые платформы для автоматического измерения (инвентаризации) объёмного расхода инертных грузов (сыпучих продуктов) на складах хранения, в их поточно-транспортной перевалке и в товарном грузообороте на ж/д и автотранспорте.

Текст: Илья Шилов, канд. техн. наук, директор ООО «ЛАЗЕ»

ООО «ЛАЗЕ»

lase-solutions.com
sales@lase-russia.com
Тел.: +7 (920) 516-1818
398024, г. Липецк, проспект Победы, 29

На правах рекламы