Flowmeting voor droge bulkgoederen met de Envea MaxxFlow

Maxxflow
Figuur 1. Voorbeeld installatie MaxxFlow HTC

De MaxxFlow van Envea (voorheen SWR) is geschikt voor het meten de flow van grote hoeveelheden aan droge vaste (niet-metalen) bulkgoederen (stoffen). De MaxxFlow wordt geïnstalleerd op ronde pijpleidingen of kanalen. Door de open constructie en compacte vorm, gecombineerd met de zeer grote doorvoercapaciteit is de MaxxFlow onder meer inzetbaar in situaties waar voorheen alleen complexe mechanische systemen, zoals weegbunkers of valplaten, toepasbaar waren. De plaatsing van de flowmeter wordt altijd na een mechanisch transportsysteem (conveyor) geplaatst. Denk hierbij aan roterende transportsystemen (figuur 2), transportschroeven (figuur 3), air slides of kettingbanen.

 

Maxxflow
Figuur 2. Installatie na een roterend transportsysteem

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Maxxflow
Figuur 3. Installatie na een transportschroef

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Functie

Na het transportsysteem valt/schuift het te meten materiaal door de opening van de Maxxflow HTC langs de sensor. Tijdens de doorvoer van het materiaal wordt het materiaaltype en de snelheid gemeten door de sensor in de Maxxflow. Aangezien het materiaal van een constante hoogte valt nadat het uit het transportsysteem is gekomen, wordt de snelheid van de productstroom versneld. De snelheid van de productstroom is echter constant op de installatiepositie van de sensor. Door deze constante snelheid is het niet nodig om de snelheid telkens opnieuw te meten. De snelheid is afhankelijk van de hoogte van de val van het product/materiaal.

Via de ingangskoppeling van een hoge-frequentie, elektromagnetisch wisselend veld, wordt een homogeen meetveld gegenereerd in de meetbuis. De meetbuis bestaat uit slijtvaste AI2O3 (aluminiumoxide) keramiek. Droge bulkgoederen (vaste stoffen) in het meetveld reduceren de amplitude van het elektromagnetisch wisselende veld. Dit leidt tot een meetsignaal dat afhankelijk is van de concentratie van bulkgoederen in de sensor, ofwel; de bulkdichtheid, aangeduid in kg/m3.

Wanneer de snelheid van het materiaal in de leiding verandert, bijvoorbeeld door een verandering in de initiële snelheid, kan dit ook gemeten worden. Dit gebeurt aan de hand van een looptijdmeting met behulp van twee extra elektroden achter de keramische meetbuis.

Berekening massastroom

Voor de berekening van de massastroom zijn enkele variabelen nodig die de MaxxFlow met behulp van de sensor vaststelt.

Formule (val)snelheid*:

V =  √ (2 x g x h)

Formule massastroom*:

Q = K x V x A

*betekenis afkortingen in de formules:

Q (kg/s) = Massastroom
K (kg/m3) = Dichtheid
V (m/s) = Snelheid
A (m2) = Ruimte
g = zwaartekracht versnelling
h = hoogte van de val

 

Kalibratie

Het vaststellen van de snelheid van het materiaal in de leiding is in elk geval onafhankelijk van het type bulkgoed (vaste stof) dat gemeten dient te worden. De snelheid kan berekend worden op basis van bovenstaande formule of op basis van een looptijd meting. Om deze reden vergt de snelheidsmeting geen kalibratie.

Figuur 4. Materiaal sample wordt via de vulmond in de sensor gestort voor de kalibratie. De schuifafsluiter onder de sensor is gesloten.

Een simpele manier van kalibreren is mogelijk. Er kan een materiaal sample (+/- 10 liter = sensor volume) in de sensor gegoten worden via een vulmond bovenaan de sensor. Onderaan de sensor bevindt zich een schuifafsluiter welke kan worden gesloten voor de kalibratie. Wanneer de sensor volledig vol is, zou de gemeten dichtheid-waarde overeen moeten komen met de dichtheid van het materiaal. De dichtheid van het bulkgoed kan vastgesteld worden als gram per liter gewicht en kan ingevuld worden in de evaluatie-unit. Zelfs met grote productstromen, is de meting volledig gekalibreerd met een materiaal sample van ongeveer 10 liter. Het testen tijdens een actief proces is dus niet langer nodig, evenals de tonnen aan materiaal als referentie.

MaxxCal kalibratie-unit

MaxxCal
Figuur 5. De MaxxCal kalibratie-unit

Envea heeft een aanvullend product op de markt gebracht ter ondersteuning van het kalibreren van de MaxxFlow. Het proces om de bulk-dichtheid te meten was voorheen complex en tijdrovend. Het berekenen van de bulk-dichtheid is niet langer een complex proces met de MaxxCal. Deze optionele toevoeging aan de MaxxFlow is een op zichzelf staand product die zowel de werkelijke bulk-dichtheid als het elektrische kenmerk van het materiaal kan vaststellen. Dit is van groot belang voor de kalibratie van de MaxxFlow. Het kan om verschillende redenen voorkomen dat het elektrisch karakter van éénzelfde type materiaal variabel is, ten gevolge van bijvoorbeeld door verschillende oogst (periodes) bij graan. De MaxxCal kan, door een klein sample van de materialen te testen, vaststellen of er sprake is van variabiliteit van het elektrische karakteristiek van het materiaal. Door middel van Electrical Characteristic Compensation (ECC) wordt een signaal vanuit de MaxxCal naar de MaxxFlow gezonden, waarmee gecorrigeerd wordt voor het verschil in het elektrische karakteristiek.

Meer informatie over de MaxxCal kalibratie-unit

Systeem

Een compleet meetsysteem bestaat uit twee componenten:

  • De MaxxFlow feeder ter installatie in de conveyor (met sensor)
  • MFE 100 transmitter
Figuur 6. Van links naar rechts; de Maxxflow feeder (met sensor) en de MFE 100 transmitter

 

 

 

 

 

 

 

De feeder is in verschillende maten beschikbaar:

  • DN 100mm
  • DN 150mm
  • DN 200mm

De transmitter (MFE 100) wordt aangesloten aan de sensor via een 4-draads afgeschermde kabel. De maximale afstand tussen de sensor en de transmitter is 300 meter.

Configuratie

Voor de configuratie van de sensoren is het belangrijk dat het maximale flow volume bekend is. Het is immers gewenst dat het droge stortgoed ongehinderd door de sensor kan stromen, zonder dat de flow beïnvloed wordt.

Voorbeeld

Wanneer maximale massastroom 80 t/h (ton per uur) is, en het materiaal een dichtheid heeft van 0.8 t/m3, zal de maximale volumestroom gelijk zijn aan 100 m3/h. Wanneer er een MaxxFlow HTC DN 150mm gebruikt wordt, is een snelheid van 3 m/s nodig. Wanneer er een MaxxFlow HTC DN 200 mm gebruikt wordt is er een snelheid van 1.7 m/s nodig. Om dit te behalen is een opening nodig van 0.5m voor DN 150 mm en 0.15m voor DN 200 mm nodig tussen de conveyor en de sensor.

Voordelen van de MaxxFlow

  • De installatie is vrij van obstakels in de dwarsdoorsnede, waardoor er geen dode zones zijn.
  • Gemakkelijke in te bouwen en aan te passen.
  • Stof resistent
  • Maximum temperatuur tot 120 °C
  • Druk-bestendig tot 10 bar (op verzoek)
  • Slijtvaste keramische binnenste pijp

 

 


Kennis & cases

Op ons kennisblog plaatsen we informatieve artikelen en leerzame case-studies met betrekking tot procesinstrumentatie, condition monitoring, trillingsmetingen en machinebewaking.