Анализатор влажности SONO-SILO

Анализатор влажности SONO-SILO – датчик радарного типа на основе TDR-технологии для определения влагосодержания и установления качественных параметров сыпучих веществ, предназначенный для установки в бункерах, силосах, и т.п.

Анализаторы влажности типа SONO-SILO существуют в трех версиях различного предназначения:

SONO-SILO Standard – версия модульной конструкции для определения влажности обычных сыпучих материалов, не обладающих повышенными абразивными свойствами и в небольшом температурном диапазоне от -20°С до +70°С;
SONO-SILO Xtrem – версия модульной конструкции для работы с сыпучими материалами повышенного абразивного действия, с твердыми включениями значительных размеров: рудными материалами, формовочным песком, углем, гравием крупных фракций и т.п.;
SONO-ES с зондом SILO-HT – высокотемпературная версия анализатора влажности. Устройство состоит из двух частей:

Преобразователя SONO-ES в алюминиевом корпусе для обработки и отображения результатов измерений;
Зонд SILO-HT: выбор материалов корпуса и поверхности повышенного износа, а также специального радарного кабеля, соединяющего зонд с преобразователем, делает возможным размещение зонда датчика в зонах повышенных температур до +120°С.

Дополнительно все версии исполнения анализатора влажности SONO-SILO позволяют измерять величину радарной проводимости материала, что делает возможным качественное определение минерального состава сырья, тем самым контролируя, например, постоянство рецептуры материала.

Области применения анализаторов SONO-SILO

Анализаторы типа SONO-SILO предназначены для установки в поверхности стенки силоса, резервуара, контейнера для хранения сыпучих материалов, сушильных барабанов и смесителей в следующих областях:

горнодобывающей промышленности;
химической и фармацевтической промышленности;
строительной индустрии;
промышленности производства продуктов питания;
кормопроизводстве;
промышленности производства стекла и керамики.

Преимущества анализаторов влажности SONO-SILO

Модульная конструкция версий SONO-SILO Standard/Xtrem позволяет осуществлять замену головки зонда без изменений настроек электронной части анализатора.
При абразивном износе керамической чувствительной поверхности датчика автоматически корректируются результаты измерений.
Производится интеллектуальная подготовка измерений: плавающее усреднение результатов, настраиваемая фильтрация, применение до 15 калибровочных кривых для различных материалов, хранящихся непосредственно в памяти анализатора.
Возможность работы “on-line” при подключении анализатора к внешним устройствам или сетям посредством стандартизованных аналоговых сигналов или интерфейса RS485.
Встроенный готовый протокол для работы нескольких датчиков в одной измерительной системе.
TDR-технология обеспечивает высокую надёжность работы даже при обработке материала паром или при резком изменении размеров фракций материала.
Измерение RbC-параметров в диапазоне до 12 dS/m позволяет контролировать минеральный состав сырья.
Возможность работы точек измерения на значительном удалении от контроллера – до 25 м.
Высокопрочная и высокотемпературная версии анализатора значительно расширяют области применения датчика.

Технические характеристики анализаторов влажности SONO-SILO

Общие характеристики для всех серий SONO-SILO:

Диапазон рабочих температур		-20°С…+70°С (Зонд SILO-HT: -20°С…+120°С)
Диапазон измерения влажности		0%…предел насыщения материала. При специальной калибровке – до 90%.
Диапазон измерения радарной проводимости (RbC)		0…12 dS/m
Питание		Стабилизированное напряжение постоянного тока 12…24 В, потребляемая мощность – до 3 Вт.
Обработка результатов измерений	Режим CA	Для относительно коротких измерительных процессов с непрерывным усреднением, фильтрацией и точностью до 0,1%.
	Режим CF	Для очень медленных измерительных процессов с плавающим средним значением, фильтрацией и точностью до 0,1%.
	Режим CS	Для быстрых измерительных процессов без усреднения, без фильтрации, до 100 измерений/секунду, время цикла на аналоговом выходе 200 мсек.
	Режим CC	С автоматическим суммированием величины влагосодержания при периодических технологических процессах.
	Режим CH	То же, что СС, но без суммирования и с фильтрацией результатов.
	Режим CK	Для измерительных процессов с непрерывным усреднением, специализированным динамическим «фильтром Калмана», с точностью до 0,1%. Стандартная установка для использования в смесителях свежего бетона (для моделей SONO-MIX).
Аналоговый выход*		2 аналоговых выхода 0(4)…20 мА или 0…10 В. Назначение выходов см. таблицу ниже.
Калибровка		Поставка с универсальной калибровкой, подходящей для большинства практических случаев. Сохраняется до 15 различных калибровочных кривых. Для специальных случаев могут формироваться индивидуальные калибровочные кривые с аппроксимацией полиномами до 5-го порядка. Используется ПО “SONO-CONFIG”.
Коммуникации		Для сетевой работы датчика используется интерфейс RS485 или шина IMP-Bus. Устанавливается протокол передачи данных для нескольких датчиков. Подключение к промышленным шинам Profibus, Ethernet и др. возможно через дополнительно поставляемые внешние модули.
Характеристика поля измерений		Глубина проникновения поля в измеряемый материал 50…80 мм, в зависимости от свойств материала.
Подключение		Прочный 10-контактный фланцевый разъём, соединительный кабель с длинами 4 м, 10 м или 25 м.

* – диапазоны выходных токов 0…20 мА / 4…20 мА для случая связи с внешним ПЛК могут быть инвертированы в диапазоны: 20 мА…0 мА или 20 мА…4 мА.

Варианты назначения аналоговых выходов для анализаторов влажности SONO-SILO:

Влажность, температура	Аналоговый выход 1: влажность Аналоговый выход 2: температура материала (опционально)
Влажность, проводимость	Аналоговый выход 1: влажность Аналоговый выход 2: проводимость в диапазонах 0…20 dS/m или 0…50 dS/m
Влажность, проводимость/температура	Аналоговый выход 1: влажность Аналоговый выход 2: температура и влажность с автоматической сменой текущего окна с периодом 5 сек.
Влажность, стандартное отклонение влажности	Аналоговый выход 1: влажность Аналоговый выход 2: стандартное отклонение влажности по результатам одиночных измерений. (Используется, например, в сушилках с псевдоожиженным слоем для контроля объёма подачи воздуха.)

Конструктивное исполнение и габаритные размеры

SONO-SILO Standard, SONO-SILO Xtrem

Модульная конструкция
Корпус электроблока и корпус зонда – сталь V2A
Поверхность абразивного износа:
- SONO-SILO Standard – оксидно-алюминиевая керамика
- SONO-SILO Xtrem – нитридно-кремниевая керамика

SONO-ES с зондом SILO-HT

Корпус преобразователя – алюминий
Корпус зонда – нержавеющая сталь
Поверхность абразивного износа – высокопрочная керамика
Радарный кабель – PTFA

Принцип действия анализаторов влажности SONO-SILO

В основе работы анализатора влажности SONO-SILO лежит принцип радарной времяимпульсной рефлектометрии (TDR). Физический анализ процесса распространения электромагнитных полей в толще материала показывает, что при определённых частотах процесса – в диапазоне 600 МГц…1,2 ГГц, – диэлектрическая проницаемость материала в подавляющем определяется поляризацией содержащихся в нём диполей молекул воды, и количественно зависит от содержания влаги.

Вместе с тем, величина диэлектрической проницаемости определяет скорость прохождения электромагнитного импульса по волноводу, заключённому в толщу материала. Это позволяет построить устройство, работающее следующим образом: электронная схема генерирует электрический импульс высокой частоты (порядка 1 ГГц), который распространяется по волноводу специальной конструкции, заключённому в корпус зонда прибора – анализатора влажности. Импульс создаёт электромагнитное поле, проникающее в толщу материала, окружающего зонд. В конце волноводной цепи импульс полностью отражается и возвращается к источнику напряжения. Время прохождения импульса «туда-обратно» связано с величиной диэлектрической проницаемости, следовательно, с количеством содержащейся в материале воды. Расчёт этой величины и отображение в нужных единицах измерения производится электронной частью прибора.

Помимо времяимпульсных измерений осуществляется определение величины затухания импульса, характеризуемого параметром т.н. радарной проводимости – “RbC” или “ECTRIME”, который может быть принят как качественная характеристика для грубой оценки минерального состава материала. Контроль этого параметра позволяет судить о неизменности рецептуры материала или, напротив, о её целенаправленном изменении в процессе производства.

Результаты измерений обрабатываются анализатором на предмет предварительной проверки истинности, необходимого усреднения и фильтрования (отсеивания) крайних или случайных значений. Процесс происходит с частотой порядка 100 измерений в секунду. Отображение данных в каналах вывода осуществляется с периодом около 280 м/сек. При поставке любой версии анализатора SONO-SILO по умолчанию устанавливаются подходящие для текущих применений параметры усреднения и функция фильтрации. Однако для специальных применений эти параметры могут быть установлены пользователем. При программировании устройства пользователь также выбирает нужные ему режимы обработки результатов измерений (см. таблицу технических характеристик).

Для обмена данными с внешними устройствами и контроллерами могут быть задействованы либо два аналоговых канала связи, либо использован интерфейс RS485. Разработчиком также предоставляется возможность обмена данных посредством специальной шины – IMP-Bus. Цепи этой шины изолированы от цепей питания прибора и, таким образом, независимы от потенциалов земли и фаз питающей сети. Кроме того, передача пакетов данных по этой шине осуществляется в виде токового сигнала, что более надёжно в случае длинных кабелей связи.

Настройка и монтаж влагомера SONO-SILO

При поставке SONO-SILO имеет заводские установки. По умолчанию анализатор настроен на предустановку интерфейса работы с шиной IMP-Bus. При необходимости изменения заводских настроек или калибровки используется сервисное программное обеспечение “SONO-CONFIG”. При этом анализатор должен быть подключен к USB-порту персонального компьютера через устройства SONO-VIEW или SM-USB. ПО “SONO-CONFIG” позволяет устанавливать следующие режимы и параметры:

режим А (режим «По запросу») – применяется только при работе в сети для выборки данных через интерфейс RS485;
режим С – обработка данных измерений. Разновидности режима: CF, CA, CS, CC, CH, CK;
точность измерения по одиночному импульсному TDR-измерению.

Все эти установки сохраняются при полном выключении устройства.

Особенности монтажа анализатора влажности типа SONO-SILO показаны на эскизах ниже. При необходимости для установки датчика могут быть использованы удлиняющие отрезки трубы наружным диаметром 55 мм. Длина определяется пользователем. Датчик крепится на стенке резервуара или силоса посредством поставляемого монтажного фланца.

Документация

Все материалы, касающиеся технических характеристик, применения, выбора режимов обработки результатов, программирования параметров и калибровки, монтажа и подключения анализаторов SONO-SILO представлены в следующих документах: