متطلبات قياس مستوى المسحوق اللزج

في عمليات الإنتاج الآلية واسعة النطاق، تختلف متطلبات قياس مستوى المواد باختلاف مراحل الإنتاج، كما تختلف خصائص المواد اختلافًا كبيرًا بين العمليات المختلفة. على سبيل المثال، في صناعة الكربون الأسود، تتطلب عملية التحبيب الرطب إضافة الماء، ثم التجفيف بدرجة حرارة عالية، لذا فإن الفرق في لزوجة المادة بين ما قبل إضافة الماء وما بعده كبير. وفي صناعات الحديد والصلب والمعادن والطاقة الحرارية، تُستخدم عمليات إزالة الكبريت والنتروجين لمعالجة مركبات الكبريتيد والنيتروجين في غازات المداخن بعد إزالة الغبار، حيث تُرش بمسحوق الحجر الجيري. وعند تخزين المادة في صوامع الحجر الجيري، تزداد لزوجتها، وتزيد درجة حرارة العملية (120 درجة مئوية أو أعلى) من تكتلها. أما في صناعة الليثيوم، فتتميز مواد البطاريات مثل فوسفات حديد الليثيوم وهيدروكسيد الليثيوم وكربونات الليثيوم، بضعف حركتها وقدرتها العالية على امتصاص الرطوبة، مما يجعلها لزجة وسهلة التكتل. تتطلب هذه الخاصية في كشف مستوى المادة، مع الأخذ في الاعتبار بنية الخزان والحاجة إلى ربط التحكم، بالإضافة إلى القياس المستمر لمستوى المادة، إضافة أجهزة تبديل كجهاز إنذار للحدود. لطالما شكل قياس المساحيق اللزجة صعوبةً. أداة قياس مستوى السائل بالنسبة لقياس مستوى المسحوق اللزج، فإن كيفية اختيار مفتاح المستوى المناسب تصبح المفتاح لحل الصعوبة.

مسحوق لزج

الأجهزة التي يمكنها التكيف مع قياس مستوى المواد اللزجة قليلة، ولتحقيق قياس مستقر وطويل الأمد وموثوق، يجب اختيارها وفقًا لظروف العمل المحددة.

يمكن تقسيم قياس المستوى إلى قياس تلامسي وقياس غير تلامسي، وذلك بحسب ما إذا كان القياس تلامسيًا أم لا. في حالة المساحيق اللزجة، تُعدّ طريقة القياس غير التلامسي الأكثر نضجًا وموثوقية، وتعتمد بشكل أساسي على مفاتيح المستوى الدوارة، ومفاتيح المستوى السعوية، ومفاتيح المستوى الاهتزازية التي تُمثلها الشوكات الرنانة والقضبان المهتزة.

ميزة مفتاح مستوى دوار تتمثل المشكلة في أن المحرك يدير المغزل للدوران، والشفرة غير حساسة للمادة المعلقة، ولكن عند استخدامها لقياس المسحوق المسترطب، ونظرًا لعدم إمكانية تجنب تسرب المادة من المسحوق ذي درجة الحرارة العالية إلى فجوة غطاء نهاية المغزل بسبب إحكام إغلاق العمود الدوار، فإن هذا العيب يكون أكثر وضوحًا، حيث لا يقتصر الأمر على انحشار العمود الدوار فحسب، بل يسهل أيضًا دخول رماد المسحوق ذي درجة الحرارة العالية إلى رأس الطاولة مما يؤدي إلى احتراق المحرك.

يشبه مفتاح مستوى المقاومة مفتاح مستوى الدوران، ولضمان أداء إحكام المنتج، فإن زاوية دوران شفرته ليست 360 درجة، بل زاوية معينة للتأرجح ذهابًا وإيابًا. سيؤدي ذلك إلى إطالة عمر مفتاح مستوى الدوران نسبيًا، ولكن قيود هيكله الميكانيكي الخاص به في إحكام الإغلاق ضعيفة، ولا يمكن تجنب المشاكل التي تواجه مفتاح مستوى الدوران في جسم مفتاح مستوى المقاومة نفسه.

يعمل مفتاح مستوى السعة عن طريق رصد التغيرات في السعة بين المجس وجدار الحاوية، مما يُخرج إشارات تحكم في مستوى الإشارة. وتكمن ميزته الرئيسية في المادة المستخدمة في المجس، وهي قضيب PTFE ذو مقاومة عالية للتآكل، مما يُجنّب في صناعة الليثيوم التلامس المباشر بين المادة والمعدن. مع ذلك، عند استخدامه لقياس المواد اللزجة، ونظرًا لتغير ثابت العزل الكهربائي، فإنه يُعرّض المجس للخدش بسهولة، مما يجعل قياس هذه المواد غير ممكن.

تم تطوير مفتاح مستوى المواد الموصلة بترددات الراديو بناءً على النوع السعوي، مع تحسين تصميم دائرة مقاومة المواد المعلقة، لتحقيق درجة معينة من فعالية مقاومة المواد المعلقة. ومع ذلك، عند استخدامه لقياس المواد اللزجة، ونظرًا لتغير ثابت العزل الكهربائي، فإنه عرضة للتلف على المجس، مما يستدعي تجنب الإنذارات الكاذبة المتكررة. تُستخدم مفاتيح مستوى الموصلية بترددات الراديو بشكل أساسي في قياس المواد الجافة نسبيًا والتي تتميز بثبات ثابت العزل الكهربائي.

يعتمد مفتاح مستوى القضيب المهتز على اهتزاز مسبار سيراميكي كهرضغطي، مما يجعله، مقارنةً بمفاتيح مستوى التوصيلية الراديوية والسعوية، أكثر مقاومةً لتأثير المواد العالقة في المسبار. ولا يعتمد مبدأ قياس هذا المفتاح على ثابت العزل الكهربائي للوسط. وعلى عكس مفاتيح مستوى القضيب المهتز التقليدية، يتميز هذا المفتاح بتصميم أنبوب مزدوج داخلي وخارجي، مما يحقق حالة الرنين بعد ضبط دقيق، وبالتالي يُحسّن مقاومة المواد العالقة. أما مفاتيح مستوى القضيب المهتز التقليدية، فلا تستطيع تحقيق الرنين، مما يجعلها حساسة للغاية للمواد العالقة، حتى أن أدنى قدر منها قد يُصدر إنذارًا خاطئًا. كما أن عدم قدرتها على الرنين يجعلها ضعيفة الحساسية في الأوساط منخفضة الكثافة، وبالتالي لا يمكن قياسها. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب مكوناتها الكهرضغطية جهد تشغيل أعلى، مما يؤدي إلى قصر عمرها الافتراضي وضعف موثوقيتها.

من حيث مقاومة الالتصاق، والإحكام، وبغض النظر عن ثابت العزل الكهربائي للوسط، والحساسية، يُعد مفتاح مستوى قضيب الاهتزاز ذو الأنبوب المزدوج حاليًا الخيار الأمثل لقياس مستوى المساحيق اللزجة. بالطبع، هذا لا يعني أن القضيب المزدوج مفتاح مستوى قضيب الاهتزاز يمكن تطبيقها على جميع أنواع ظروف المواد اللزجة، مثل سهولة تكتل المادة وتشويهها، ولكن لها أيضًا قيودها، خاصة عند تركيبها في بيئة ذات درجات حرارة منخفضة وعالية، حيث يمثل مفتاح مستوى قضيب الاهتزاز تحديًا كبيرًا، لذلك نوصي عمومًا بزيادة التدابير المساعدة لإبطاء هذه المادة المعلقة، مثل إضافة النفخ المنتظم.