دور واختيار مفاتيح ومقاييس مستوى السوائل في مصانع الأسمنت!

تُستخدم في عملية إنتاج الإسمنت مواد خام ومنتجات نصف مصنعة ومنتجات نهائية، وهي عمومًا مواد صلبة حبيبية أو مسحوقة. ويشمل قياس مستوى المواد في مصانع الإسمنت مراحل متعددة، مثل تخزين المواد الخام، والفحم المسحوق، والإسمنت، والمواد المختلطة، بالإضافة إلى مراحل الإنتاج كتفريغ المبردات الشبكية وتفريغ الأفران العمودية. يُستخدم مفتاح مستوى المواد على نطاق واسع في مصانع الإسمنت، إلا أنه قد لا يُحقق الاستخدام الأمثل في بعض الأحيان بسبب سوء اختيار التصميم. ففي مصانع الإسمنت ذات مستوى الأتمتة المنخفض، قد يعتقد أصحابها خطأً أن مفتاح المستوى غير ضروري، بل وقد يلغونه لتوفير تكاليف الاستثمار، ويعتمدون في النهاية على أبسط طرق القياس اليدوي التي يقوم بها مفتشو الإنتاج، حيث يُجرون عمليات تفتيش متكررة لمنع امتلاء الصوامع، مما يُهدر الكثير من الجهد البشري. فما هو دور مفتاح مستوى المواد في مصانع الإسمنت؟ وكيف يُمكن اختيار النوع المناسب لضمان أفضل استخدام له؟

أولاً: دور مفتاح مستوى المادة

في تخزين المواد في مصانع الإسمنت الحديثة، يُستخدم مقياس المستوى لقياس الارتفاع الفعلي للمواد في الخزان (الصومعة)، بينما يُستخدم مفتاح المستوى للكشف عن ارتفاع مستوى المواد في الخزان (الصومعة). لذا، يُعد مفتاح المستوى أداة ميدانية أساسية تمنع ظهور مستوى المواد أعلى من المستوى المطلوب عند حدوث خلل في قراءة مقياس المستوى. ومع ذلك، في عملية تصنيع الإسمنت الحديثة، التي تتطلب تحكمًا آليًا متزايدًا، فإن الاختيار والتطبيق الأمثل لمفتاح المستوى هما السبيل الوحيد لضمان سلامة وموثوقية تخزين المواد، وضمان استمرارية الإنتاج واستقراره.

ثانيًا، اختيار مفتاح مستوى المادة

وفقًا لمتطلبات عملية الإنتاج، توجد أنواع عديدة من أجهزة قياس مستوى المواد، منها مفتاح مستوى المواد، الذي يحتوي عادةً على نقطتي كشف، حدّين علوي وسفلي. عند وصول سطح المادة إلى المستوى المحدد مسبقًا، يُرسل إشارة تحكم، ما يُتيح لمعدات التغذية أو التفريغ اتخاذ الإجراء المناسب. أما النوع الثاني فهو قياس مستوى المواد المستمر، والذي يعتمد على عدة طرق للقياس الزمني والقياس عند الحاجة، وذلك للحصول على دقة أعلى في قياس ارتفاع سطح المادة. وتشمل أنواع مفاتيح مستوى المواد: مفتاح الشوكة الرنانة، ومفتاح التوصيلية بترددات الراديو، ومفتاح المقاومة الدوارة، ومفتاح السعة، والتي سنشرحها فيما يلي:

1- مفتاح مستوى الشوكة الرنانة

يُستخدم مفتاح مستوى الشوكة الرنانة على نطاق واسع في المواقع الصناعية، نظرًا لمقاومته العالية للمواد العالقة، وحساسيته القوية، وعدم تأثره بصدمات المواد. يتكون مفتاح مستوى الشوكة الرنانة من بلورة كهرضغطية (مذبذب)، ودائرة إلكترونية، وشوكة رنانة للكشف. تتكون الشوكة الرنانة من صفيحة قطبية مثبت عليها مجموعتان من البلورات الكهرضغطية في نهايتها، إحداهما عنصر القيادة الذي يُحرك الشوكة الرنانة لتوليد الاهتزاز، والأخرى عنصر الكشف الذي يُحول اهتزاز الشوكة إلى جهد كهربائي، وتتصل المجموعتان بمدخل ومخرج المُضخم لتشكيل دائرة التذبذب. عندما يمتص جسم الشوكة مادة صلبة، يتوقف المذبذب عن الاهتزاز، ويُصدر المرحل إشارة تبديل لتفعيل الإجراء المناسب لمستوى المادة. إذا تراكمت جزيئات كبيرة بين الصفيحتين، فسيؤثر ذلك على دقة القياس، لذا فإن مفتاح المستوى هذا أكثر ملاءمة لقياس المساحيق والجزيئات الصغيرة، مما يجعله مناسبًا جدًا لإنتاج المواد الصلبة في مصانع الأسمنت.

2- مفتاح مستوى التوصيلية بترددات الراديو

يستخدم مفتاح مستوى الموصل بترددات الراديو تقنية الترددات العالية لتوليد إشارة ترددات راديوية منخفضة الطاقة على المجس بواسطة دائرة إلكترونية. عندما يغطي الوسط المراد قياسه قطب القياس للمجس، يحدث تغير في المفاعلة بين قطب القياس والخزان، مما يؤدي إلى عدم توازن دائرة الجسر وتوقف توليد إشارة التذبذب. تكتشف دائرة التحكم هذا التغير وتُصدر إشارة إنذار. تُطبق إشارة التذبذب على قطب القياس كإشارة ترددات راديوية، وفي الوقت نفسه، تُرسل أيضًا إلى قطب الحماية بعد مُتابع الجهد بنسبة 1:1. تتميز إشارة الترددات الراديوية لقطب القياس وقطب الحماية بنفس الجهد والطور والتردد، وهي معزولة عن بعضها. تم تطوير مفتاح مستوى الترددات الراديوية بناءً على قياس السعة، مما يمنحه مزايا أداء أفضل في مقاومة التلف، وموثوقية أعلى، ودقة قياس أكبر. عادةً ما تُستخدم مفاتيح مستوى الموصل بترددات الراديو في مختلف مستودعات التخزين، وقواديس التبريد الشبكية، وقيعان الدلاء، وغيرها من المعدات في مصانع الأسمنت.

3- مفتاح مستوى دوار

يتكون هذا الجهاز من محرك متزامن، وفاصل، وشفرة، وآلية كشف الحمل الزائد. عندما يرتفع مستوى المادة المراد قياسها بحيث يعيق دوران الشفرة، تُحدث آلية الكشف إزاحة دورانية حول العمود الرئيسي. تؤدي هذه الإزاحة أولًا إلى تشغيل مفتاح صغير للإشارة إلى وجود المادة، وبالتالي تشغيل الطاقة للمحرك لتدويره. بعد ذلك، يعمل مفتاح صغير آخر للإشارة إلى عدم وجود المادة، ويستمر هذا الوضع طالما لا توجد مادة تعيق دوران شفرة الكشف. يتميز مفتاح مستوى الدوران ببساطة تركيبه، وموثوقية تشغيله، وسهولة تركيبه واستخدامه. وبفضل بساطة تركيبه، وانخفاض سعره، وموثوقية تشغيله، وسهولة صيانته، يُستخدم مفتاح مستوى المقاومة عادةً في مصانع الأسمنت لتطبيقات مثل قواديس رماد جامع الغبار، وقاع المصاعد الدلوية، كما يُستخدم أيضًا بشكل شائع لكشف مستويات المواد العالية في صوامع المواد المسحوقة.

4- مفتاح مستوى المواد من نوع السعة

يعتمد مبدأ عمل مفتاح مستوى السعة على أن القطب الكهربائي المُدخل في الصومعة وجدارها يُشكلان مكثفًا، وعندما يُؤدي تغير مستوى المواد في الصومعة إلى تغير السعة الكهربائية، يتم الحصول على إشارة تحكم مُناسبة من خلال دائرة التحويل. ونظرًا لتغير السعة باستمرار، يُمكن استخدام مفتاح المستوى لقياس المستوى بشكل مُستمر، أو كمفتاح مستوى يُستخدم كجهاز إنذار أو كإشارة إدخال لمعدات التغذية والتفريغ. يتميز مفتاح المستوى بانخفاض تكلفته، وعدم تعرضه للتآكل الميكانيكي، وسهولة تركيبه وصيانته، وغيرها من المزايا. يُستخدم مفتاح مستوى السعة لمراقبة مستويات المواد العالية في مخازن المواد الخام، ومخازن الكلنكر، ومخازن الأسمنت في مصانع الأسمنت، مما يُساعد على منع امتلاء الصوامع بشكل فعال في حال تعطل مفتاح مستوى المواد. إلا أن المواد اللزجة تلتصق بسهولة بالمسبار، مما يُؤدي إلى تشغيل خاطئ، لذا فإن مفتاح مستوى السعة غير مُناسب لهذا النوع من المواد اللزجة.