Czujniki temperatury i kable do monitorowania silosów zbożowych

Podstawowe słowa kluczowe:Kabel temperatury ziarna, czujnik temperatury ziarna, system monitorowania ziarna, monitorowanie temperatury silosu

Powiązane słowa kluczowe: Kabel temperatury zbiornika na ziarno, System monitorowania temperatury silosu na ziarno, Wielopunktowy czujnik temperatury, Monitorowanie temperatury przechowywania ziarna, Kabel czujnika w silosie

Podczas długotrwałego przechowywania ziarna ważnymi wskaźnikami pozwalającymi ocenić jego stan jest temperatura, wilgotność i stężenie dwutlenku węgla. Chociaż ziarno zostało już zebrane i zmagazynowane, pozostaje biologicznie aktywne i nadal oddycha.

Kiedy wewnątrz masy zbożowej wystąpi nadmierna wilgoć, aktywność owadów, rozwój pleśni, nierównomierne napowietrzenie lub kondensacja, może dojść do miejscowego wytworzenia ciepła. Te gorące punkty są często trudne do wykrycia spoza struktury magazynu.

Z tego powodu niezawodnyczujniki temperatury ziarnaIkable do pomiaru temperatury ziarna są niezbędnymi elementami nowoczesnych magazynów zbożowych, młynów paszowych, zakładów przetwórstwa zbożowego i dużych silosów handlowych.

Jednak samo zainstalowanie kilku kabli temperaturowych nie gwarantuje skutecznego monitorowania. Liczba kabli, pozycje instalacji, odstępy poziome i pionowe oraz metoda analizy danych – wszystko to ma bezpośredni wpływ na wydajność monitorowania.

W silosach o dużej średnicy niewystarczające lub źle rozmieszczone kable mogą pozostawić znaczne obszary masy ziarna bez monitorowania, umożliwiając kontynuację miejscowego ogrzewania, zanim zostanie ono wykryte.

Dlaczego należy stale monitorować temperaturę ziarna

Zmiany temperatury wewnątrz przechowywanego ziarna rzadko występują równomiernie. Wilgotność ziarna, stężenie ciał obcych, schemat załadunku, przenikanie ciepła przez ściany, kondensacja na dachu, przepływ powietrza i sezonowe warunki pogodowe mogą powodować duże różnice temperatur w tym samym silosie.

Kiedy wilgotność ziarna jest zbyt wysoka, aktywność pleśni i drobnoustrojów może wzrosnąć i spowodować wydzielanie ciepła. Skoncentrowana aktywność owadów może również powodować lokalny wzrost temperatury. Jeśli ciepło nie zostanie rozproszone, dotknięty obszar może stopniowo się rozszerzać i powodować:

Niezawodnysystem monitorowania temperatury przechowywania ziarnapowinien nie tylko wyświetlać aktualne temperatury. Powinien także rejestrować dane historyczne i identyfikować zmieniające się trendy w każdym punkcie pomiarowym.

W porównaniu z pojedynczym odczytem temperatury, ciągły wzrost temperatury, różnice między pobliskimi czujnikami i zmiany w czasie są często bardziej przydatne do wykrywania rozwijającego się ryzyka.

Na przykład czujnik może nadal znajdować się poniżej progu alarmowego, ale jeśli jego temperatura będzie nadal rosła przez kilka dni, kierownicy magazynu powinni zbadać obszar.

Nowoczesne zarządzanie zbożem powinno zatem uwzględniać trendy temperaturowe, warunki zewnętrzne, zapisy napowietrzania i wilgotność ziarna, a nie polegać wyłącznie na odczytach najwyższej temperatury.

Do czujników temperatury stosowanych w przechowywaniu ziarna zaliczają się głównie termopary i termistory. Technologie te różnią się zasadą pomiaru, konstrukcją kabla, konwersją sygnału i wymaganiami konserwacyjnymi.

Kable temperaturowe termopary

Termopary mierzą temperaturę za pomocą napięcia elektrycznego generowanego na styku dwóch różnych metali.

Termopary typu T są powszechnie stosowane w zastosowaniach związanych z przechowywaniem ziarna. Ich złącza czujnikowe są instalowane w różnych miejscach wzdłuż kabla.

Typowy odstęp między czujnikami w pionie może wynosić w przybliżeniu:

Prawidłowy rozstaw zależy od wysokości silosu, rodzaju ziarna, wymagań dotyczących monitorowania i budżetu projektu.

Aby wytrzymać siły powstające podczas załadunku, rozładunku i osiadania ziarna, przewody termopary są zwykle łączone z nośnym stalowym kablem i chronione trwałym płaszczem zewnętrznym.

Sygnały czujników są przesyłane do urządzenia przełączającego lub konwertującego, gdzie są przekształcane na informacje cyfrowe dla oprogramowania monitorującego lub sprzętu sterującego.

Kable temperaturowe termistora

Termistor NTC to rezystor wrażliwy na temperaturę, którego rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Termistory są szeroko stosowane wkable temperatury zbiornika na ziarnoze względu na ich niewielkie rozmiary, dobrą stabilność i niezawodną dokładność pomiaru.

Niektóre cyfrowe kable temperaturowe wykorzystują oddzielną nośną konstrukcję zewnętrzną i wyjmowany wewnętrzny rdzeń czujnikowy.

Wzmocniony kabel zewnętrzny wytrzymuje nacisk ziaren i siły rozciągające, podczas gdy wewnętrzny rdzeń czujnika zbiera dane dotyczące temperatury. Jeżeli czujnik ulegnie awarii, rdzeń wewnętrzny można zdemontować i wymienić bez konieczności demontażu całego kabla nośnego.

Ta konstrukcja z wymiennym rdzeniem może znacznie obniżyć koszty konserwacji, szczególnie w głębokich silosach, dużych zbiornikach magazynowych i obiektach, w których nie można łatwo usunąć ziarna.

Cyfrowe dane dotyczące temperatury mogą być przesyłane poprzez RS485, Ethernet lub komunikację bezprzewodową do:system monitorowania zbóżDo:

Dlaczego liczba kabli temperaturowych ma znaczenie

Miejscowe ogrzewanie często zachodzi na stosunkowo niewielkim obszarze masy ziarna.

Jeśli zainstalowanych jest zbyt mało kabli, najbliższy czujnik może znajdować się daleko od gorącego punktu. Pogorszenie jakości ziarna może trwać przez długi czas, zanim ciepło dotrze do czujnika.

Dlatego też systemu monitorowania ziarna nie należy oceniać jedynie na podstawie pytania, czy zainstalowane są kable. Należy również rozważyć:

Czy środek silosu jest monitorowany

Czy w pobliżu ściany silosu zainstalowano wystarczającą liczbę czujników

Czy odległość pozioma pomiędzy kablami jest zbyt duża

Czy odstęp czujników w pionie jest odpowiedni

Czy monitorowane są obszary podatne na kondensację i obszary wysokiego ryzyka

Czy system może wykryć lokalne ogrzewanie, a nie tylko średnią temperaturę

W małym zbiorniku na ziarno jeden kabel centralny może dostarczać ograniczonych informacji referencyjnych.

Jednakże wraz ze wzrostem średnicy silosu pojedynczy kabel centralny staje się coraz bardziej nieodpowiedni. Duże silosy zwykle wymagają kombinacji kabli temperaturowych centralnego, pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego.

Liczba kabli powinna rosnąć wraz ze średnicą silosu, głębokością ziaren i ryzykiem przechowywania, a nie pozostać stała dla każdego projektu.

Dlaczego producenci zalecają różne układy kabli

Różni dostawcy systemów monitorowania ziarna mogą zalecać bardzo różne ilości kabli i pozycje instalacji dla silosów o tej samej średnicy.

Na przykład w silosie o średnicy około 18,2 metra jeden projekt może zalecać 11 kabli, podczas gdy inny może zalecać tylko osiem.

Dla silosu o średnicy około 27,4 m jeden dostawca może zalecić 18 kabli, a inny 19. Promień montażowy wewnętrznego i zewnętrznego pierścienia kablowego może również znacznie się różnić.

Różnice te pokazują, że nie ma jednego prostego wzoru układu odpowiedniego dla każdej konstrukcji magazynu zboża.

Możliwe przyczyny to:

Różne technologie czujników

Różne odstępy między czujnikami w pionie

Różne średnice silosów i głębokości ziaren

Różne odmiany ziaren i poziomy wilgotności

Różne systemy napowietrzania

Różna wytrzymałość kabli i konstrukcje nośne

Różne algorytmy alarmowania

Różne standardy zarządzania ryzykiem

Różne budżety projektów

Wybierając Asystem monitorowania temperatury silosów zbożowychkupujący nie powinni porównywać samej ceny kabla ani jego ilości.

Powinni także zrozumieć, w jaki sposób dostawca określił położenie kabli i czy proponowany projekt odpowiada rzeczywistym warunkom silosu.

Czy jeden czujnik może monitorować stały promień?

Niektóre projekty monitorowania temperatury obliczają ilość kabli, zakładając, że jeden czujnik może monitorować ziarno w ustalonym promieniu.

Dostawca może na przykład twierdzić, że jeden czujnik temperatury monitoruje ziarno w promieniu około 2,7 metra.

Chociaż podejście to jest łatwe do zrozumienia, może nadmiernie uprościć wymianę ciepła wewnątrz przechowywanego ziarna.

Czujnik temperatury mierzy temperaturę w fizycznym miejscu. Nie skanuje bezpośrednio całego otaczającego ziarna.

Jeżeli nagrzewanie następuje daleko od czujnika, ciepło musi przedostać się przez masę ziarna poprzez przewodzenie lub przepływ powietrza, zanim zmiana temperatury dotrze do czujnika.

Szybkość przepływu ciepła zależy od kilku czynników:

Rodzaj ziarna

Wilgotność ziarna

Porowatość ziarna

Materiał obcy

Kierunek przepływu powietrza

Operacja napowietrzania

Temperatura zewnętrzna

Czas ogrzewania

Rozmiar gorącego punktu

Podczas napowietrzania mechanicznego poruszające się powietrze może transportować ciepło i umożliwiać pobliskiemu czujnikowi szybsze wykrycie zmiany.

Bez napowietrzania przenikanie ciepła przez ziarno może być stosunkowo powolne. Zlokalizowany problem zlokalizowany z dala od kabla może zatem pozostać niewykryty przez dłuższy czas.

Z tego powodu narysowanie stałego okręgu lub kuli wokół każdego czujnika nie odzwierciedla w pełni rzeczywistego działania asystem monitorowania temperatury silosu.

Twierdzenia dotyczące „100% pokrycia” należy oceniać ostrożnie

Jeśli założyć, że każdy czujnik monitoruje objętość kulistą, pojawia się kolejny problem: strefy kuliste nie mogą całkowicie wypełnić cylindrycznego silosu zbożowego bez szczelin i zakładek.

Część ziaren może wypadać poza wszystkimi założonymi strefami sensorycznymi, natomiast inne obszary mogą być liczone więcej niż jeden raz, ponieważ znajdują się w obrębie nakładających się stref.

W przypadku wielokrotnego liczenia nakładających się obszarów obliczony zasięg monitorowania może być znacznie zawyżony.

W jednej analizie porównano trzy układy kabli temperaturowych:

Jeden kabel zainstalowany w środku silosu

Trzy kable rozmieszczone wewnątrz silosu

Jeden kabel centralny plus sześć otaczających go kabli, w sumie siedem

W niektórych materiałach branżowych zasięg monitorowania tych układów określono na około 15%, 50% i 100%.

Jednak po ponownym obliczeniu odstępów między czujnikami pionowymi i objętości monitorowania geometrycznego szacowane wartości procentowe objętości niezachodzących na siebie były znacznie niższe:

Nawet po uwzględnieniu obszarów nakładających się pionowo, szacunkowe wartości wynosiły jedynie około 9,6%, 28,7% i 66,9%.

Obliczenia te nie oznaczają, że kable temperaturowe są nieskuteczne.

Zamiast tego pokazują, że wydajności systemu nie należy oceniać jedynie na podstawie uproszczonego procentu pokrycia geometrycznego.

Prawdziwą wartością systemu monitorowania temperatury jest jego zdolność do ciągłego monitorowania rozproszonych punktów i skracania czasu potrzebnego do wykrycia nieprawidłowego nagrzania.

Jak zaprojektować efektywny układ kabli do pomiaru temperatury ziarna

Naukowyukład kabla temperatury ziarnapowinno opierać się na strukturze silosu, charakterystyce ziarna i operacjach przechowywania, a nie na stałej ilości kabli.

1. Określ rozkład poziomy według średnicy silosu

Wraz ze wzrostem średnicy silosu zwiększa się odległość między kablem centralnym a ścianą silosu.

Dlatego silosy o dużej średnicy wymagają dodatkowych kabli o pierścieniu wewnętrznym i zewnętrznym.

Centralny układ obejmujący pierścień wewnętrzny i pierścień zewnętrzny może zmniejszyć duże niemonitorowane przestrzenie pomiędzy środkiem silosu a ścianą.

2. Określ ilość czujnika pionowego w zależności od głębokości ziarna

Rozwarstwienie temperaturowe staje się coraz bardziej znaczące wraz ze wzrostem głębokości ziaren.

Na górną warstwę ziaren może wpływać kondensacja na dachu i temperatura zewnętrzna. Na dolną warstwę może mieć wpływ podłoga i przepływ powietrza napowietrzającego. Ogrzanie może również nastąpić w środku masy zbożowej.

Dlatego czujniki powinny być rozmieszczone pionowo wzdłuż kabla, a nie skupiać się tylko na górze lub na dole.

3. Zwiększenie monitorowania w obszarach wysokiego ryzyka

W niektórych lokalizacjach ryzyko miejscowego nagrzewania jest większe, np.:

Obszary ze skoncentrowanym materiałem obcym

Nierówne strefy załadunku ziarna

Obszary nieszczelności dachu

Sekcje ścian podatne na kondensację

Martwe strefy napowietrzania

Obszary w pobliżu wlotów zboża

W tych lokalizacjach mogą być wymagane dodatkowe czujniki lub mniejsze odstępy między kablami.

4. Weź pod uwagę wytrzymałość mechaniczną i konserwację

Podczas załadunku i rozładunku ziarno wytwarza siły rozciągające, ścinające i boczne działające na kable temperaturowe.

Niezawodnykabel czujnika silosu zbożowegomuszą zapewniać nie tylko dokładne pomiary, ale także odpowiednią wytrzymałość na rozciąganie, odporność na zużycie i bezpieczne zawieszenie.

W przypadku głębokich zbiorników i dużych silosów kable opancerzone lub z wymiennym rdzeniem mogą zmniejszyć przyszłe trudności związane z konserwacją.

5. Ustanów ciągłą analizę danych

System monitorowania powinien przechowywać historyczne temperatury dla każdego czujnika i wspomagać analizę:

Szybkość wzrostu temperatury

Różnice temperatur pomiędzy pobliskimi czujnikami

Maksymalna temperatura

Nienormalne strefy

Czas trwania alarmu

Trendy sezonowe

Ustawienia alarmów nie powinny opierać się wyłącznie na ustalonej temperaturze maksymalnej. Należy również wziąć pod uwagę ciągły wzrost temperatury, rosnące różnice temperatur i czas trwania nietypowych warunków.

Należy wspólnie ocenić temperaturę, wilgotność i dwutlenek węgla

Temperatura jest jednym z najważniejszych wskaźników stanu ziarna, jednak sama temperatura ma swoje ograniczenia.

Jeżeli aktywność pleśni lub owadów rozpoczęła się dopiero niedawno, wytworzone ciepło może nie być jeszcze wystarczające do wywołania wyraźnego wzrostu temperatury.

Wilgotność względna lub stężenie dwutlenku węgla mogą zmienić się wcześniej.

Bardziej kompletne rozwiązanie do monitorowania ziarna może zatem łączyć:

Wielopunktowe czujniki temperatury

Pomiar wilgotności ziarna lub równowagowej wilgotności względnej

Czujniki dwutlenku węgla

Zewnętrzne czujniki temperatury i wilgotności

Zapisy operacji napowietrzania

Dane z badania wilgotności ziarna

Porównując kilka wskaźników, zarządzający magazynami mogą zmniejszyć ryzyko błędnej interpretacji pojedynczego pomiaru i podejmować lepsze decyzje dotyczące napowietrzania, chłodzenia, obracania ziarna lub fumigacji.

Systemy monitorowania zboża powinny zapewniać ostrzeżenia o ryzyku

Tradycyjne urządzenia do pomiaru temperatury ziarna wyświetlają głównie temperaturę w każdym punkcie pomiarowym.

Nowoczesnysystem monitorowania zbóżpowinien również zapewniać przechowywanie danych, analizę trendów i wczesne ostrzeganie o ryzyku.

Kompletny system może obejmować:

Kable do pomiaru temperatury ziarna

Wielopunktowe czujniki temperatury

Jednostki gromadzenia danych o temperaturze i wilgotności

Komunikacja RS485 lub Ethernet

Monitorowanie komputerów lub platform chmurowych

Krzywe temperatur i diagramy silosów

Alarmy wysokiej temperatury

Alarmy ciągłego ogrzewania

Interfejsy sterujące napowietrzaniem

Raporty z danymi historycznymi

Zbierając dane dotyczące różnych rodzajów zbóż, pór roku i struktur przechowywania, zakłady zbożowe mogą stopniowo ustalać standardy alarmowe dostosowane do własnych warunków, zamiast całkowicie polegać na ogólnych limitach temperatur.

Rozwiązania do monitorowania temperatury ziarna Langfang Zhaosui

Langfang Zhaosui Temperatura Pomiar Cable Co., Ltd. specjalizuje się w badaniach, rozwoju i produkcji kabli do pomiaru temperatury ziarna, czujników temperatury i wilgotności, jednostek gromadzenia danych i systemów monitorowania ziarna.

Rozwiązania mogą być zaprojektowane dla:

Magazyny zbożowe płaskie

Pojemniki na zboże

Duże silosy handlowe

Silosy paszowe

Silosy na materiały przemysłowe

Struktury głębokiego przechowywania

Każde rozwiązanie można skonfigurować w zależności od średnicy silosu, wysokości silosu, przechowywanego materiału, wymaganej ilości czujników i odległości komunikacyjnej.

W przypadku dużych projektów przechowywania zboża zwiększenie liczby przewodów temperaturowych, optymalizacja rozmieszczenia czujników centralnych i otaczających oraz analiza trendów temperatury są bardziej praktyczne niż poleganie na deklarowanym stałym promieniu monitorowania.

W opancerzonych kablach temperaturowych z wymiennym rdzeniem zastosowano zewnętrzną konstrukcję nośną w celu ochrony czujników wewnętrznych.

Gdy wymagana jest konserwacja, wewnętrzny rdzeń czujnikowy można wyjąć i wymienić, co pomaga zmniejszyć koszty opróżniania silosu i ponownej instalacji całego kabla.

Po podłączeniu do wielopunktowych jednostek pomiaru temperatury i wilgotności, oprogramowania do monitorowania ziarna i sprzętu komunikacyjnego, system może zapewnić:

Automatyczny pomiar temperatury

Historyczne krzywe trendu

Wyświetlanie temperatury warstwa po warstwie

Alarmy wysokiej temperatury

Zdalne monitorowanie

Analiza stanu ziarna

Wniosek

Czujniki temperatury i kable do pomiaru temperatury ziarna są niezbędnymi elementami bezpiecznego przechowywania ziarna. Jednakże efektywności systemu nie można ocenić jedynie na podstawie obecności sprzętu lub uproszczonego procentu pokrycia.

Niezawodne rozwiązanie monitorujące powinno uwzględniać:

Średnica silosu

Głębokość ziarna

Pionowy odstęp czujników

Ilość kabla

Pozycje instalacji kabli

Wilgotność ziarna

Warunki napowietrzania

Struktura czujnika

Historyczne trendy temperaturowe

W przypadku dużych silosów zbożowych rozproszone monitorowanie za pomocą wielu kabli temperaturowych w połączeniu z informacjami o wilgotności, dwutlenku węgla i napowietrzeniu może zapewnić wcześniejsze ostrzeżenie o lokalnym nagrzewaniu, pleśni i aktywności owadów.

Naukowe rozmieszczenie okablowania, ciągłe gromadzenie danych i prawidłowa interpretacja trendów temperaturowych są kluczem do osiągnięcia pełnej wartości aukład czujnika temperatury ziarna.