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所有粉末和散装固体加工和处理设备或系统都需要一定程度的监控。工业过程越复杂,正确控制和监控就越重要。这是仪表和控制系统的关键所在。
筒仓含量测量是一个关键领域。由于筒仓内物料的容重可能不同,液位指示和液位检测仪器对于防止溢装至关重要。在其他工业过程中,控制需要能够对爆炸、系统堵塞、筛网破损、金属探测器、过热磨机等作出反应,并采取适当的行动来防止系统损坏或危及产品质量。
因为干散装固体是我们周围许多产品的必不可少的部分,所以能够准确测量它们对其生产效率至关重要。
为了使流程更高效、更经济、更可靠,您必须了解流程中发生的情况,以便对其进行优化。
理想情况下,这意味着测量每个次要过程的输入和输出,以便理解,例如,每件机器的最佳设置,混合成分的最佳比例,最大化输出的最佳方式,同时最小化成本。
过程仪表是一系列用于控制和监控工业过程的测量仪表。过程仪表用于测量和控制实验室、生产或制造区域内的过程变量。
过程仪表是在工业制造设施内测量物理量(如流量、温度、液位、距离、角度或压力)并为过程控制生成信号的装置。
过程仪表是任何干物料处理/粉末处理过程的组成部分,因为它允许实时测量和控制过程变量,如水平,固体流量,压力,温度,灰尘和湿度。
有了正确的工艺仪表,通过集成报警信号,制造设备可以有效、高效、经济和安全地运行。
粉末行为会影响生产效率,并直接影响产品质量变量,如剂量均匀性。
现在可以可靠地测量粉末的性质,并将它们直接与粒子的形态联系起来。
使用自动成像技术生成了精确的、统计上相关的颗粒尺寸和形状数据,并用于研究颗粒形貌对动态、剪切和散装粉末性能的影响。
粉末流动可以定义为粉末在特定条件下流动的容易程度。这些条件包括:
对于某些应用,简单地限制了粉末流动的易用性,所谓的“Go-No-Go”方法。粉末是否会通过系统流过?
对于其他应用,粉流的速率和一致性是重要的。
用于测试散装固体流动的设备必须考虑到应用问题和处理条件,以便向用户提供相关数据。试验装置中的粉末必须与被研究过程中的粉末处于相同的状态。这确保了流分析将适用于问题。
了解粉末或散装固体的流动特性对设计筒仓和其他散装处理设备至关重要,以确保不会发生流动问题。
流量特性取决于几个参数,例如:
充分了解散装材料的流动特性及其流动性对于确定流动性差、粉末泛洪或速率限制、偏析或产品不均匀性的原因至关重要。在设计新的筒仓/料仓/料斗、料堆、给料机、溜槽、输送机或其他散装物料搬运设备时,流动特性测试也至关重要。
了解粉末/散装固体的性质是一个良好的设计,或有效的故障排除,一个工业安装的第一步。
颗粒和粉末处理和加工设备的设计和操作需要颗粒特性和粉末的散装特性的具体知识。
颗粒表征是通过颗粒的形状、大小、表面性质、电荷性质、机械性质和微观结构来识别各种颗粒的过程。
市面上有各种各样的颗粒表征技术,可以用来测量颗粒样本。
每一种方法都有其优点和局限性,并没有适用于所有样本和所有情况的通用技术。
粒度-颗粒大小直接影响压实、流动、溶解、纹理。颗粒大小的控制可能需要一个特定的最终应用,或为了控制进一步处理的输入。测量粒度对于粉碎/粒度减小过程尤为重要。
颗粒形状- 颗粒形状是粉末颗粒的外部形态的表达,其包括形式(整体形状),圆度(平滑度)和表面纹理。
根据特定最终应用的需要,可能需要控制颗粒的形状。了解颗粒的形状也有助于预测混合问题。
在测试颗粒形状对粉末性能的影响时,一个主要问题是在一个粉末块中分离不同的颗粒形状。至今还没有一种通用的方法来描述粉末颗粒的形状。
粒子的力量-颗粒强度取决于多种因素,如它们的材料和机械性能、它们的大小、形状、装载模式和其他外部条件。冲击试验、摩擦试验和压缩试验可以很好地确定冲击和压缩强度的强度分布。
体积密度-堆积密度是粉末、颗粒和其他散装固体的一种特性。定义为物质中许多粒子的质量除以它们所占的总体体积。总体体积包括颗粒体积、颗粒间空隙体积和内部孔隙体积。
粒子密度–颗粒密度(或真实密度)是固体单位体积的重量。当固体的运动不再被视为一个质量而是一个个体时,颗粒密度将是相关的。某些气动运输技术就是这样。
颗粒粉尘–粉尘是指颗粒在机械处理或空气动力刺激下变得空气化的趋势。粉尘受颗粒形状、大小和固有静电力的影响。尤其是在与粉末、粒状材料或纤维一起工作的过程中,粉尘颗粒在输送过程中会释放到空气中运输和运输。
颗粒浓度-颗粒浓度测量是各种工业过程中的一项要求。在许多情况下,仅仅知道颗粒大小是不够的,因为样品浓度也可能影响产品的性能。
为了确保散装物料的可靠处理和加工,设备和系统设计必须基于在代表性工艺条件下测量的适当材料特性。不同的粉末和制造工艺可能会带来一系列的粉末处理问题,例如:
在粉末技术中,分离是指在搬运、运输和储存过程中分离不同性质的颗粒,这是大多数处理颗粒固体的工业中普遍存在的问题。
当产品在系统中移动且颗粒不断接触时,会发生降解。因此,材料分解会导致产品质量差,但也会导致防尘问题。
当颗粒附聚并形成固体块或质量时,粉末结块产生。结束是不可取的,并导致客户投诉,拒绝产品和删除材料所需的额外处理步骤。
当散装材料互锁或粘结在一起,在容器(筒仓、料斗、IBC、搅拌容器)出口上方形成拱形(或桥)时,会发生粉末桥接。当发生这种情况时,拱形物将保持料仓的剩余内容物,防止剩余粉末排出。为了克服桥接,必须减少或防止发生壁摩擦。
在容器(筒仓、料斗、中型散货箱、混合容器)中,当粉末通过中央流道排空,但料仓壁的物料仍然停滞不动,并从料仓出口开始,通过物料留下一个空孔(鼠洞)时,粉末溃散就会发生。
采样可以定义为从一种(干散体)材料中取样,以获得关于总量的一个或多个属性的信息,如金属含量、灰分含量、水分、粒度、颗粒形状等。
粒度分析结果最适用于拉拔样品代表性并且使用适当的分散技术。
颗粒大小测量的大多数变化都可以追溯到不正确的取样或样品制备。
它经常说,处理干燥材料更像是艺术而不是科学。批量固体采样易受在绘制代表样品的区域的上游和下游的条件影响,主要是由于材料流动性能。例如,即使是几度的水分波动也可以偏斜结果。
曝气是流动特性的另一个危害。有些材料可以很好地通气,所以沿着自由流动的溪流放置取样器并没有什么特别的困难。然而,这些材料在沉降时可能会凝固。在沉淀后采集的样品会返回与在工艺流中绘制的结果截然不同的结果。
另一个经常没有考虑到的挑战是工艺线上的空间限制。取样器的大小和占地面积因应用而异,因此如果取样目标和所需设备没有仔细检查和校准,安装可能会很棘手。
湿度测量是生产从初始过程到最终产品阶段的一个重要方面。
测量和控制水分可以降低因运输过量水分而产生的运输成本,水分控制可以防止产品在运输和运输过程中冻结。
在整个制造过程中测量含水量还可以节省能源和燃料成本,并减少产品浪费。
当一次测量超出公差时,可进行快速自动或手动调整,以确保散装材料在损失昂贵的时间和产生浪费之前正确移动。
料仓、筒仓和其他类型容器中粉末和散装固体的液位测量面临重大挑战。
材料表面的形状-被测量的固体既可以是微小的粉末,也可以是有尖端的超大颗粒
材料特性- 散装固体可以是细微的粉末或大的细微粉末或大。
固体的休息角 -与所有虚拟液体不同,容器中包含的块状固体不具有平面水平表面。它们通常具有称为可以根据填充和放电设置改变的休止角度的角表面形状。
容器尺寸-可能很难知道散装材料储存在筒仓的确切尺寸。
体积密度的差异-对于像玉米和面粉这样的材料,可能很难知道准确的堆积密度值,因为它们随季节而变化,并取决于特定的作物和混合。
容器内灰尘-有些材料在填充和排出时会产生大量灰尘。
其中一些挑战处理将距离或水平测量转换为体积或重量。其他人挑战所选水平测量技术的可靠性。
所有散装固体液位测量系统的主要选择标准是容器内材料的状态及其对液位测量精度和传感器污染的影响。
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