سنسورهای دما و کابل برای نظارت بر سیلو دانه

کلمات کلیدی اولیه:کابل دمای دانه، سنسور دمای دانه، سیستم مانیتورینگ دانه، مانیتورینگ دمای سیلو

کلمات کلیدی مرتبط: کابل دمای سطل دانه، سیستم مانیتورینگ دمای سیلو دانه، سنسور دمای چند نقطه ای، نظارت بر دمای ذخیره سازی دانه، کابل سنسور سیلو

در طول ذخیره سازی طولانی مدت دانه، دما، رطوبت و غلظت دی اکسید کربن شاخص های مهمی هستند که برای ارزیابی وضعیت دانه استفاده می شوند. اگرچه دانه قبلاً برداشت و ذخیره شده است، اما از نظر بیولوژیکی فعال باقی می ماند و به تنفس خود ادامه می دهد.

هنگامی که رطوبت بیش از حد، فعالیت حشرات، رشد کپک، هوادهی ناهموار یا تراکم در داخل یک توده دانه رخ می دهد، ممکن است گرمای موضعی ایجاد شود. تشخیص این نقاط داغ اغلب از خارج از ساختار ذخیره سازی دشوار است.

به همین دلیل قابل اعتماد استسنسورهای دمای دانهوکابل های دمای دانه اجزای ضروری تأسیسات مدرن ذخیره سازی غلات، کارخانه های خوراک، کارخانه های فرآوری غلات و سیلوهای تجاری بزرگ هستند.

با این حال، نصب چند کابل دما به سادگی نظارت موثر را تضمین نمی کند. تعداد کابل‌ها، موقعیت‌های نصب، فاصله افقی، فاصله سنسور عمودی و روش تحلیل داده‌ها همگی مستقیماً بر عملکرد نظارت تأثیر می‌گذارند.

در سیلوهای با قطر بزرگ، کابل‌های ناکافی یا ضعیف ممکن است مناطق قابل‌توجهی از توده دانه را بدون نظارت باقی بگذارند و اجازه می‌دهند قبل از شناسایی، گرمایش موضعی ادامه یابد.

چرا دمای دانه باید به طور مداوم کنترل شود؟

تغییرات دما در غلات ذخیره شده به ندرت به طور یکنواخت رخ می دهد. رطوبت دانه، غلظت مواد خارجی، الگوهای بارگذاری، انتقال حرارت دیوار، تراکم سقف، جریان هوا و شرایط آب و هوایی فصلی می‌توانند تفاوت‌های دمایی زیادی را در یک سیلو ایجاد کنند.

هنگامی که رطوبت دانه خیلی زیاد باشد، فعالیت کپک و میکروبی ممکن است افزایش یابد و گرما آزاد شود. فعالیت متمرکز حشرات نیز می تواند باعث افزایش دمای موضعی شود. اگر این گرما از بین نرود، ناحیه آسیب دیده ممکن است به تدریج گسترش یابد و باعث ایجاد موارد زیر شود:

قابل اعتمادسیستم نظارت بر دمای ذخیره سازی غلاتنباید تنها دمای فعلی را نمایش دهد. همچنین باید داده های تاریخی را ثبت کند و روندهای متغیر را در هر نقطه اندازه گیری شناسایی کند.

در مقایسه با یک خواندن دما، افزایش مداوم دما، تفاوت بین سنسورهای نزدیک و تغییرات در طول زمان اغلب برای تشخیص خطرات در حال توسعه مفیدتر هستند.

به عنوان مثال، ممکن است یک حسگر همچنان زیر آستانه هشدار باشد، اما اگر دمای آن برای چند روز ادامه یابد، مدیران ذخیره‌سازی باید منطقه را بررسی کنند.

بنابراین، مدیریت غلات مدرن باید روندهای دما، شرایط فضای باز، سوابق هوادهی و رطوبت دانه را با هم در نظر بگیرد و نه تنها به بالاترین میزان دما تکیه کند.

سنسورهای دما مورد استفاده در ذخیره سازی غلات عمدتاً شامل ترموکوپل ها و ترمیستورها هستند. این فناوری ها در اصل اندازه گیری، ساختار کابل، تبدیل سیگنال و نیازهای تعمیر و نگهداری متفاوت هستند.

کابل های دمای ترموکوپل

ترموکوپل ها دما را از طریق ولتاژ الکتریکی تولید شده در محل اتصال دو فلز مختلف اندازه گیری می کنند.

ترموکوپل های نوع T معمولاً در کاربردهای ذخیره سازی غلات استفاده می شوند. اتصالات حسگر آنها در موقعیت های مختلف در امتداد یک کابل نصب می شوند.

فاصله سنسور عمودی معمولی ممکن است تقریباً شامل موارد زیر باشد:

فاصله صحیح به ارتفاع سیلو، نوع دانه، الزامات نظارت و بودجه پروژه بستگی دارد.

برای مقاومت در برابر نیروهای ایجاد شده در هنگام بارگیری، تخلیه و نشست، سیم های ترموکوپل معمولاً با یک کابل فولادی باربر ترکیب می شوند و توسط یک ژاکت بیرونی بادوام محافظت می شوند.

سیگنال های حسگر به یک دستگاه سوئیچینگ یا تبدیل منتقل می شوند و در آنجا به اطلاعات دیجیتال برای نظارت بر نرم افزار یا تجهیزات کنترل تبدیل می شوند.

کابل های دمای ترمیستور

ترمیستور NTC یک مقاومت حساس به دما است که مقاومت آن با افزایش دما کاهش می یابد.

ترمیستورها به طور گسترده ای درکابل های دمای سطل غلاتبه دلیل اندازه فشرده، پایداری خوب و دقت اندازه گیری قابل اعتماد.

برخی از کابل های دمای دیجیتال از ساختار بیرونی باربر مجزا و هسته حسگر داخلی قابل جابجایی استفاده می کنند.

کابل خارجی تقویت شده فشار دانه و نیروهای کششی را تحمل می کند، در حالی که هسته حسگر داخلی داده های دما را جمع آوری می کند. اگر یک سنسور از کار بیفتد، هسته داخلی را می توان بدون برداشتن کامل کابل پشتیبان جدا کرد و جایگزین کرد.

این ساختار هسته قابل تعویض می تواند هزینه های تعمیر و نگهداری را به طور قابل توجهی کاهش دهد، به خصوص در سیلوهای عمیق، سطل های ذخیره سازی بزرگ و تاسیساتی که دانه ها به راحتی قابل حذف نیستند.

داده های دمای دیجیتال را می توان از طریق RS485، اترنت یا ارتباطات بی سیم به a منتقل کردسیستم نظارت بر غلاتبرای:

چرا تعداد کابل های دما مهم است؟

گرمایش موضعی اغلب در ناحیه نسبتاً کوچکی از توده دانه رخ می دهد.

اگر کابل های بسیار کمی نصب شده باشد، ممکن است نزدیکترین حسگر دور از نقطه داغ قرار داشته باشد. زوال دانه ممکن است برای مدت طولانی قبل از رسیدن گرما به سنسور ادامه یابد.

بنابراین، یک سیستم مانیتورینگ دانه را نباید تنها با پرسیدن اینکه آیا کابل نصب شده است ارزیابی کرد. همچنین باید در نظر گرفت:

آیا مرکز سیلو نظارت می شود یا خیر

آیا سنسورهای کافی در نزدیکی دیوار سیلو نصب شده است یا خیر

اینکه آیا فاصله افقی بین کابل ها خیلی زیاد است

آیا فاصله سنسور عمودی مناسب است یا خیر

اینکه آیا مناطق مستعد تراکم و پرخطر پایش می شوند یا خیر

اینکه آیا سیستم می تواند گرمایش محلی را به جای دمای متوسط ​​تشخیص دهد یا خیر

در یک سطل دانه کوچک، یک کابل مرکزی ممکن است اطلاعات مرجع محدودی را ارائه دهد.

با افزایش قطر سیلو، یک کابل مرکزی به طور فزاینده ای ناکافی می شود. سیلوهای بزرگ معمولاً به ترکیبی از کابل های دمای مرکزی، حلقه داخلی و حلقه بیرونی نیاز دارند.

تعداد کابل ها باید با قطر سیلو، عمق دانه و ریسک ذخیره سازی به جای ثابت ماندن برای هر پروژه افزایش یابد.

چرا سازندگان طرح بندی کابل های مختلف را توصیه می کنند؟

تامین کنندگان مختلف نظارت بر دانه ممکن است مقادیر بسیار متفاوت کابل و موقعیت نصب را برای سیلوهایی با قطر مشابه توصیه کنند.

به عنوان مثال، در یک سیلو با قطر تقریباً 18.2 متر، یک طرح ممکن است 11 کابل را توصیه کند در حالی که دیگری ممکن است فقط هشت کابل را توصیه کند.

برای سیلوهایی با قطر تقریبی 27.4 متر، یک تامین کننده ممکن است 18 کابل و دیگری ممکن است 19 کابل را توصیه کند. شعاع نصب حلقه های کابل داخلی و خارجی نیز ممکن است به طور قابل توجهی متفاوت باشد.

این تفاوت ها نشان می دهد که هیچ فرمول طرح بندی ساده ای برای هر ساختار ذخیره سازی دانه وجود ندارد.

دلایل احتمالی عبارتند از:

فن آوری های مختلف حسگر

فاصله سنسورهای عمودی مختلف

قطر سیلو و عمق دانه های مختلف

انواع مختلف دانه و سطوح رطوبت

سیستم های هوادهی مختلف

مقاومت کابل و سازه های باربر مختلف

الگوریتم های مختلف زنگ هشدار

استانداردهای مختلف مدیریت ریسک

بودجه های مختلف پروژه

هنگام انتخاب یکسیستم مانیتورینگ دمای سیلو دانه، خریداران نباید قیمت کابل یا مقدار کابل را به تنهایی مقایسه کنند.

آنها همچنین باید بدانند که چگونه تامین کننده موقعیت های کابل را تعیین کرده و آیا طرح پیشنهادی با شرایط واقعی سیلو مطابقت دارد یا خیر.

آیا یک سنسور می تواند شعاع ثابت را نظارت کند؟

برخی از طرح‌های مانیتورینگ دما، مقدار کابل را با این فرض محاسبه می‌کنند که یک حسگر می‌تواند دانه‌ها را در یک شعاع ثابت نظارت کند.

به عنوان مثال، یک تامین کننده ممکن است ادعا کند که یک سنسور دما دانه ها را در شعاع تقریباً 2.7 متری نظارت می کند.

اگرچه درک این رویکرد ساده است، اما می‌تواند انتقال حرارت را در داخل غلات ذخیره شده ساده‌تر کند.

سنسور دما دما را در مکان فیزیکی خود اندازه گیری می کند. مستقیماً تمام دانه های اطراف را اسکن نمی کند.

اگر گرمایش دور از سنسور اتفاق بیفتد، قبل از اینکه تغییر دما به سنسور برسد، گرما باید از طریق رسانش یا جریان هوا در توده دانه حرکت کند.

سرعت حرکت گرما به عوامل مختلفی بستگی دارد:

نوع دانه

رطوبت دانه

تخلخل دانه

مواد خارجی

جهت جریان هوا

عملیات هوادهی

دمای بیرون

مدت زمان گرمایش

اندازه نقطه داغ

در طول هوادهی مکانیکی، هوای متحرک ممکن است گرما را منتقل کند و به حسگر نزدیک اجازه دهد تا تغییرات را سریعتر تشخیص دهد.

بدون هوادهی، انتقال حرارت از طریق دانه ممکن است نسبتا کند باشد. بنابراین، یک مشکل موضعی که دور از کابل قرار دارد، ممکن است برای مدت طولانی شناسایی نشود.

به همین دلیل، رسم یک دایره یا کره ثابت در اطراف هر سنسور به طور کامل عملکرد واقعی a را نشان نمی دهدسیستم مانیتورینگ دمای سیلو.

ادعاهای "پوشش 100٪" باید به دقت ارزیابی شوند

اگر فرض شود که هر سنسور حجم کروی را نظارت می کند، مشکل دیگری ظاهر می شود: مناطق کروی نمی توانند یک سیلو دانه استوانه ای را بدون شکاف یا همپوشانی به طور کامل پر کنند.

برخی از دانه ها ممکن است خارج از تمام مناطق حسگر فرض شده قرار گیرند، در حالی که مناطق دیگر ممکن است بیش از یک بار شمارش شوند زیرا در مناطق همپوشانی قرار دارند.

هنگامی که مناطق همپوشانی به طور مکرر شمارش می شوند، پوشش نظارتی محاسبه شده ممکن است به طور قابل توجهی اغراق شود.

یک تجزیه و تحلیل سه آرایش کابل دما را مقایسه کرد:

یک کابل در مرکز سیلو نصب شده است

سه کابل در داخل سیلو توزیع شده است

یک کابل مرکزی به اضافه شش کابل اطراف، در مجموع هفت

برخی از مواد صنعتی پوشش نظارتی این طرح‌بندی‌ها را تقریباً 15%، 50% و 100% توصیف کردند.

با این حال، زمانی که فاصله سنسور عمودی و حجم‌های نظارت هندسی مجدداً محاسبه شد، درصد حجم غیر همپوشانی تخمینی بسیار کمتر بود:

حتی زمانی که مناطق همپوشانی عمودی در نظر گرفته شد، مقادیر تخمینی تنها حدود 9.6٪، 28.7٪ و 66.9٪ بود.

این محاسبات به معنای بی اثر بودن کابل های دما نیست.

در عوض، آنها نشان می‌دهند که عملکرد سیستم را نباید تنها با درصد پوشش هندسی ساده‌شده قضاوت کرد.

ارزش واقعی یک سیستم مانیتورینگ دما توانایی آن در نظارت مستمر نقاط توزیع شده و کاهش زمان لازم برای تشخیص گرمایش غیرعادی است.

چگونه یک چیدمان کابل با دمای دانه موثر طراحی کنیم

یک علمیچیدمان کابل دمای دانهباید بر اساس ساختار سیلو، ویژگی های دانه و عملیات ذخیره سازی به جای یک مقدار کابل ثابت باشد.

1. تعیین توزیع افقی با توجه به قطر سیلو

با افزایش قطر سیلو، فاصله بین کابل مرکزی و دیواره سیلو بیشتر می شود.

بنابراین سیلوهای با قطر بزرگ به کابل های حلقه داخلی و خارجی اضافی نیاز دارند.

چیدمان حلقه مرکزی، حلقه داخلی و خارجی می تواند فضاهای بزرگ بدون نظارت بین مرکز سیلو و دیوار را کاهش دهد.

2. تعیین مقدار سنسور عمودی با توجه به عمق دانه

طبقه بندی دما با افزایش عمق دانه قابل توجه تر می شود.

لایه دانه بالایی ممکن است تحت تأثیر تراکم سقف و دمای بیرون قرار گیرد. لایه زیرین ممکن است تحت تأثیر کف و جریان هوای هوا قرار گیرد. گرما همچنین می تواند در وسط توده دانه ایجاد شود.

بنابراین سنسورها باید به‌جای اینکه فقط در نزدیکی بالا یا پایین متمرکز شوند، به‌صورت عمودی در طول کابل توزیع شوند.

3. افزایش نظارت در مناطق پرخطر

برخی از مکان ها خطر بیشتری برای گرمایش موضعی دارند، از جمله:

مناطق با مواد خارجی متمرکز

مناطق ناهموار بارگیری دانه

مناطق نشتی سقف

مقاطع دیواری مستعد تراکم

مناطق مرده هوادهی

مناطق نزدیک به ورودی غلات

ممکن است حسگرهای اضافی یا فاصله کابل نزدیک‌تر در اطراف این مکان‌ها مورد نیاز باشد.

4. استحکام مکانیکی و نگهداری را در نظر بگیرید

در هنگام بارگیری و تخلیه، دانه ها نیروهای کششی، برشی و جانبی را بر روی کابل های دما ایجاد می کنند.

قابل اعتمادکابل سنسور سیلو دانهباید نه تنها اندازه گیری های دقیق، بلکه استحکام کششی کافی، مقاومت در برابر سایش و تعلیق مطمئن را نیز ارائه دهد.

برای سطل‌های عمیق و سیلوهای بزرگ، کابل‌های حرارتی با هسته زره‌دار یا قابل تعویض می‌توانند مشکلات نگهداری در آینده را کاهش دهند.

5. ایجاد تجزیه و تحلیل مداوم داده ها

سیستم مانیتورینگ باید دماهای تاریخی را برای هر سنسور ذخیره کند و از تجزیه و تحلیل موارد زیر پشتیبانی کند:

نرخ افزایش دما

تفاوت دما بین سنسورهای نزدیک

حداکثر دما

مناطق غیر طبیعی

مدت زمان هشدار

روندهای فصلی

تنظیمات آلارم نباید فقط به حداکثر دمای ثابت متکی باشد. افزایش مداوم دما، افزایش اختلاف دما و مدت زمان شرایط غیرعادی نیز باید در نظر گرفته شود.

دما، رطوبت و دی اکسید کربن باید با هم ارزیابی شوند

دما یکی از مهم ترین شاخص های وضعیت دانه است، اما دما به تنهایی دارای محدودیت هایی است.

هنگامی که فعالیت کپک یا حشره به تازگی شروع شده است، گرمای تولید شده ممکن است هنوز برای ایجاد یک افزایش واضح دما کافی نباشد.

رطوبت نسبی یا غلظت دی اکسید کربن ممکن است زودتر تغییر کند.

بنابراین یک راه حل کامل تری برای نظارت بر دانه ممکن است ترکیبی از:

سنسورهای دمای چند نقطه ای

رطوبت دانه یا اندازه گیری رطوبت نسبی تعادلی

سنسورهای دی اکسید کربن

سنسورهای دما و رطوبت در فضای باز

سوابق عملیات هوادهی

داده های آزمایش رطوبت دانه

با مقایسه چندین شاخص، مدیران ذخیره‌سازی می‌توانند خطر تفسیر نادرست یک اندازه‌گیری را کاهش دهند و تصمیمات بهتری در مورد هوادهی، خنک‌سازی، چرخش دانه یا بخور بگیرند.

سیستم های نظارت بر دانه باید هشدارهای خطر را ارائه دهند

تجهیزات سنتی دمای دانه عمدتاً دما را در هر نقطه اندازه گیری نمایش می دهند.

یک مدرنسیستم نظارت بر غلاتهمچنین باید ذخیره سازی داده ها، تجزیه و تحلیل روند و هشدارهای اولیه خطر را ارائه دهد.

یک سیستم کامل ممکن است شامل موارد زیر باشد:

کابل های دمای دانه

سنسورهای دمای چند نقطه ای

واحدهای جمع آوری داده های دما و رطوبت

ارتباط RS485 یا اترنت

مانیتورینگ کامپیوترها یا پلتفرم های ابری

منحنی های دما و نمودارهای سیلو

آلارم های دمای بالا

آلارم های گرمایش مداوم

رابط های کنترل هوادهی

گزارش داده های تاریخی

با جمع‌آوری داده‌ها از انواع مختلف دانه، فصول و ساختارهای ذخیره‌سازی، تأسیسات غلات می‌توانند به‌تدریج استانداردهای هشدار را متناسب با شرایط خود به‌جای تکیه کامل بر محدودیت‌های دمایی عمومی ایجاد کنند.

راه حل های نظارت بر دمای دانه لانگ فانگ ژائوسوی

Langfang Zhaosui Temperature Measurement Cable Co., Ltd. متخصص در تحقیق، توسعه و ساخت کابل های دمای دانه، سنسورهای دما و رطوبت، واحدهای جمع آوری داده ها و سیستم های نظارت بر دانه است.

راه حل ها را می توان برای موارد زیر طراحی کرد:

انبارهای غلات تخت

سطل های غلات

سیلوهای تجاری بزرگ

سیلوهای تغذیه

سیلوهای مواد صنعتی

سازه های ذخیره سازی عمیق

هر راه حل را می توان با توجه به قطر سیلو، ارتفاع سیلو، مواد ذخیره شده، مقدار سنسور مورد نیاز و فاصله ارتباطی پیکربندی کرد.

برای پروژه‌های بزرگ ذخیره‌سازی غلات، افزایش تعداد کابل‌های دما، بهینه‌سازی توزیع حسگرهای مرکزی و اطراف و تحلیل روند دما عملی‌تر از تکیه بر شعاع نظارت ثابت ادعایی است.

کابل‌های دما با هسته قابل تعویض زره‌دار از یک ساختار باربر خارجی برای محافظت از سنسورهای داخلی استفاده می‌کنند.

در صورت نیاز به تعمیر و نگهداری، هسته حسگر داخلی را می توان برداشت و جایگزین کرد، که به کاهش هزینه تخلیه سیلو و نصب مجدد کابل کامل کمک می کند.

هنگامی که به واحدهای دریافت دما و رطوبت چند نقطه ای، نرم افزار نظارت بر دانه و تجهیزات ارتباطی متصل می شود، سیستم می تواند ارائه دهد:

جمع آوری اتوماتیک دما

منحنی های روند تاریخی

نمایش دمای لایه به لایه

آلارم های دمای بالا

نظارت از راه دور

تجزیه و تحلیل وضعیت دانه

نتیجه گیری

سنسورهای دما و کابل های دمای دانه اجزای ضروری ذخیره سازی ایمن غلات هستند. با این حال، اثربخشی سیستم را نمی توان تنها با وجود تجهیزات یا با یک درصد پوشش ساده ارزیابی کرد.

یک راه حل نظارت قابل اعتماد باید در نظر گرفته شود:

قطر سیلو

عمق دانه

فاصله سنسور عمودی

مقدار کابل

موقعیت های نصب کابل

رطوبت دانه

شرایط هوادهی

ساختار سنسور

روند تاریخی دما

برای سیلوهای غلات بزرگ، نظارت توزیع شده با کابل های دمایی متعدد، همراه با اطلاعات رطوبت، دی اکسید کربن و هوادهی، می تواند هشدارهای اولیه در مورد گرمایش موضعی، کپک و فعالیت حشرات را ارائه دهد.

قرار دادن کابل علمی، جمع‌آوری مداوم داده‌ها و تفسیر صحیح روند دما، کلیدهای دستیابی به ارزش کامل یکسیستم سنسور دمای دانه.