Температурни сензори и кабели за наблюдение на силози за зърно

Основни ключови думи:Кабел за температура на зърното, сензор за температура на зърно, система за наблюдение на зърното, мониторинг на температурата на силоза

Свързани ключови думи: Кабел за температура на бункер за зърно, система за мониторинг на температурата на силоз за зърно, многоточков сензор за температура, мониторинг на температурата на съхранение на зърно, кабел за сензор за силози

По време на дългосрочно съхранение на зърно температурата, влагата и концентрацията на въглероден диоксид са важни показатели, използвани за оценка на състоянието на зърното. Въпреки че зърното вече е прибрано и съхранено, то остава биологично активно и продължава да диша.

Когато в зърнената маса се появи прекомерна влага, активност на насекоми, растеж на мухъл, неравномерна аерация или кондензация, може да се генерира локализирана топлина. Тези горещи точки често са трудни за откриване извън структурата за съхранение.

Поради тази причина надежденсензори за температура на зърнотоикабели за температура на зърното са основни компоненти на модерни съоръжения за съхранение на зърно, фуражни заводи, зърнопреработвателни предприятия и големи търговски силози.

Самото инсталиране на няколко температурни кабела обаче не гарантира ефективно наблюдение. Броят на кабелите, позициите на монтаж, хоризонталното разстояние, вертикалното разстояние на сензорите и методът за анализ на данните влияят пряко върху производителността на мониторинга.

В силози с голям диаметър недостатъчните или лошо разпределени кабели могат да оставят значителни участъци от зърнената маса неконтролирани, което позволява локализираното нагряване да продължи, преди да бъде открито.

Защо температурата на зърното трябва да се следи непрекъснато

Температурните промени в съхраняваното зърно рядко се случват равномерно. Влагата на зърното, концентрацията на чужди материали, моделите на натоварване, топлообменът на стените, кондензацията на покрива, въздушният поток и сезонните метеорологични условия могат да създадат големи температурни разлики в рамките на един и същи силоз.

Когато влажността на зърното е твърде висока, активността на мухъл и микроби може да се увеличи и да отдели топлина. Концентрираната активност на насекоми също може да причини местно повишаване на температурата. Ако тази топлина не се разсее, засегнатата област може постепенно да се разшири и да причини:

Надежднасистема за следене на температурата на съхранение на зърноне трябва да показва само текущите температури. Той също така трябва да записва исторически данни и да идентифицира променящите се тенденции във всяка точка на измерване.

В сравнение с едно отчитане на температурата, непрекъснатото повишаване на температурата, разликите между близките сензори и промените във времето често са по-полезни за откриване на развиващи се рискове.

Например, сензор може все още да е под прага на алармата, но ако температурата му продължи да се покачва в продължение на няколко дни, мениджърите на хранилището трябва да проучат района.

Следователно модерното управление на зърното трябва да взема предвид температурните тенденции, външните условия, записите за аериране и влажността на зърното заедно, вместо да разчита само на най-високата температура.

Температурните сензори, използвани при съхранение на зърно, включват главно термодвойки и термистори. Тези технологии се различават по принципа на измерване, кабелната структура, преобразуването на сигнала и изискванията за поддръжка.

Термодвойки температурни кабели

Термодвойките измерват температурата чрез електрическото напрежение, генерирано на кръстовището на два различни метала.

Термодвойки тип T обикновено се използват в приложения за съхранение на зърно. Техните сензорни връзки са монтирани на различни позиции по кабела.

Типичното вертикално разстояние между сензорите може да включва приблизително:

Правилното разстояние зависи от височината на силоза, вида на зърното, изискванията за наблюдение и бюджета на проекта.

За да издържат на силите, създадени по време на товарене, разтоварване и утаяване на зърно, проводниците на термодвойки обикновено се комбинират с носещ стоманен кабел и са защитени от издръжлива външна обвивка.

Сензорните сигнали се предават към превключващо или преобразуващо устройство, където се преобразуват в цифрова информация за софтуер за наблюдение или контролно оборудване.

Термисторни температурни кабели

NTC термисторът е чувствителен към температура резистор, чието съпротивление намалява с повишаване на температурата.

Термисторите се използват широко вкабели за температура на бункер за зърнопоради техния компактен размер, добра стабилност и надеждна точност на измерване.

Някои цифрови температурни кабели използват отделна носеща външна структура и подвижна вътрешна сензорна сърцевина.

Подсиленият външен кабел издържа на натиск на зърното и сили на опън, докато вътрешната сензорна сърцевина събира данни за температурата. Ако сензорът се повреди, вътрешната сърцевина може да бъде премахната и заменена, без да се премахва целия поддържащ кабел.

Тази структура със сменяема сърцевина може значително да намали разходите за поддръжка, особено в дълбоки силози, големи складови резервоари и съоръжения, където зърното не може лесно да бъде извадено.

Цифровите данни за температурата могат да се предават чрез RS485, Ethernet или безжична комуникация към aсистема за мониторинг на зърнотоза:

Защо броят на температурните кабели има значение

Локализираното нагряване често се случва в относително малка площ от зърнената маса.

Ако са инсталирани твърде малко кабели, най-близкият сензор може да се намира далеч от горещата точка. Влошаването на зърното може да продължи дълго време, преди топлината да достигне сензора.

Следователно системата за мониторинг на зърното не трябва да се оценява само като се пита дали са инсталирани кабели. Трябва също да вземе предвид:

Дали центърът на силоза се наблюдава

Дали са инсталирани достатъчно сензори близо до стената на силоза

Дали хоризонталното разстояние между кабелите е твърде голямо

Дали вертикалното разстояние между сензорите е подходящо

Дали се наблюдават предразположени към кондензация и високорискови зони

Дали системата може да открие локално отопление, а не само средна температура

В малък бункер за зърно един централен кабел може да предостави ограничена справочна информация.

С увеличаването на диаметъра на силоза обаче един централен кабел става все по-неадекватен. Големите силози обикновено изискват комбинация от температурни кабели за централен, вътрешен и външен пръстен.

Броят на кабелите трябва да се увеличава с диаметъра на силоза, дълбочината на зърното и риска при съхранение, вместо да остава фиксиран за всеки проект.

Защо производителите препоръчват различни кабелни оформления

Различните доставчици на монитори за зърно могат да препоръчат много различни количества кабели и монтажни позиции за силози с еднакъв диаметър.

Например, в силоз с диаметър приблизително 18,2 метра, един дизайн може да препоръча 11 кабела, докато друг може да препоръча само осем.

За силоз с диаметър приблизително 27,4 метра, един доставчик може да препоръча 18 кабела, а друг може да препоръча 19. Радиусът на монтаж на вътрешните и външните кабелни пръстени също може да се различава значително.

Тези разлики показват, че няма една проста формула за оформление, подходяща за всяка структура за съхранение на зърно.

Възможните причини включват:

Различни сензорни технологии

Различно вертикално разстояние на сензора

Различни диаметри на силози и дълбочини на зърното

Различни сортове зърна и нива на влага

Различни аерационни системи

Различна здравина на кабела и носещи конструкции

Различни алармени алгоритми

Различни стандарти за управление на риска

Различни бюджети на проекти

При избор на aсистема за следене на температурата на зърнен силоз, купувачите не трябва да сравняват само цената или количеството на кабела.

Те също така трябва да разберат как доставчикът е определил позициите на кабелите и дали предложеният дизайн съответства на действителните условия на силоза.

Може ли един сензор да наблюдава фиксиран радиус?

Някои проекти за наблюдение на температурата изчисляват количеството кабел, като приемат, че един сензор може да наблюдава зърното в рамките на фиксиран радиус.

Например, доставчик може да твърди, че един температурен сензор следи зърното в радиус от приблизително 2,7 метра.

Въпреки че този подход е лесен за разбиране, той може да опрости преноса на топлина вътре в съхраняваното зърно.

Температурен сензор измерва температурата на своето физическо местоположение. Той не сканира директно цялото околно зърно.

Ако нагряването се случи далеч от сензора, топлината трябва да премине през зърнената маса чрез проводимост или въздушен поток, преди промяната на температурата да достигне сензора.

Скоростта на движение на топлината зависи от няколко фактора:

Вид зърно

Влага на зърното

Порьозност на зърното

Чужди материали

Посока на въздушния поток

Операция на аериране

Външна температура

Продължителност на нагряване

Размер на горещата точка

По време на механична аерация движещият се въздух може да транспортира топлина и да позволи на близкия сензор да открие промяната по-бързо.

Без аерация преносът на топлина през зърното може да бъде относително бавен. Следователно локализиран проблем, разположен далеч от кабел, може да остане неоткрит за продължителен период от време.

Поради тази причина начертаването на фиксиран кръг или сфера около всеки сензор не представя напълно истинската производителност на aсистема за следене на температурата на силоза.

Претенциите за „100% покритие“ трябва да се оценяват внимателно

Ако се приеме, че всеки сензор наблюдава сферичен обем, се появява друг проблем: сферичните зони не могат напълно да запълнят цилиндричен зърнен силоз без празнини или припокривания.

Някои зърна могат да попаднат извън всички предполагаеми сензорни зони, докато други области могат да бъдат преброени повече от веднъж, тъй като са разположени в припокриващи се зони.

Когато припокриващите се области се броят многократно, изчисленото покритие на мониторинга може да бъде значително надценено.

Един анализ сравнява три подредби на температурни кабели:

Един кабел, монтиран в центъра на силоза

Три кабела, разпределени вътре в силоза

Един централен кабел плюс шест околни кабела, за общо седем

Някои индустриални материали описват покритието на мониторинга на тези оформления като приблизително 15%, 50% и 100%.

Въпреки това, когато вертикалното разстояние между сензорите и геометричните обеми за наблюдение бяха преизчислени, оценените проценти на неприпокриващи се обеми бяха много по-ниски:

Дори когато бяха включени вертикално припокриващи се области, прогнозните стойности бяха само около 9,6%, 28,7% и 66,9%.

Тези изчисления не означават, че температурните кабели са неефективни.

Вместо това те показват, че производителността на системата не трябва да се оценява само по опростен геометричен процент на покритие.

Истинската стойност на системата за мониторинг на температурата е нейната способност непрекъснато да наблюдава разпределени точки и да намали времето, необходимо за откриване на необичайно нагряване.

Как да проектираме ефективно оформление на кабела за температура на зърното

Наученоформление на кабела за температура на зърнототрябва да се базира на структурата на силоза, характеристиките на зърното и операциите за съхранение, а не на фиксирано количество кабел.

1. Определете хоризонталното разпределение според диаметъра на силоза

С увеличаване на диаметъра на силоза разстоянието между централния кабел и стената на силоза става по-голямо.

Поради това силозите с голям диаметър изискват допълнителни кабели за вътрешен и външен пръстен.

Разположението на централен, вътрешен и външен пръстен може да намали големите неконтролирани пространства между центъра на силоза и стената.

2. Определете количеството на вертикалния сензор според дълбочината на зърното

Температурната стратификация става по-значима с увеличаване на дълбочината на зърното.

Горният зърнест слой може да бъде повлиян от конденза на покрива и външната температура. Долният слой може да бъде повлиян от пода и въздушния поток от аерация. Нагряването може да се развие и в средата на зърнената маса.

Следователно сензорите трябва да бъдат разпределени вертикално по протежение на кабела, вместо да бъдат концентрирани само в горната или долната част.

3. Увеличете мониторинга в зоните с висок риск

Някои места имат по-голям риск от локализирано отопление, включително:

Зони с концентриран чужд материал

Неравномерни зони на натоварване на зърното

Места на течове на покрива

Податливи на конденз стенни секции

Мъртви зони на аерация

Зони в близост до входове за зърно

Около тези места може да са необходими допълнителни сензори или по-близко разстояние между кабелите.

4. Помислете за механичната якост и поддръжка

По време на товарене и разтоварване зърното създава сили на опън, срязване и странични сили върху температурните кабели.

Надежднасензорен кабел за зърнен силозтрябва да осигури не само точни измервания, но и подходяща якост на опън, устойчивост на износване и сигурно окачване.

За дълбоки контейнери и големи силози, армирани или сменяеми температурни кабели могат да намалят бъдещите трудности при поддръжката.

5. Установете непрекъснат анализ на данните

Системата за мониторинг трябва да съхранява исторически температури за всеки сензор и да поддържа анализ на:

Скорост на повишаване на температурата

Температурни разлики между близките сензори

Максимална температура

Анормални зони

Продължителност на алармата

Сезонни тенденции

Настройките на алармата не трябва да разчитат само на фиксирана максимална температура. Непрекъснатото повишаване на температурата, увеличаващите се температурни разлики и продължителността на необичайни условия също трябва да се вземат предвид.

Температурата, влагата и въглеродният диоксид трябва да се оценяват заедно

Температурата е един от най-важните показатели за състоянието на зърното, но сама по себе си има ограничения.

Когато активността на мухъл или насекоми е започнала едва наскоро, генерираната топлина може все още да не е достатъчна, за да предизвика ясно повишаване на температурата.

Относителната влажност или концентрацията на въглероден диоксид може да се промени по-рано.

Поради това едно по-пълно решение за мониторинг на зърното може да комбинира:

Многоточкови температурни сензори

Измерване на влажност на зърното или равновесна относителна влажност

Сензори за въглероден диоксид

Сензори за външна температура и влажност

Записи на операциите по аериране

Данни от теста за влажност на зърното

Чрез сравняване на няколко индикатора, мениджърите на складове могат да намалят риска от погрешно тълкуване на едно измерване и да вземат по-добри решения относно аерирането, охлаждането, обръщането на зърното или фумигацията.

Системите за мониторинг на зърното трябва да предоставят предупреждения за риск

Традиционното оборудване за температура на зърното показва основно температурата във всяка точка на измерване.

Модеренсистема за мониторинг на зърнототрябва също така да осигурява съхранение на данни, анализ на тенденции и ранни предупреждения за риск.

Пълната система може да включва:

Кабели за температура на зърното

Многоточкови температурни сензори

Уреди за събиране на данни за температура и влажност

RS485 или Ethernet комуникация

Мониторинг на компютри или облачни платформи

Температурни криви и силозни диаграми

Аларми за висока температура

Аларми за непрекъснато отопление

Интерфейси за контрол на аерацията

Доклади с исторически данни

Чрез събиране на данни от различни видове зърно, сезони и структури за съхранение, съоръженията за зърно могат постепенно да установят стандарти за аларми, подходящи за техните собствени условия, вместо да разчитат изцяло на общи температурни граници.

Решения за наблюдение на температурата на зърното Langfang Zhaosui

Langfang Zhaosui Temperature Measurement Cable Co., Ltd. е специализирана в изследването, разработването и производството на кабели за температура на зърно, сензори за температура и влажност, единици за събиране на данни и системи за мониторинг на зърно.

Решенията могат да бъдат проектирани за:

Плоски складове за зърно

Кошове за зърно

Големи търговски силози

Силози за фураж

Силози за промишлени материали

Структури за дълбоко съхранение

Всяко решение може да бъде конфигурирано според диаметъра на силоза, височината на силоза, съхранявания материал, необходимото количество сензор и комуникационното разстояние.

За големи проекти за съхранение на зърно увеличаването на броя на температурните кабели, оптимизирането на разпределението на централните и околните сензори и анализирането на температурните тенденции са по-практични, отколкото разчитането на заявен фиксиран радиус на наблюдение.

Бронираните температурни кабели със сменяема сърцевина използват външна носеща конструкция за защита на вътрешните сензори.

Когато е необходима поддръжка, вътрешната сензорна сърцевина може да бъде премахната и сменена, което спомага за намаляване на разходите за изпразване на силоза и повторно инсталиране на целия кабел.

Когато е свързана към многоточкови модули за събиране на температура и влажност, софтуер за мониторинг на зърното и комуникационно оборудване, системата може да осигури:

Автоматично събиране на температурата

Криви на исторически тенденции

Показване на температурата слой по слой

Аларми за висока температура

Дистанционно наблюдение

Анализ на състоянието на зърното

Заключение

Температурните сензори и кабелите за температура на зърното са основни компоненти на безопасното съхранение на зърното. Ефективността на системата обаче не може да се оцени само чрез наличието на оборудване или чрез опростен процент на покритие.

Едно надеждно решение за мониторинг трябва да вземе предвид:

Диаметър на силоза

Дълбочина на зърното

Вертикално разстояние между сензорите

Количество кабел

Позиции за монтаж на кабела

Влага на зърното

Условия на аериране

Структура на сензора

Исторически температурни тенденции

За големи зърнени силози разпределеното наблюдение с множество температурни кабели, съчетано с информация за влажност, въглероден диоксид и аерация, може да осигури по-ранно предупреждение за локализирано нагряване, мухъл и активност на насекоми.

Научното поставяне на кабели, непрекъснатото събиране на данни и правилното тълкуване на температурните тенденции са ключовете за постигане на пълната стойност насензорна система за температура на зърното.