dobra praktyka
Kontaktowy pomiar wilgotności on-line
Urządzenia firmy ACO Automation Components
Pomiar wilgotności materiałów jest niezwykle ważny dla wielu procesów produkcyjnych. Pomiar może być wykonywany
okresowo w laboratorium bądz
w sposób ciągły, w linii produkcyjnej (tzw. pomiary on-line). Wyższość pomiarów on-line
nie podlega dyskusji. Sygnał pomiarowy jest przekazywany w sposób ciągły, system może być stosowany do monitoro-
wania, sterowania i optymalizacji procesów produkcyjnych.
W systemach on-line firmy ACO Automation Components materiał ma bezpośredni kontakt z czujnikiem i zawartość
wilgoci jest mierzona w czasie rzeczywistym.
Wstęp
W okresie minionych lat, system po- Pomiar online odbywa się w czasie rzeczy-
Każdy materiał zawiera pewną ilość wil- miaru wilgotności był przez firmę ACO sy- wistym. Mierzony materiał przesuwa się pod
goci. Pochodzenie wody w materiałach jest stematycznie optymalizowany. Opracowano czujnikiem i niezależnie od prędkości przesu-
różne, inne w surowcach kopalnych typu metodę pojemnościową pomiaru z wyko- wu, otrzymuje się ciągły sygnał pomiarowy.
piasek lub glina, a inne w biomasie wypro- rzystaniem wysokiej częstotliwości, która Oprócz materiałów sypkich, można tak-
dukowanej z odpadów drzewnych. pozwoliła objąć kontrolą bardzo szeroki prze- że mierzyć wilgotność niektórych elemen-
Jest oczywiste, że wilgotność  tak jak krój materiałów. W efekcie zastosowania tów stałych (np. płyt gipsowych).
inne parametry materiałów  musi być pod tego pomiaru, w wielu zakładach osiągnię- Analogowy sygnał pomiarowy może
kontrolą i winna być utrzymywana w prze- to oszczędności rzędu 20%  40%, a zwrot służyć do sterowania bezpośredniego bądz

działach określonych przez technologię. kosztów aplikacji uzyskany w okresie tygo- za pośrednictwem sterownika. W zależno-
Potrzebne są zatem urządzenia do po- dnia w niektórych branżach, nie był niczym ści od własności materiału, zasięg pomiaru
miaru wilgotności materiałów. Przyrządy niezwykłym. (penetracja w głąb substancji) wynosi od
te winny być dokładne, odporne na trudne Zalety zastosowania tego układu pomiaro- 100 do 150 mm.
nieraz warunki produkcyjne, łatwe w użyt- wego: Pomiar dotyczy całej zawartości wilgo-
kowaniu no i oczywiście tanie. Niestety  znaczny wzrost jakości ci, zarówno wody zawartej w warstwach
rynek nie oferuje aparatury idealnie speł-  oszczędno czasu pracy laboratorium powierzchniowych jak i w głębi materia-
niającej powyższe wymagania. Konieczny  eliminacja z produkcji niekontrolowa- łu. Z tego względu niewielkie zabrudzenie
jest zatem kompromis pomiędzy jakością nych partii surowców bądz
osad na powierzchni mierzonej war-
pomiaru, prostotą aplikacji a ceną.  możliwość kontroli procesów w oparciu stwy nie wpływają na wskazania pomiaru.
Takim optymalnym, kompromisowym o zawartość wody w materiałach, uzy- Należy jednak dodać, że dokładność
rozwiązaniem są urządzenia niemieckiej skanie powtarzalności produkcji, pomiaru zależy od uziarnienia. Im drobniej-
firmy ACO Automation Components.  możliwość zastosowania sterowników sza granulacja, tym większa dokładność.
 oszczędność energii w systemach su- Przyjmuje się, że maksymalna wielkość
Aplikacje szarniczych i oszczędność wody ziaren nie powinna przekraczać 8 mm. Do-
Układy do pomiaru wilgotności mate-  możliwość rejestracji zawartości wody kładniejsze wyniki otrzymuje się, jeśli mie-
riałów sypkich i sterowania odpowiednimi do celów kontrolnych szanina (np. żwiru) zawiera różne frakcje,
procesami pracują w licznych branżach,  kompensacja strat dzięki możliwości obok ziaren dużych jest w niej również wie-
takich jak produkcja betonu, szkła, cera- selektywnego dozowania wody le ziaren małych i całkiem drobnych.
miki (w tym ceramiki budowlanej: cegły,
dachówki) gipsu, żywności czy też w prze- Zasada pomiaru Własności czujników.
myśle chemicznym. Mierzy się wilgotność Każdy materiał charakteryzuje się indy- Czujniki są produkowane z wysokoja-
piasku, żwiru, wapna, rudy, szlamów odpa- widualną stałą dielektryczną. Ta własność kościowej stali nierdzewnej. Projektowane
dowych, zboża i płatków zbożowych, mie- została wykorzystana przez ACO w meto- są pod kątem odporności na najcięższe wa-
szanek betonowych, cukru, ryżu, produk- dzie pomiarowej. runki eksploatacyjne, a ich instalacja w dzia-
tów mleczarskich, chemikaliów, proszków Stała dielektryczna wody wynosi ok. łających już liniach produkcyjnych nie spra-
do prania. Mówiąc w skrócie, pomiary sto- 80. Dla większości materiałów wartość ta wia większych problemów. W celu zamon-
sowane są wszędzie tam, gdzie wilgotność wynosi od 1 do 10. Im większa zawartość towania czujnika w ściance (np. przenośnika
ma wpływ na jakość, oddziaływuje na wa- wilgoci (wody) w mierzonym materiale, ślimakowego), potrzebne jest jedynie wyko-
runki produkcji bądz
podnosi koszty (np. tym bardziej jego stała dielektryczna zbli- nanie otworu głównego (o śr. 76 mm) i trzech
poprzez zwiększone zużycie energii). ża się do liczby 80. Wartość stałej dielek- otworów na śruby mocujące, o śr. 6 mm.
trycznej np. dla piasku, waha się między Pomiar jest niezależny od barwy, skła-
3 a 4. Jak widać, istnieje bardzo duża róż- du jakościowego (zawartych minerałów,
nica między stałą dielektryczną wody i in- związków chemicznych) bądz
wartości pH.
nych materiałów. Tę różnicę można mierzyć Solidne obudowy sond gwarantują wytrzy-
i przeliczać bezpośrednio na wilgotność. małość na wszelkie uderzenia i wstrząsy,
Przy pomocy standardowych wyjść ana- odporność na wodę oraz wyjątkową nie-
logowych (0-10 V DC lub 0/4-20 mA) moż- zawodność działania także w warunkach
na przesłać sygnał pomiarowy, uzyskując silnej wibracji.
wskazanie poziomu wilgotności w procen- Czujniki są bardzo łatwe w obsłudze
Czujnik MMS tach masowych. i w przypadku większości materiałów sypkich
8
dobra praktyka
nie stwarzają problemów. Najczęściej wystar- Urządzenia stacjonarne obejmują dwie w miarę rozbudowy linii produkcyjnych.
cza początkowa, jednorazowa kalibracja. grupy: instrumenty analogowe i systemy cy- ACO oferuje następujące warianty urządzeń
Sygnał wyjściowy czujnika jest ustawia- frowe. cyfrowych:
ny na początkowe i końcowe wartości żąda- Układy analogowe wykorzystują czuj-  DMMS-0, dla silosów, przenośników ta-
nego zakresu (np. 2% wilgotności = 0 V DC, nik wilgotności MMS, a systemy cyfrowe śmowych i ślimakowych
18% wilgotności = 10 V DC). czujnik DMMS.  DMMS-1, do montażu wewnątrz silo-
Dzięki wysokiej powtarzalności pomia- Czujniki analogowe, posiadające wyjście sów
ru, czujnik jest często używany do kontroli napięciowe bądz
prądowe, mogą przekazy-  DMMS-2, dla ciężkich warunków i dużych
odchyleń parametrów procesu. Po usta- wać sygnał bezpośrednio do urządzeń wy- obciążeń mechanicznych (np. w mie-
wieniu sygnału wyjściowego odpowiednio konawczych. Czujniki te oferowane są w róż- szalnikach betonu)
do żądanej wilgotności, za pośrednictwem nych rozwiązaniach aplikacyjnych; mogą być Dostępne są również czujniki w wersji
sterownika można uruchamiać zawory, instalowane nad przenośnikiem taśmowym ATEX, do pracy w strefach zagrożonych wy-
włączać alarmy itd. (w kontakcie z przesuwającym się materia- buchem.
łem), w ścianie silosu lub przenośnika śrubo- Ofertę układów stacjonarnych uzupeł-
wego, a także na wysięgniku wewnątrz silosu. niają instrumenty przenośne.
Wzmocniony wariant czujnika (z gru-
bym ceramicznym czołem i odporną na ście-
ranie osłoną zewnętrzną) służy do pomiaru
wilgotności w mieszalnikach betonu.
Producent oferuje kompletne instalacje,
przeznaczone do szczególnych pomiarów,
których sercem jest czujnik MMS,.
Do urządzeń tej grupy należą:
 SFM-1, miernik materiałów bardzo ści-
Przenośny miernik wilgotności biomasy FS_3
śliwych (zrębki drzewne, wióry, trociny),
wyposażony w komorę pomiarową z tło- Najbardziej uniwersalnym urządzeniem
kiem, zapewniającym stałą siłę praso- jest laboratoryjna wagosuszarka, umożliwia-
wania próbki jąca dokonywanie pomiarów wilgotności
 TFM-1, miernik podobny do poprzednie- różnych substancji w systemie półautoma-
go, przeznaczony dla gliny i innych tego tycznym, wyposażona w drukarkę wyników.
typu materiałów, z hydraulicznym tło- W ofercie znajduje się urządzenie BP1
Przykłady usytuowania czujników
kiem do pomiaru wilgotności granulatów drzew-
Miejsce i sposób zainstalowania czujnika  SFM-4, przyrząd z przenośnikiem ślima- nych (pelletów), miernik FS_3 Grain do po-
są czynnikami decydującymi o jego poprawnej kowym dla wszelkich materiałów syp- miaru wilgotności zboża, oraz miernik FS_3
pracy. Najsprawniejszy czujnik jest bezużytecz- kich (również trocin, wiórów) Biomasses do pomiaru trocin i biomasy.
ny jeśli został zamontowany w niewłaściwym  PN-1, urządzenie pobierające i mierzące Celem niniejszego artykułu jest zasy-
miejscu bądz
w nieodpowiedni sposób. w regularnych cyklach próbkę materia- gnalizowanie możliwości pomiaru wilgot-
Z doświadczenia wynika, iż powodem łu, zrzucanego np. z przenośnika ności wszystkim klientom.
nieprawidłowego pomiaru aż w 85% przy- Cyfrowe systemy pomiaru wilgotności Należy zauważyć, że wiele aplikacji wy-
padków jest niewłaściwy punkt montażu. są rozwiązaniem w pełni umożliwiającym maga indywidualnego potraktowania i do-
W celu zapewnienia precyzji i wiarygod- automatyzację procesów technologicznych. boru najlepszego rozwiązania. Opierając się
ności pomiaru, czujnik powinien być zamon- na doświadczeniu własnym oraz na wie-
towany w taki sposób i w takim miejscu, aby dzy i dużej praktyce producenta urządzeń
zapewnić możliwie stały i jednakowy nacisk  naszego partnera firmy ACO Automation
materiału na jego część czołową. Components  zapewniamy każdemu zain-
Typowymi miejscami montażu czujni- teresowanemu profesjalną obsługę.
ków wilgotności są kosze przesypowe, sa-
nie nad przenośnikami taśmowymi, ścianki
przenośników ślimakowych, leje, zsypy.
Wszystkie punkty montażu, wskazane
wyżej, zapewniają stabilność pomiarów.
Cyfrowy system pomiaru wilgotności
Autor artykułu:
Grzegorz Posz
DIGISYS-DMMS
ukończył Wydział
Możliwość podłączenia do 16-tu czujni-
Chemiczny Politechniki
ków w układ bazowy, kalibracja z użyciem
Śląskiej w Gliwicach.
komputera, wyjście cyfrowe RS485 (komu- Doświadczenie zawodowe zdobywał m.in.
w przemyśle samochodowym oraz w zakła-
nikacja w systemie Profibus DP), brak ko-
dach produkujących urządzenia automatyki
nieczności powtórnej kalibracji po wymia-
dla górnictwa.
nie czujnika i duża dokładność pomiaru,
Układ pomiarowy SFM-4 dla materiałów
W INTROLU pracuje od 1997 roku.
czynią z systemu DMMS w pełni profesjo- Od 9 lat jest kierownikiem działu pomiarów
typu: trociny, wióry
fizykochemicznych.
Firma ACO oferuje dwa zasadnicze typo- nalne urządzenie do wielorakich aplikacji.
tel. [phone]
szeregi urządzeń stacjonarnych i gamę in- Modułowa struktura układu pozwala na
e-mail: [e-mail]
strumentów przenośnych. rozszerzanie jego możliwości pomiarowych
9