Влагомеры зерна

Влагомер зерна FIZEPR-SW100.10.21

Поточные влагомеры FIZEPR-SW100.1х предназначены для контроля сушки зерна в зерносушилках, но также применяются для измерения влажности зерна и зернопродуктов, находящихся в бункерах, дозаторах или транспортируемых на ленте конвейера. Высокая рабочая температура эксплуатации датчиков позволяет встраивать датчики непосредственно в оборудование сушки зерна.  

Контролируемые продукты: зерно, мука, крупы, семена, комбикорм и другие продукты сельского хозяйства. При измерении влажности зерна, в отличие от измерения неорганических сыпучих материалов, крайне важно, чтобы при определении влажности учитывалась температура контролируемого материала. Все влагомеры FIZEPR-SW100 снабжены датчиками температуры контролируемого материала. Влагомеры FIZEPR-SW100, предназначенные для контроля зерна,  cодержат калибровки для разных видов зернопродуктов, которые учитывают температуру продукта.

Влагомеры FIZEPR-SW100 оснащены стандартными интерфейсами (4...20мА, RS-485 MODBUS RTU)  и могут подключаться к системам АСУ.

Анализаторы влажности внесены в Государственные реестры средств измерений:   в России - свидетельство RU.C.31.001A №56698,  в Казахстане - сертификат №12284. Общий каталог (прайс) на  влагомеры для сыпучих и пастообразных материалов  приведен здесь: Каталог

По принципу измерения анализаторы влажности FIZEPR-SW100.1x относятся к микроволновым  диэлькометрам.  Особенностью анализаторов  является прямой метод измерения диэлектрической проницаемости, что обеспечивает максимально возможную точность при измерении влажности. Все влагомеры FIZEPR-SW100 снабжены встроенными датчиками температуры. Предусмотрена возможность подключения к влагомеру внешнего датчика температуры типа Pt100 с четырехпроводной схемой соединения. Коррекция результатов измерений под температуру зерна позволила существенно повысить точность измерений. К достоинствам влагомеров следует также отнести большой объем одновременно контролируемого материала, что позволяет исключить ошибки, связанные с неоднородным распределением влаги в материале. По своим характеристикам  влагомеры FIZEPR-SW100 не имеют аналогов.

Влагомеры состоят из электронного блока и датчика. Датчики влагомеров выполнены из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.  Конструкция датчиков отличается исключительную прочностью, стойкостью к механическим нагрузкам, ударам, к истиранию абразивными материалами. Все варианты исполнения датчиков герметичны. Гарантийный срок эксплуатации влагомеров серии FIZEPR-SW100.1х – 24 месяца.

Влагомеры зернопродуктов поставляются в нескольких вариантах исполнения, различающихся видом исполнения датчика, причем, у всех влагомеров электронные блоки идентичные, взаимозаменяемые. Общий признак, характеризующий влагомеры серии FIZEPR-SW100.1x: датчики содержат два электрода, один из которых выполнен в виде стержня, а второй электрод представляет собой или пластину  или металлическую стенку бункера или второй стержень. На рисунках ниже показаны два варианта исполнения датчиков и область измерения этих датчиков.  

     FIZEPR-SW100.10.6 (10.21)  FIZEPR-SW100.10.4 (10.41) 

1. Датчики влагомеров FIZEPR-SW100.10.6 и FIZEPR-SW100.10.21 выполнены из нерж. стали 12Х18Н10Т  и  содержат П-образный зонд, который закреплен  на щите. Как видно из приведенных ниже фотографий этих двух датчиков, у датчика влагомера FIZEPR-SW100.10.6 на щите размещен только один П-образный зонд. Контролируемый этим датчиком объем зерна составляет около 10 литров. У датчика влагомера FIZEPR-SW100.10.21, также широко применяемого в зерносушилках, в отличие от варианта FIZEPR-SW100.10.6  вблизи зонда и параллельно ему установлен второй П-образный пруток. Этот второй пруток выполняет функцию экрана и ограничивает (как бы отсекает с одной стороны от зонда) область зондирования. В ряде случаев, когда слой зерна не достаточно высокий, это позволяет повысить точность измерений. 

Влагомер FIZEPR-SW100.10.6 для зерна  Влагомер FIZEPR-SW100.10.21 для зерна 

При применении указанных датчиков в конвейерных зерносушилках обычно их устанавливают прямо на стенке сушилки, для чего в стенке выполнют прямоугольное отверстие размерами (310…315) х (80…85) мм. Щит датчика крепится снаружи зерносушилки так, чтобы зонд находился внутри и был полностью погружен в зерно. Контролируемый датчиком объем пространства, включающий зазор между зондом и щитом датчика и весь объем вокруг зонда на расстояниях от него до 10...15 см должен быть полностью заполнен измеряемым материалом. Крепление щита датчика к стенке зерносушилки производится с помощью винтов или саморезов. На фотографии ниже показано крепление датчика влагомера FIZEPR-SW100.10.21 на стенке конвейерной зерносушилки. Обратите внимание: экранный зонд датчика 10.21 установлен сверху (над измерительным зондом), что обеспечивает точное измерение даже в случае, когда слой зерна только слегка закрывает экранный зонд.

Датчик FIZEPR-SW100.10.21 - на стенке в конвейерной зерносушилке

В конвейерных зерносушилках датчики влагомеров FIZEPR-SW100.10.21 и FIZEPR-SW100.10.6 могут также устанавливаться на кронштейнах. Два варианта крепления на кронштейнах, различающихся по исполнению, показаны на рисунках ниже. Крепление датчика на кронштейне улучшает его заполнение зерном.

1-ый вариант крепления датчика FIZEPR-SW100.10.6 (10.21) на кронштейне в зерносушилке

2-ой вариант крепления датчика FIZEPR-SW100.10.6 (10.21) на кронштейне в зерносушилке

Для зерносушилок шахтного типа разработан датчик FIZEPR-SW100.10.8. Датчик крепится к стенке шахтной зерносушилки, а основание датчика, как показано ниже, упирается в короб воздуховода. Габариты чувствительного элемента датчика (300 х 100 х 60мм) позволяют его вводить между воздуховодами любых сушилок. При таком размещении обеспечивается стабильное заполнение объема датчика зерном.

Датчик FIZEPR-SW100.10.8 в шахтной зерносушилке

Во влагомере FIZEPR-SW100.10.8 датчик температуры (Pt100, 4-х проводный) конструктивно отделен от зонда влагомера и закреплен на монтажном щите. Такое решение позволило заметно снизить инерционность измерителя температуры и повысить точность измерения влажности.

2. Датчик влагомера  FIZEPR-SW100.10.4 (FIZEPR-SW100.10.41)  выполнен в виде прямого стержня, концы которого через специальные муфты фиксируются на противоположных стенках бункера. Вторым (экранным) электродом указанного датчика служат металлические стенки бункера. Датчик обеспечивает  контроль большего объема сыпучего материала (от десятков до сотен литров), благодаря чему неоднородность в распределении влаги по объему бункера не влияет на результаты измерений.

Влагомер зерна FIZEPR-SW100.10.41

3. Влагомер  FIZEPR-SW100.11.41  относится к универсальным, датчик  этого влагомера содержит два параллельных штыря. Датчик может крепиться на трубе 1", которая устанавливается внутри бункера. Контролируемый этим влагомером объем материала не превышает 0,5 литров, поэтому такой влагомер следует применять или при однородном распределении влаги по объему бункера или при непрерывном движении потока зерна через датчик, который в этом случае обеспечит усреднение влажности по времени. Для установки этого датчика достаточно приварить к стенке бункера патрубок  с стандартным фланцем (исп.1-40-6 ГОСТ 12820-80). Глубина погружения датчика в бункер определяется выбором длины трубы, к которой крепится датчик с помощью муфты с резьбой G1". При заказе в комплект поставки влагомеров FIZEPR-SW100.11.41 может быть включена вся необходимая крепежная оснастка.

FIZEPR-SW100.11.41  Датчик FIZEPR-SW100.11.41 в бункере с зерном

Датчики влагомеров FIZEPR-SW100.10.61 могут использоваться при температурах до 180°С. Для такого применения измерительная ячейка датчика (см. рисунок ниже)  выполняется  как отдельный элемент датчика, удаленный  примерно на 15см от щита датчика.  

Датчик FIZEPR-SW100.10.61 для сушилок зерна

 Влагомеры FIZEPR-SW100 для ОБОРУДОВАНИЯ СУШКИ ЗЕРНА

Влагомеры серии FIZEPR-SW100.1х обеспечивают высокую точность измерений, усредняя полученные значения влажности по большому объему контролируемого материала. С результатами и особенностями применения влагомеров в оборудовании сушки зерна можно ознакомиться в отзыве с/х предприятия "Олимп-Агро": 

   

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ЗЕРНА ПОТОЧНЫМИ ВЛАГОМЕРАМИ

Измерение влажности зерна  в зерносушилках и в бункерах - это непростая задача, при решении которой необходимо учитывать множество факторов, которые влияют на точность измерения.  Следует  отметить, что факторы, которые будут рассмотрены ниже, в равной степени относятся ко всем типам существующих в мире поточных влагомеров, применяемых в   оборудовании сушки зерна и в бункерах.

Итак, факторы, влияющие на точность измерений,  можно разделить на три группы:

    Первая группа - это факторы, обусловленные особенностями измерения любых сыпучих материалов (данные факторы подробно описаны в руководстве по эксплуатации на влагомеры FIZEPR-SW100).

1) Неполное заполнение датчика зерном. Причиной этого может быть не только недостаточный уровень зерна в месте установки датчика, но и высокая скорость движения материала,  а также попадание в датчик посторонних предметов (мусора), мешающих прохождению зерна через полость датчика.

2) Непредставительное измерение. Причиной непредставительного измерения может быть расположение датчика в тех местах сушильной установки (бункера), где зерно не обновляется, в результате чего измеренная влажность не совпадает с влажностью основного потока зерна.

3) Непостоянная насыпная плотность зерна в области измерения датчика, приводящая к тому, что в контролируемом датчиком объеме меняется количество зерна и, соответственно, меняется количество содержащейся в этом объеме воды, которое и измеряет влагомер. Колебания насыпной плотности могут быть вызваны тем, что меняется уровень зерна над датчиком. Это особенно заметно при измерении в малых бункерах. Например, если уровень зерна над датчиком меняется в пределах от 10 до 150см, то показания влажности могут различаться на 2-3% или даже больше.

4) Отличие насыпной плотности зерна в датчике в реальных условиях эксплуатации от насыпной плотности зерна, заполняющего датчик при калибровке влагомера в лабораторных условиях.

Все поставляемые влагомеры FIZEPR-SW100 имеют начальные калибровки под различные зерновые культуры. Однако насыпная плотность зерна (даже если она постоянная) в каждом конкретном месте установки датчика может отличаться от насыпной плотности зерна, заполняющего датчик при калибровке. Поэтому при вводе влагомера в эксплуатацию может потребоваться некоторое уточнение начальных калибровок в соответствии с результатами лабораторных измерений (методом сушки). Это уточнение выполняется либо путем изменения калибровочных характеристик, либо путем введения пользовательского сдвига в калибровочную характеристику.

5) Неверная начальная калибровка датчика на воздухе. Как правило, для датчиков FIZEPR-SW100.10.6  и  FIZEPR-SW100.10.21  калибровочная частота «по пустому резонатору» мало зависит от места установки датчика, но могут быть случаи, при которых в зависимости от места установки и близости к датчику металлических предметов следует уточнить начальную калибровку.

    Вторая группа факторов связана с особенностями измерения именно зерна. Дело в том, что влагомеры FIZEPR-SW100 (как и практически все другие влагомеры, применяемые для оперативного контроля зерна) являются по принципу действия измерителями диэлектрической проницаемости. Диэлектрические параметры зерна зависят помимо содержания воды от множества факторов, в том числе даже от района  произрастания зерна.         

Перечислим эти факторы:

6) Диэлектрические параметры зерна зависят от сорта зерна, его сорности, от размера фракций. Поэтому под конкретные параметры контролируемого зернопродукта требуется применять отдельную калибровку или уточняющий сдвиг. Если сорность и размеры фракции зерна меняются непредсказуемо, то учесть такие изменения  невозможно.

7) Влияние температуры зерна на его диэлектрическую проницаемость. В отличие от неорганических веществ  это влияние крайне велико. В качестве примера покажем влияние температуры сои на результат измерения любым точным диэлькометрическим влагомером.  Итак,  соя с влажностью 10% заполняет влагомер, у которого калибровка соответствует температуре сои  10°С  и не меняется (т.е термометр влагомера "застрял" на 10°С):

- при температуре сои  +10°С влагомер покажет влажность 10,00%;

- если нагреть тот же образец сои (с сохранением влажности) до +48°С, то влагомер покажет влажность 15,25%;

- если охладить тот же образец сои (без изменения доли воды) до +5°С, то влагомер покажет влажность 6,24%.

Все влагомеры производства КБ «Физэлектроприбор» содержат в своем составе датчики температуры, но в течение ряда лет при поставках влагомеров для контроля зерна ошибочно исходили из того, что температура в процессе сушки постоянна и мало влияет на измерения. Как только стало ясно, что контроль влажности необходимо производить в широком диапазоне температур, были подготовлены калибровки, учитывающие  температуру зерна. КБ «Физэлектронприбор» предоставляет такие калибровки и принимает участие (удаленно) в замене калибровок вне зависимости от срока выпуска влагомера. Сама возможность введения температурной компенсации предусмотрена во всех без исключения влагомерах FIZEPR-SW100 любого года выпуска.

8)  Точность измерения температуры зерна. В датчики влагомеров FIZEPR-SW100 встроены термометры - терморезисторы Pt100 (четырехпроводная схема подключения). Поскольку терморезисторы встроены в измерительный зонд, который имеет тепловую инерцию, то в зависимости от конструкции сушилки и текущего градиента температур измерение температуры может производиться с некоторый сдвигом показаний во времени, что приводит к дополнительной погрешности измерений влажности зерна. Указанная погрешность будет возникать во время быстрого изменения температуры зерна или в случае большой разницы температур зерна и датчика влажности. В случае, если указанные факторы будут сильно влиять на измерения, то вместо встроенного датчика следует использовать внешний измеритель температуры, аналогичный штатным термодатчикам, которые устанавливаются на сушилках для контроля процесса сушки. Внешний термодатчик подключается к электронному блоку влагомера вместо встроенного терморезистора. В качестве внешнего термодатчика могут быть применены, например, измерители фирмы «Овен»: термометр сопротивления ДТС134-РТ100.В4.150/4 или сдвоенный термометр  2ДТС134-РТ100.В4.150/4   

    Третья группа факторов связана с особенностями контрольных измерений влажности с помощью ручных экспресс-влагомеров, которые пользователи применяют в качестве эталонных и по которым пользователи делают выводы о качестве измерений:

9) Непредставительность отобранной пробы. Как правило, влага распределена по объёму зерна неравномерно. Колебания влажности зерна в зависимости от места отбора пробы могут составлять +/- 1% и даже больше. Поэтому чтобы оценить точность влагомера нужно брать не менее пяти проб и именно из того объема, который измеряет влагомер. Для контроля показаний влагомеров  FIZEPR-SW100.10.6 (10.21) пробы желательно отбирать не далее 10 см от датчика.

10) Погрешность контрольного измерения взятой пробы.  Самым точным методом измерения содержания воды в отобранной пробе является гравиметрический метод (метод сушки).  Измерение должно выполняться с применением сушильного шкафа или посредством автоматического гравиметрического анализатора влажности.

К сожалению, в большинстве случаев для определения «точного» значения влажности пользователи на местах используют ручные диэлькометрические экспресс-влагомеры типа Wile-55. Точность этих влагомеров необходимо проверять на каждой культуре методом сушки с учетом особенностей отбора проб, указанных в п. 9. У этих влагомеров есть особенность: температура отобранной пробы зерна должна быть равна температуре корпуса указанных приборов, т.к. в виду малости пробы встроенный термодатчик фактически измеряет температуру корпуса, в который засыпается зерно.  И что еще важно, температура прибора должна находиться в пределах, указанных в инструкции.

Из нашего опыта, пользователи Wile-55 обычно не обращают внимания на необходимость приведения температуры отобранной пробы зерна  к температуре прибора и их обеих -  к рекомендованной температуре выполнения измерений.   Обратите внимание:  влагомеры Wile-55 и все подобные - это диэлькометрические измерители и, соответственно, влияние температуры на результаты измерений точно так же очень велико. Еще здесь важно отметить, что пользователи обычно не учитывают, что сорность зерна тоже влияет на показания указанных влагомеров.  Мы считаем, что применение ручных влагомеров типа  Wile-55 в качестве эталонного средства  измерений - это весьма сомнительное решение. Для указанных целей следует  использовать  гравиметрические анализаторы влажности или, в крайнем случае, настольные диэлькометрические влагомеры типа Wile-200 (причем, при условии выполнения требований инструкции по применению на Wile-200, касающихся обеспечения температурного режима измерений).

Все перечисленные выше факторы, определяющие точность измерения влажности зерна, в одинаковой степени относятся ко всем типам существующих в мире поточных влагомеров.