أجهزة استشعار درجة الحرارة والكابلات
الكلمات الرئيسية الأساسية:كابل درجة حرارة الحبوب، مستشعر درجة حرارة الحبوب، نظام مراقبة الحبوب، مراقبة درجة حرارة الصومعة
الكلمات الرئيسية ذات الصلة: كابل درجة حرارة صندوق الحبوب، نظام مراقبة درجة حرارة صومعة الحبوب، مستشعر درجة الحرارة متعدد النقاط، مراقبة درجة حرارة تخزين الحبوب، كابل مستشعر الصومعة
أثناء تخزين الحبوب على المدى الطويل، تعد درجة الحرارة والرطوبة وتركيز ثاني أكسيد الكربون مؤشرات مهمة تستخدم لتقييم حالة الحبوب. على الرغم من أن الحبوب قد تم حصادها وتخزينها بالفعل، إلا أنها تظل نشطة بيولوجيًا وتستمر في التنفس.
عند حدوث رطوبة زائدة أو نشاط حشري أو نمو العفن أو تهوية غير متساوية أو تكثيف داخل كتلة الحبوب، قد تتولد حرارة موضعية. غالبًا ما يصعب اكتشاف هذه النقاط الساخنة من خارج هيكل التخزين.
ولهذا السبب يمكن الاعتماد عليهاأجهزة استشعار درجة حرارة الحبوبوكابلات درجة حرارة الحبوب هي مكونات أساسية لمرافق تخزين الحبوب الحديثة ومطاحن الأعلاف ومصانع معالجة الحبوب والصوامع التجارية الكبيرة.
ومع ذلك، فإن مجرد تركيب العديد من كابلات درجة الحرارة لا يضمن المراقبة الفعالة. يؤثر عدد الكابلات ومواضع التثبيت والتباعد الأفقي وتباعد أجهزة الاستشعار الرأسية وطريقة تحليل البيانات بشكل مباشر على أداء المراقبة.
في الصوامع ذات القطر الكبير، قد تترك الكابلات غير الكافية أو سيئة التوزيع مناطق كبيرة من كتلة الحبوب غير مراقبة، مما يسمح باستمرار التدفئة الموضعية قبل اكتشافها.
لماذا يجب مراقبة درجة حرارة الحبوب بشكل مستمر
نادراً ما تحدث التغيرات في درجات الحرارة داخل الحبوب المخزنة بشكل موحد. يمكن أن تؤدي رطوبة الحبوب وتركيز المواد الغريبة وأنماط التحميل وانتقال الحرارة على الجدران وتكثيف السقف وتدفق الهواء والظروف الجوية الموسمية إلى حدوث اختلافات كبيرة في درجات الحرارة داخل نفس الصومعة.
عندما تكون رطوبة الحبوب مرتفعة جدًا، قد يزيد نشاط العفن والميكروبات ويطلق الحرارة. يمكن أن يتسبب نشاط الحشرات المركز أيضًا في ارتفاع درجات الحرارة المحلية. إذا لم يتم تبديد هذه الحرارة، فقد تتوسع المنطقة المصابة تدريجيًا وتسبب:
- تدهور جودة الحبوب
- نمو العفن
- التكتل
- روائح كريهة
- فقدان المادة الجافة
- أضرار جسيمة في التخزين
موثوقةنظام مراقبة درجة حرارة تخزين الحبوبلا ينبغي أن يعرض فقط درجات الحرارة الحالية. ويجب عليه أيضًا تسجيل البيانات التاريخية وتحديد الاتجاهات المتغيرة عند كل نقطة قياس.
بالمقارنة مع قراءة واحدة لدرجة الحرارة، غالبًا ما يكون الارتفاع المستمر في درجة الحرارة والاختلافات بين أجهزة الاستشعار القريبة والتغيرات بمرور الوقت أكثر فائدة في اكتشاف المخاطر النامية.
على سبيل المثال، قد لا يزال جهاز الاستشعار أقل من عتبة الإنذار، ولكن إذا استمرت درجة حرارته في الارتفاع لعدة أيام، فيجب على مديري التخزين فحص المنطقة.
ولذلك يجب أن تأخذ الإدارة الحديثة للحبوب في الاعتبار اتجاهات درجات الحرارة والظروف الخارجية وسجلات التهوية ورطوبة الحبوب معًا بدلاً من الاعتماد فقط على قراءة أعلى درجة حرارة.
الأنواع الشائعة لأجهزة استشعار درجة حرارة الحبوب
تشتمل أجهزة استشعار درجة الحرارة المستخدمة في تخزين الحبوب بشكل أساسي على المزدوجات الحرارية والثرمستورات. وتختلف هذه التقنيات في مبدأ القياس وبنية الكابل وتحويل الإشارة ومتطلبات الصيانة.
كابلات درجة الحرارة الحرارية
تقيس المزدوجات الحرارية درجة الحرارة من خلال الجهد الكهربائي المتولد عند تقاطع معدنين مختلفين.
تُستخدم المزدوجات الحرارية من النوع T بشكل شائع في تطبيقات تخزين الحبوب. يتم تثبيت وصلات الاستشعار الخاصة بهم في مواضع مختلفة على طول الكابل.
قد يتضمن تباعد المستشعر الرأسي النموذجي ما يلي تقريبًا:
0.9 متر
1.5 متر
1.8 متر
2.1 متر
2.4 متر
يعتمد التباعد الصحيح على ارتفاع الصومعة ونوع الحبوب ومتطلبات المراقبة وميزانية المشروع.
لتحمل القوى الناتجة أثناء تحميل الحبوب وتفريغها وتسويتها، عادةً ما يتم دمج الأسلاك المزدوجة الحرارية مع كابل فولاذي حامل ومحمي بغطاء خارجي متين.
يتم إرسال إشارات الاستشعار إلى جهاز التبديل أو التحويل، حيث يتم تحويلها إلى معلومات رقمية لبرامج المراقبة أو معدات التحكم.
كابلات درجة الحرارة الثرمستور
الثرمستور NTC عبارة عن مقاوم حساس لدرجة الحرارة تتناقص مقاومته مع ارتفاع درجة الحرارة.
تستخدم الثرمستورات على نطاق واسع فيكابلات درجة حرارة صندوق الحبوببسبب حجمها الصغير واستقرارها الجيد ودقة القياس الموثوقة.
تستخدم بعض كابلات درجة الحرارة الرقمية هيكلًا خارجيًا منفصلاً حاملاً للحمل ونواة استشعار داخلية قابلة للإزالة.
يتحمل الكابل الخارجي المقوى ضغط الحبوب وقوى الشد، بينما يقوم قلب المستشعر الداخلي بجمع بيانات درجة الحرارة. في حالة فشل المستشعر، يمكن إزالة النواة الداخلية واستبدالها دون إزالة كابل الدعم بالكامل.
يمكن لهذا الهيكل الأساسي القابل للاستبدال أن يقلل بشكل كبير من تكاليف الصيانة، خاصة في الصوامع العميقة وصناديق التخزين الكبيرة والمرافق حيث لا يمكن إزالة الحبوب بسهولة.
يمكن نقل بيانات درجة الحرارة الرقمية عبر RS485 أو Ethernet أو الاتصال اللاسلكي إلى أنظام مراقبة الحبوبل:
جمع البيانات تلقائيا
تخزين البيانات التاريخية
إنذارات ارتفاع درجة الحرارة
تحليل اتجاه درجة الحرارة
المراقبة عن بعد
لماذا يهم عدد كابلات درجة الحرارة؟
غالبًا ما يحدث التسخين الموضعي داخل منطقة صغيرة نسبيًا من كتلة الحبوب.
إذا تم تركيب عدد قليل جدًا من الكابلات، فقد يكون أقرب مستشعر بعيدًا عن النقطة الساخنة. وقد يستمر تدهور الحبوب لفترة طويلة قبل أن تصل الحرارة إلى المستشعر.
لذلك، لا ينبغي تقييم نظام مراقبة الحبوب فقط من خلال السؤال عما إذا كانت الكابلات قد تم تركيبها أم لا. وينبغي أن تنظر أيضا في:
ما إذا كان يتم مراقبة مركز الصومعة
ما إذا تم تركيب أجهزة استشعار كافية بالقرب من جدار الصومعة
ما إذا كانت المسافة الأفقية بين الكابلات كبيرة جدًا
ما إذا كان التباعد الرأسي للمستشعر مناسبًا
ما إذا كانت تتم مراقبة المناطق المعرضة للتكثيف والمناطق عالية الخطورة
ما إذا كان النظام قادرًا على اكتشاف التدفئة المحلية بدلاً من متوسط درجة الحرارة فقط
في حاوية الحبوب الصغيرة، قد يوفر كابل مركزي واحد معلومات مرجعية محدودة.
مع زيادة قطر الصومعة، يصبح الكابل المركزي الواحد غير مناسب بشكل متزايد. تتطلب الصوامع الكبيرة عادةً مجموعة من كابلات درجة الحرارة المركزية والحلقة الداخلية والخارجية.
يجب أن يزيد عدد الكابلات مع قطر الصومعة وعمق الحبوب ومخاطر التخزين بدلاً من بقائها ثابتة لكل مشروع.
لماذا يوصي المصنعون بتخطيطات مختلفة للكابلات
قد يوصي موردو مراقبة الحبوب المختلفون بكميات مختلفة جدًا من الكابلات وأماكن التثبيت للصوامع ذات القطر نفسه.
على سبيل المثال، في صومعة يبلغ قطرها حوالي 18.2 مترًا، قد يوصي أحد التصميمات بـ 11 كابلًا بينما قد يوصي تصميم آخر بثمانية كابلات فقط.
بالنسبة للصومعة التي يبلغ قطرها حوالي 27.4 مترًا، قد يوصي أحد الموردين بـ 18 كابلًا بينما قد يوصي مورد آخر بـ 19 كابلًا. قد يختلف أيضًا نصف قطر تركيب حلقات الكابلات الداخلية والخارجية بشكل كبير.
توضح هذه الاختلافات أنه لا توجد صيغة تخطيطية واحدة بسيطة مناسبة لكل بنية تخزين الحبوب.
تشمل الأسباب المحتملة ما يلي:
تقنيات الاستشعار المختلفة
تباعد أجهزة الاستشعار الرأسية المختلفة
أقطار الصومعة وأعماق الحبوب المختلفة
أصناف الحبوب المختلفة ومستويات الرطوبة
أنظمة تهوية مختلفة
قوة الكابلات المختلفة والهياكل الحاملة
خوارزميات إنذار مختلفة
معايير مختلفة لإدارة المخاطر
ميزانيات المشاريع المختلفة
عند اختيار أنظام مراقبة درجة حرارة صومعة الحبوب، لا ينبغي للمشترين مقارنة سعر الكابل أو كمية الكابل بمفردها.
ويجب عليهم أيضًا فهم كيفية تحديد المورد لمواضع الكابلات وما إذا كان التصميم المقترح يتطابق مع ظروف الصومعة الفعلية.
هل يمكن لجهاز استشعار واحد مراقبة نصف قطر ثابت؟
تقوم بعض تصميمات مراقبة درجة الحرارة بحساب كمية الكابل من خلال افتراض أن جهاز استشعار واحد يمكنه مراقبة الحبوب داخل نصف قطر ثابت.
على سبيل المثال، قد يدعي المورد أن أحد أجهزة استشعار درجة الحرارة يراقب الحبوب داخل دائرة نصف قطرها حوالي 2.7 متر.
على الرغم من أن هذا النهج سهل الفهم، إلا أنه يمكن أن يبالغ في تبسيط عملية نقل الحرارة داخل الحبوب المخزنة.
يقوم مستشعر درجة الحرارة بقياس درجة الحرارة في موقعه الفعلي. لا يقوم بمسح جميع الحبوب المحيطة مباشرة.
إذا حدث التسخين بعيدًا عن المستشعر، فيجب أن تتحرك الحرارة عبر كتلة الحبوب عن طريق التوصيل أو تدفق الهواء قبل أن يصل تغير درجة الحرارة إلى المستشعر.
يعتمد معدل حركة الحرارة على عدة عوامل:
نوع الحبوب
رطوبة الحبوب
مسامية الحبوب
المواد الأجنبية
اتجاه تدفق الهواء
عملية تهوية
درجة الحرارة في الهواء الطلق
مدة التدفئة
حجم النقطة الساخنة
أثناء التهوية الميكانيكية، قد ينقل الهواء المتحرك الحرارة ويسمح لجهاز استشعار قريب باكتشاف التغيير بسرعة أكبر.
بدون تهوية، قد يكون انتقال الحرارة عبر الحبوب بطيئًا نسبيًا. وبالتالي قد تظل المشكلة المحلية الموجودة بعيدًا عن الكابل غير مكتشفة لفترة ممتدة.
لهذا السبب، فإن رسم دائرة أو كرة ثابتة حول كل مستشعر لا يمثل الأداء الحقيقي لجهاز الاستشعار بشكل كاملنظام مراقبة درجة حرارة الصومعة.
ينبغي تقييم مطالبات "التغطية بنسبة 100%" بعناية
إذا افترض أن كل جهاز استشعار يراقب حجمًا كرويًا، فستظهر مشكلة أخرى: لا يمكن للمناطق الكروية أن تملأ صومعة حبوب أسطوانية بالكامل بدون فجوات أو تداخلات.
قد تقع بعض الحبوب خارج جميع مناطق الاستشعار المفترضة، بينما قد يتم حساب مناطق أخرى أكثر من مرة لأنها تقع ضمن مناطق متداخلة.
عندما يتم عد المناطق المتداخلة بشكل متكرر، قد تكون تغطية المراقبة المحسوبة مبالغ فيها بشكل كبير.
قام أحد التحليلات بمقارنة ثلاثة ترتيبات لكابلات درجة الحرارة:
كابل واحد مثبت في مركز الصومعة
ثلاثة كابلات موزعة داخل الصومعة
كابل مركزي واحد بالإضافة إلى ستة كابلات محيطة، ليصبح المجموع سبعة
وصفت بعض المواد الصناعية تغطية المراقبة لهذه التخطيطات بحوالي 15% و50% و100%.
ومع ذلك، عند إعادة حساب تباعد أجهزة الاستشعار الرأسية وأحجام المراقبة الهندسية، كانت النسب المئوية المقدرة للحجم غير المتداخل أقل بكثير:
| ترتيب كابل درجة الحرارة | التغطية المطالب بها | الحجم المحسوب غير المتداخل |
|---|---|---|
| كابل مركزي واحد | حوالي 15% | حوالي 1.5% |
| ثلاثة كابلات موزعة | حوالي 50% | حوالي 4.6% |
| كابل مركزي واحد بالإضافة إلى ستة كابلات محيطة | حوالي 100% | حوالي 10.8% |
وحتى عندما تم تضمين المناطق المتداخلة رأسياً، كانت القيم المقدرة حوالي 9.6% و28.7% و66.9% فقط.
هذه الحسابات لا تعني أن كابلات درجة الحرارة غير فعالة.
وبدلاً من ذلك، فقد أظهروا أنه لا ينبغي الحكم على أداء النظام فقط من خلال نسبة تغطية هندسية مبسطة.
القيمة الحقيقية لنظام مراقبة درجة الحرارة هي قدرته على مراقبة النقاط الموزعة بشكل مستمر وتقليل الوقت اللازم لاكتشاف التسخين غير الطبيعي.
كيفية تصميم تخطيط فعال لكابل درجة حرارة الحبوب
علميةتخطيط كابل درجة حرارة الحبوبيجب أن يعتمد على هيكل الصومعة وخصائص الحبوب وعمليات التخزين بدلاً من كمية الكابلات الثابتة.
1. تحديد التوزيع الأفقي حسب قطر الصومعة
مع زيادة قطر الصومعة، تصبح المسافة بين الكابل المركزي وجدار الصومعة أكبر.
وبالتالي، تتطلب الصوامع ذات القطر الكبير كابلات إضافية للحلقة الداخلية والخارجية.
يمكن للترتيب المركزي والحلقة الداخلية والخارجية أن يقلل من المساحات الكبيرة غير المراقبة بين مركز الصومعة والجدار.
2. تحديد كمية الحساس العمودي حسب عمق الحبوب
يصبح التقسيم الطبقي لدرجة الحرارة أكثر أهمية مع زيادة عمق الحبوب.
قد تتأثر طبقة الحبوب العلوية بتكثيف السقف ودرجة الحرارة الخارجية. قد تتأثر الطبقة السفلية بتدفق هواء الأرضية والتهوية. يمكن أيضًا أن يتطور التسخين داخل منتصف كتلة الحبوب.
ولذلك ينبغي توزيع أجهزة الاستشعار عموديا على طول الكابل بدلا من تركيزها فقط بالقرب من الأعلى أو الأسفل.
3. زيادة المراقبة في المناطق عالية الخطورة
بعض المواقع لديها خطر أكبر للتدفئة المحلية، بما في ذلك:
المناطق ذات المواد الأجنبية المركزة
مناطق تحميل الحبوب غير المستوية
مناطق تسرب السقف
أقسام الجدار المعرضة للتكثيف
تهوية المناطق الميتة
المناطق القريبة من مداخل الحبوب
قد تكون هناك حاجة إلى أجهزة استشعار إضافية أو تباعد أقرب للكابلات حول هذه المواقع.
4. النظر في القوة الميكانيكية والصيانة
أثناء التحميل والتفريغ، تخلق الحبوب قوى شد وقص وقوى جانبية على كابلات درجة الحرارة.
موثوقةكابل استشعار صومعة الحبوبيجب أن توفر ليس فقط قياسات دقيقة ولكن أيضًا قوة شد كافية ومقاومة التآكل وتعليقًا آمنًا.
بالنسبة للصناديق العميقة والصوامع الكبيرة، يمكن لكابلات درجة الحرارة المدرعة أو القابلة للاستبدال أن تقلل من صعوبة الصيانة في المستقبل.
5. إنشاء تحليل مستمر للبيانات
يجب أن يقوم نظام المراقبة بتخزين درجات الحرارة التاريخية لكل مستشعر ودعم تحليل ما يلي:
معدل ارتفاع درجة الحرارة
اختلافات درجات الحرارة بين أجهزة الاستشعار القريبة
درجة الحرارة القصوى
مناطق غير طبيعية
مدة التنبيه
الاتجاهات الموسمية
يجب ألا تعتمد إعدادات الإنذار على درجة حرارة قصوى ثابتة فقط. وينبغي أيضًا مراعاة الارتفاع المستمر في درجة الحرارة وزيادة الاختلافات في درجات الحرارة ومدة الظروف غير الطبيعية.
ينبغي تقييم درجة الحرارة والرطوبة وثاني أكسيد الكربون معًا
تعتبر درجة الحرارة من أهم مؤشرات حالة الحبوب، ولكن درجة الحرارة وحدها لها حدود.
عندما يبدأ نشاط العفن أو الحشرات مؤخرًا فقط، فقد لا تكون الحرارة المتولدة كافية بعد لإنتاج زيادة واضحة في درجة الحرارة.
قد تتغير الرطوبة النسبية أو تركيز ثاني أكسيد الكربون في وقت مبكر.
وبالتالي فإن الحل الأكثر اكتمالا لمراقبة الحبوب قد يجمع بين:
أجهزة استشعار درجة الحرارة متعددة النقاط
رطوبة الحبوب أو قياس الرطوبة النسبية التوازنية
أجهزة استشعار ثاني أكسيد الكربون
أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة في الهواء الطلق
سجلات عملية التهوية
بيانات اختبار رطوبة الحبوب
ومن خلال مقارنة العديد من المؤشرات، يمكن لمديري التخزين تقليل مخاطر سوء تفسير قياس واحد واتخاذ قرارات أفضل فيما يتعلق بالتهوية أو التبريد أو تحويل الحبوب أو التبخير.
يجب أن توفر أنظمة مراقبة الحبوب تحذيرات من المخاطر
تعرض معدات درجة حرارة الحبوب التقليدية بشكل أساسي درجة الحرارة عند كل نقطة قياس.
حديثنظام مراقبة الحبوبوينبغي أيضًا توفير تخزين البيانات وتحليل الاتجاهات والإنذارات المبكرة بالمخاطر.
قد يشمل النظام الكامل ما يلي:
كابلات درجة حرارة الحبوب
أجهزة استشعار درجة الحرارة متعددة النقاط
وحدات الحصول على بيانات درجة الحرارة والرطوبة
اتصال RS485 أو إيثرنت
مراقبة أجهزة الكمبيوتر أو المنصات السحابية
منحنيات درجة الحرارة والرسوم البيانية صومعة
إنذارات ارتفاع درجة الحرارة
إنذارات التدفئة المستمرة
واجهات التحكم في التهوية
تقارير البيانات التاريخية
ومن خلال جمع البيانات من مختلف أنواع الحبوب والمواسم وهياكل التخزين، يمكن لمرافق الحبوب أن تضع تدريجيًا معايير إنذار تناسب ظروفها الخاصة بدلاً من الاعتماد كليًا على حدود درجات الحرارة العامة.
حلول مراقبة درجة حرارة الحبوب Langfang Zhaosui
شركة Langfang Zhaosui لكابلات قياس درجة الحرارة المحدودة متخصصة في البحث والتطوير والتصنيع لكابلات درجة حرارة الحبوب وأجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة ووحدات الحصول على البيانات وأنظمة مراقبة الحبوب.
يمكن تصميم الحلول من أجل:
مستودعات الحبوب المسطحة
صناديق الحبوب
صوامع تجارية كبيرة
صوامع الأعلاف
صوامع المواد الصناعية
هياكل التخزين العميقة
يمكن تكوين كل حل وفقًا لقطر الصومعة وارتفاعها والمواد المخزنة وكمية المستشعر المطلوبة ومسافة الاتصال.
بالنسبة لمشاريع تخزين الحبوب الكبيرة، فإن زيادة عدد كابلات درجة الحرارة، وتحسين توزيع أجهزة الاستشعار المركزية والمحيطة، وتحليل اتجاهات درجة الحرارة هي أكثر عملية من الاعتماد على نصف قطر مراقبة ثابت مزعوم.
تستخدم كابلات درجة الحرارة الأساسية المدرعة القابلة للاستبدال هيكلًا خارجيًا حاملًا لحماية أجهزة الاستشعار الداخلية.
عند الحاجة إلى الصيانة، يمكن إزالة قلب الاستشعار الداخلي واستبداله، مما يساعد على تقليل تكلفة تفريغ الصومعة وإعادة تركيب الكابل بالكامل.
عند توصيله بوحدات الحصول على درجة الحرارة والرطوبة متعددة النقاط، وبرامج مراقبة الحبوب ومعدات الاتصال، يمكن للنظام توفير ما يلي:
جمع درجة الحرارة التلقائي
منحنيات الاتجاه التاريخي
عرض درجة الحرارة طبقة تلو الأخرى
إنذارات ارتفاع درجة الحرارة
المراقبة عن بعد
تحليل حالة الحبوب
خاتمة
تعد أجهزة استشعار درجة الحرارة وكابلات درجة حرارة الحبوب مكونات أساسية للتخزين الآمن للحبوب. ومع ذلك، لا يمكن تقييم فعالية النظام إلا من خلال وجود المعدات أو من خلال نسبة تغطية مبسطة.
يجب أن يأخذ حل المراقبة الموثوق به في الاعتبار ما يلي:
قطر الصومعة
عمق الحبوب
تباعد أجهزة الاستشعار العمودية
كمية الكابل
أوضاع تركيب الكابلات
رطوبة الحبوب
شروط التهوية
هيكل الاستشعار
اتجاهات درجات الحرارة التاريخية
بالنسبة لصوامع الحبوب الكبيرة، يمكن للمراقبة الموزعة باستخدام كابلات درجات الحرارة المتعددة، جنبًا إلى جنب مع معلومات الرطوبة وثاني أكسيد الكربون والتهوية، أن توفر إنذارًا مبكرًا للتدفئة الموضعية ونشاط العفن والحشرات.
يعد وضع الكابل العلمي وجمع البيانات المستمر والتفسير الصحيح لاتجاهات درجة الحرارة هي المفاتيح لتحقيق القيمة الكاملة لـ أنظام استشعار درجة حرارة الحبوب.