Capteurs de température et câbles pour la surveillance des silos à grains

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Lors du stockage à long terme du grain, la température, l'humidité et la concentration de dioxyde de carbone sont des indicateurs importants utilisés pour évaluer l'état du grain. Même si les céréales ont déjà été récoltées et stockées, elles restent biologiquement actives et continuent de respirer.

Lorsqu’une humidité excessive, l’activité des insectes, la croissance de moisissures, une aération inégale ou une condensation se produisent à l’intérieur d’une masse de grains, une chaleur localisée peut être générée. Ces points chauds sont souvent difficiles à détecter depuis l’extérieur de la structure de stockage.

Pour cette raison, fiablecapteurs de température des grainsetcâbles de température des grains sont des composants essentiels des installations modernes de stockage des céréales, des meuneries, des usines de transformation des céréales et des grands silos commerciaux.

Cependant, la simple installation de plusieurs câbles de température ne garantit pas une surveillance efficace. Le nombre de câbles, les positions d'installation, l'espacement horizontal, l'espacement vertical des capteurs et la méthode d'analyse des données influencent tous directement les performances de surveillance.

Dans les silos de grand diamètre, des câbles insuffisants ou mal répartis peuvent laisser des zones importantes de la masse de grains sans surveillance, permettant ainsi à un échauffement localisé de se poursuivre avant qu'il ne soit détecté.

Pourquoi la température des grains doit être surveillée en permanence

Les changements de température à l’intérieur des grains stockés se produisent rarement de manière uniforme. L'humidité des grains, la concentration de matières étrangères, les modèles de chargement, le transfert de chaleur des murs, la condensation du toit, le débit d'air et les conditions météorologiques saisonnières peuvent créer de grandes différences de température au sein du même silo.

Lorsque l’humidité du grain est trop élevée, l’activité des moisissures et des microbes peut augmenter et libérer de la chaleur. L’activité concentrée des insectes peut également provoquer une augmentation locale de la température. Si cette chaleur n’est pas dissipée, la zone affectée peut progressivement s’étendre et provoquer :

Un fiablesystème de surveillance de la température de stockage des céréalesne devrait pas seulement afficher les températures actuelles. Il doit également enregistrer des données historiques et identifier les tendances changeantes à chaque point de mesure.

Par rapport à une seule lecture de température, l’augmentation continue de la température, les différences entre les capteurs proches et les changements au fil du temps sont souvent plus utiles pour détecter les risques émergents.

Par exemple, un capteur peut encore être en dessous du seuil d'alarme, mais si sa température continue d'augmenter pendant plusieurs jours, les gestionnaires de stockage doivent enquêter sur la zone.

La gestion moderne des grains devrait donc prendre en compte ensemble les tendances de température, les conditions extérieures, les enregistrements d’aération et l’humidité des grains plutôt que de se fier uniquement aux relevés de température les plus élevés.

Les capteurs de température utilisés dans le stockage des céréales comprennent principalement des thermocouples et des thermistances. Ces technologies diffèrent par le principe de mesure, la structure du câble, la conversion du signal et les exigences de maintenance.

Câbles de température pour thermocouples

Les thermocouples mesurent la température grâce à la tension électrique générée à la jonction de deux métaux différents.

Les thermocouples de type T sont couramment utilisés dans les applications de stockage de céréales. Leurs jonctions de détection sont installées à différentes positions le long d'un câble.

L'espacement vertical typique des capteurs peut inclure environ :

L'espacement correct dépend de la hauteur du silo, du type de grain, des exigences de surveillance et du budget du projet.

Pour résister aux forces créées lors du chargement, du déchargement et du tassement du grain, les fils de thermocouple sont généralement combinés avec un câble en acier porteur et protégés par une gaine extérieure durable.

Les signaux des capteurs sont transmis à un dispositif de commutation ou de conversion, où ils sont convertis en informations numériques pour un logiciel de surveillance ou un équipement de contrôle.

Câbles de température pour thermistance

Une thermistance NTC est une résistance sensible à la température dont la résistance diminue à mesure que la température augmente.

Les thermistances sont largement utilisées danscâbles de température pour silos à grainsen raison de leur taille compacte, de leur bonne stabilité et de leur précision de mesure fiable.

Certains câbles de température numériques utilisent une structure externe porteuse séparée et un noyau de détection interne amovible.

Le câble extérieur renforcé résiste à la pression des grains et aux forces de traction, tandis que le noyau interne du capteur collecte les données de température. Si un capteur tombe en panne, le noyau interne peut être retiré et remplacé sans retirer le câble de support complet.

Cette structure à noyau remplaçable peut réduire considérablement les coûts de maintenance, en particulier dans les silos profonds, les grands silos de stockage et les installations où le grain ne peut pas être facilement retiré.

Les données numériques de température peuvent être transmises via RS485, Ethernet ou communication sans fil à unsystème de surveillance des grainspour:

Pourquoi le nombre de câbles de température est important

Un échauffement localisé se produit souvent dans une zone relativement petite de la masse de grains.

Si trop peu de câbles sont installés, le capteur le plus proche peut être situé loin du point chaud. La détérioration du grain peut persister pendant une longue période avant que la chaleur n'atteigne le capteur.

Par conséquent, un système de surveillance des céréales ne doit pas être évalué uniquement en demandant si des câbles sont installés. Il convient également de considérer :

Si le centre du silo est surveillé

Si suffisamment de capteurs sont installés près de la paroi du silo

Si la distance horizontale entre les câbles est trop grande

Si l'espacement vertical des capteurs est approprié

Si les zones sujettes à la condensation et à haut risque sont surveillées

Si le système peut détecter le chauffage local plutôt que seulement la température moyenne

Dans un petit silo à grains, un câble central peut fournir des informations de référence limitées.

Toutefois, à mesure que le diamètre du silo augmente, un câble central unique devient de plus en plus insuffisant. Les grands silos nécessitent normalement une combinaison de câbles de température centraux, intérieurs et extérieurs.

Le nombre de câbles devrait augmenter avec le diamètre du silo, la profondeur des grains et le risque de stockage au lieu de rester fixe pour chaque projet.

Pourquoi les fabricants recommandent différentes dispositions de câbles

Différents fournisseurs de surveillance des grains peuvent recommander des quantités de câbles et des positions d'installation très différentes pour des silos de même diamètre.

Par exemple, dans un silo d’environ 18,2 mètres de diamètre, une conception peut recommander 11 câbles tandis qu’une autre peut en recommander seulement huit.

Pour un silo d'environ 27,4 mètres de diamètre, un fournisseur peut recommander 18 câbles et un autre 19. Le rayon d'installation des anneaux de câbles intérieurs et extérieurs peut également différer considérablement.

Ces différences montrent qu’il n’existe pas de formule d’aménagement simple et unique adaptée à chaque structure de stockage de céréales.

Les raisons possibles incluent :

Différentes technologies de capteurs

Espacement vertical différent des capteurs

Différents diamètres de silos et profondeurs de grains

Différentes variétés de céréales et niveaux d'humidité

Différents systèmes d'aération

Différentes résistances de câbles et structures porteuses

Différents algorithmes d'alarme

Différentes normes de gestion des risques

Différents budgets de projet

Lors de la sélection d'unsystème de surveillance de la température des silos à grains, les acheteurs ne doivent pas comparer uniquement le prix du câble ou la quantité de câble.

Ils doivent également comprendre comment le fournisseur a déterminé la position des câbles et si la conception proposée correspond aux conditions réelles du silo.

Un capteur peut-il surveiller un rayon fixe ?

Certaines conceptions de surveillance de la température calculent la quantité de câbles en supposant qu'un capteur peut surveiller les grains dans un rayon fixe.

Par exemple, un fournisseur peut affirmer qu'un capteur de température surveille le grain dans un rayon d'environ 2,7 mètres.

Bien que cette approche soit simple à comprendre, elle peut simplifier à l’extrême le transfert de chaleur à l’intérieur du grain stocké.

Un capteur de température mesure la température à son emplacement physique. Il ne scanne pas directement tous les grains environnants.

Si le chauffage se produit loin du capteur, la chaleur doit se déplacer à travers la masse de grains par conduction ou flux d'air avant que le changement de température n'atteigne le capteur.

La vitesse de déplacement de la chaleur dépend de plusieurs facteurs :

Type de grains

Humidité des grains

Porosité des grains

Matière étrangère

Direction du flux d'air

Opération d'aération

Température extérieure

Durée de chauffage

Taille du point chaud

Lors de l'aération mécanique, l'air en mouvement peut transporter de la chaleur et permettre à un capteur situé à proximité de détecter le changement plus rapidement.

Sans aération, le transfert de chaleur à travers le grain peut être relativement lent. Un problème localisé et situé loin d'un câble peut donc rester indétectable pendant une période prolongée.

Pour cette raison, dessiner un cercle ou une sphère fixe autour de chaque capteur ne représente pas pleinement les performances réelles d'un capteur.système de surveillance de la température des silos.

Les allégations de « couverture à 100 % » doivent être évaluées avec soin

Si l'on suppose que chaque capteur surveille un volume sphérique, un autre problème apparaît : les zones sphériques ne peuvent pas remplir complètement un silo à grains cylindrique sans espaces ni chevauchements.

Certains grains peuvent tomber en dehors de toutes les zones de capteur supposées, tandis que d'autres zones peuvent être comptées plus d'une fois car elles sont situées dans des zones qui se chevauchent.

Lorsque les zones qui se chevauchent sont comptées à plusieurs reprises, la couverture de surveillance calculée peut être considérablement surestimée.

Une analyse a comparé trois configurations de câbles de température :

Un câble installé au centre du silo

Trois câbles répartis à l'intérieur du silo

Un câble central plus six câbles environnants, pour un total de sept

Certains documents industriels décrivent la couverture de surveillance de ces réseaux comme étant d'environ 15 %, 50 % et 100 %.

Cependant, lorsque l’espacement vertical des capteurs et les volumes géométriques de surveillance ont été recalculés, les pourcentages de volumes estimés sans chevauchement étaient bien inférieurs :

Même en incluant les zones se chevauchant verticalement, les valeurs estimées n'étaient que d'environ 9,6 %, 28,7 % et 66,9 %.

Ces calculs ne signifient pas que les câbles thermiques sont inefficaces.

Au lieu de cela, ils montrent que les performances du système ne doivent pas être jugées uniquement par un pourcentage de couverture géométrique simplifié.

La véritable valeur d’un système de surveillance de la température réside dans sa capacité à surveiller en permanence les points distribués et à réduire le temps nécessaire à la détection d’un échauffement anormal.

Comment concevoir une disposition efficace des câbles à température de grain

Un scientifiquedisposition des câbles de température des grainsdevrait être basé sur la structure du silo, les caractéristiques des grains et les opérations de stockage plutôt que sur une quantité fixe de câbles.

1. Déterminer la distribution horizontale en fonction du diamètre du silo

À mesure que le diamètre du silo augmente, la distance entre le câble central et la paroi du silo augmente.

Les silos de grand diamètre nécessitent donc des câbles supplémentaires pour les anneaux intérieurs et extérieurs.

Une disposition centrale, avec un anneau intérieur et un anneau extérieur peut réduire les grands espaces non surveillés entre le centre du silo et la paroi.

2. Déterminez la quantité de capteur vertical en fonction de la profondeur du grain

La stratification de température devient plus importante à mesure que la profondeur des grains augmente.

La couche supérieure de grain peut être affectée par la condensation du toit et la température extérieure. La couche inférieure peut être affectée par le sol et le flux d'air d'aération. Un échauffement peut également se développer au milieu de la masse de grains.

Les capteurs doivent donc être répartis verticalement le long du câble plutôt que d'être concentrés uniquement vers le haut ou le bas.

3. Augmenter la surveillance dans les zones à haut risque

Certains endroits présentent un risque plus élevé de chauffage localisé, notamment :

Zones avec des matières étrangères concentrées

Zones de chargement de grain inégales

Zones de fuite du toit

Sections de murs sujettes à la condensation

Zones mortes d'aération

Zones proches des entrées de céréales

Des capteurs supplémentaires ou un espacement plus étroit des câbles peuvent être nécessaires autour de ces emplacements.

4. Tenez compte de la résistance mécanique et de l’entretien

Lors du chargement et du déchargement, le grain crée des forces de traction, de cisaillement et latérales sur les câbles thermiques.

Un fiablecâble de capteur de silo à grainsdoit fournir non seulement des mesures précises, mais également une résistance à la traction, une résistance à l'usure et une suspension sûre.

Pour les silos profonds et les grands silos, des câbles de température blindés ou à âme remplaçable peuvent réduire les difficultés de maintenance futures.

5. Établir une analyse continue des données

Le système de surveillance doit stocker l’historique des températures pour chaque capteur et prendre en charge l’analyse de :

Taux d'augmentation de la température

Différences de température entre les capteurs proches

Température maximale

Zones anormales

Durée de l'alarme

Tendances saisonnières

Les paramètres d’alarme ne doivent pas reposer uniquement sur une température maximale fixe. L’augmentation continue de la température, l’augmentation des différences de température et la durée des conditions anormales doivent également être prises en compte.

La température, l'humidité et le dioxyde de carbone doivent être évalués ensemble

La température est l’un des indicateurs les plus importants de l’état du grain, mais la température à elle seule a ses limites.

Lorsque l’activité des moisissures ou des insectes n’a commencé que récemment, la chaleur générée peut ne pas encore être suffisante pour produire une nette augmentation de la température.

L'humidité relative ou la concentration de dioxyde de carbone peuvent changer plus tôt.

Une solution de suivi des grains plus complète peut donc combiner :

Capteurs de température multipoints

Mesure de l'humidité des grains ou de l'humidité relative d'équilibre

Capteurs de dioxyde de carbone

Capteurs de température et d'humidité extérieurs

Registres des opérations d'aération

Données de test d'humidité des grains

En comparant plusieurs indicateurs, les gestionnaires de stockage peuvent réduire le risque de mauvaise interprétation d'une seule mesure et prendre de meilleures décisions en matière d'aération, de refroidissement, de retournement des grains ou de fumigation.

Les systèmes de surveillance des grains devraient fournir des avertissements sur les risques

Les équipements traditionnels de température des grains affichent principalement la température à chaque point de mesure.

Un modernesystème de surveillance des grainsdevrait également fournir le stockage des données, l’analyse des tendances et des alertes précoces sur les risques.

Un système complet peut inclure :

Câbles de température des grains

Capteurs de température multipoints

Unités d'acquisition de données de température et d'humidité

Communication RS485 ou Ethernet

Surveillance des ordinateurs ou des plateformes cloud

Courbes de température et diagrammes de silos

Alarmes haute température

Alarmes de chauffage continu

Interfaces de contrôle d'aération

Rapports de données historiques

En collectant des données sur différents types de grains, saisons et structures de stockage, les installations céréalières peuvent progressivement établir des normes d'alarme adaptées à leurs propres conditions au lieu de se fier entièrement aux limites générales de température.

Solutions de surveillance de la température des grains de Langfang Zhaosui

Langfang Zhaosui Temperature Measurement Cable Co., Ltd. se spécialise dans la recherche, le développement et la fabrication de câbles de température pour grains, de capteurs de température et d'humidité, d'unités d'acquisition de données et de systèmes de surveillance des grains.

Des solutions peuvent être conçues pour :

Entrepôts à grains plats

Silos à grains

Grands silos commerciaux

Silos d'alimentation

Silos à matériaux industriels

Structures de stockage profondes

Chaque solution peut être configurée en fonction du diamètre et de la hauteur du silo, du matériau stocké, de la quantité de capteurs requise et de la distance de communication.

Pour les grands projets de stockage de céréales, augmenter le nombre de câbles de température, optimiser la répartition des capteurs centraux et environnants et analyser les tendances de température sont plus pratiques que de s'appuyer sur un rayon de surveillance fixe revendiqué.

Les câbles de température blindés à âme remplaçable utilisent une structure porteuse externe pour protéger les capteurs internes.

Lorsqu'un entretien est nécessaire, le noyau de détection interne peut être retiré et remplacé, contribuant ainsi à réduire le coût de vidange du silo et de réinstallation du câble complet.

Lorsqu'il est connecté à des unités d'acquisition multipoints de température et d'humidité, à un logiciel de surveillance des grains et à un équipement de communication, le système peut fournir :

Collecte automatique de la température

Courbes de tendance historiques

Affichage de la température couche par couche

Alarmes haute température

Surveillance à distance

Analyse de l'état des grains

Conclusion

Les capteurs de température et les câbles de température des grains sont des éléments essentiels pour un stockage sûr des grains. Cependant, l’efficacité du système ne peut être évaluée uniquement par la présence d’équipements ou par un pourcentage de couverture simplifié.

Une solution de surveillance fiable doit prendre en compte :

Diamètre du silo

Profondeur des grains

Espacement vertical des capteurs

Quantité de câble

Positions d'installation des câbles

Humidité des grains

Conditions d'aération

Structure du capteur

Tendances historiques des températures

Pour les grands silos à grains, une surveillance distribuée avec plusieurs câbles de température, combinée aux informations sur l'humidité, le dioxyde de carbone et l'aération, peut fournir une alerte plus précoce en cas de chauffage localisé, d'activité de moisissure et d'insectes.

Le placement scientifique des câbles, la collecte continue de données et l'interprétation correcte des tendances de température sont les clés pour obtenir la pleine valeur d'unsystème de capteur de température des grains.