การวัดอัตราการไหลของของเหลวเย็นจัด เช่น
ไนโตรเจนเหลว (LN₂) หรือ
ก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) เป็นหนึ่งในงานที่ต้องใช้ความพยายามมากที่สุดในเครื่องมือวัดทางอุตสาหกรรม ของเหลวเหล่านี้ซึ่งนิยามว่าเป็นของเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่า -150°C (-238°F) ก่อให้เกิดความท้าทายเฉพาะตัวหลายประการที่อาจทำให้มาตรวัดอัตราการไหลมาตรฐานเกิดความล้มเหลวได้ สำหรับการใช้งานที่ความแม่นยำและความปลอดภัยไม่สามารถต่อรองได้ มาตรวัดอัตราการไหลมวล Coriolis จึงกลายเป็นโซลูชันที่สมบูรณ์แบบที่สุด
คู่มือนี้จะอธิบายถึงความท้าทายในการวัดค่าอุณหภูมิต่ำพิเศษ พร้อมทั้งรายละเอียดการออกแบบเฉพาะของ
เครื่องวัดอัตราการไหล Coriolis สำหรับการใช้งานเหล่านี้ และให้คำแนะนำการติดตั้งที่จำเป็น
การวัดอัตราการไหลแบบไครโอเจนิกเป็นเรื่องท้าทายสำหรับหลายอุตสาหกรรม
ความท้าทายเฉพาะตัวของการวัดอัตราการไหลแบบไครโอเจนิก
เหตุใดเครื่องวัดอัตราการไหลจึงทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือน้อยมากที่อุณหภูมิต่ำมากเช่นนี้ เหตุผลมีรากฐานมาจากหลักฟิสิกส์:
× การยึดติดทางกล: มาตรวัดอัตราการไหลที่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดความเสียหาย ความเย็นจัดอาจทำให้ส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตลับลูกปืนในมาตรวัดอัตราการไหลแบบกังหัน หรือโรเตอร์ในมาตรวัดอัตราการไหลแบบเฟืองวงรี หดตัว ยึดติด หรือแข็งตัวเนื่องจากความชื้นในปริมาณเล็กน้อย ทำให้การวัดหยุดลงโดยสิ้นเชิง
× การเปราะของวัสดุ: โลหะมาตรฐานและอีลาสโตเมอร์จะเปราะและแตกหักได้เมื่อสัมผัสกับความเย็นจัด
× ของเหลวกระพริบ: ของเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือด (Cryogenic liquids) มักมีจุดเดือดใกล้จุดเดือด ความดันที่ลดลงภายในมาตรวัดอาจทำให้ของเหลวกลายเป็นไอหรือ "กระพริบ" ทันที ส่งผลให้ค่าการไหลแบบสองเฟสไม่แม่นยำ
× การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นอย่างรุนแรง: ความหนาแน่นของของเหลวในอุณหภูมิต่ำมากจะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ปัญหานี้สำคัญอย่างยิ่งสำหรับเครื่องวัดปริมาตร (เช่น กังหันหรือเครื่องวัดพื้นที่แปรผัน) เนื่องจากค่าที่อ่านได้อาจมีความคลาดเคลื่อนอย่างมาก
Coriolis Meter: โซลูชัน Cryogenic ขั้นสูงสุด
เครื่องวัดอัตราการไหลของมวลแบบ Coriolis เป็นเทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุด เพราะสามารถวัดมวลได้โดยตรง มวลของของไหลจะไม่เปลี่ยนแปลง ไม่ว่าจะเป็นของเหลวหรือก๊าซ หลักการพื้นฐานนี้ทำให้การวัดค่านี้ปลอดภัยจากการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นและสถานะที่มักพบในเทคโนโลยีอื่นๆ
ออกแบบมาเพื่อความสุดขั้ว: คุณสมบัติการออกแบบพิเศษ
เครื่องวัด Coriolis สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำมากไม่ใช่เครื่องมือมาตรฐาน แต่ถูกสร้างขึ้นมาโดยมีคุณลักษณะเฉพาะเพื่อรับมือกับความเย็นจัด:
√ วัสดุเฉพาะ: ชิ้นส่วนที่เปียก โดยเฉพาะท่อวัด สร้างขึ้นจากสเตนเลสเกรดเฉพาะ (316L) ที่ยังคงความแข็งแรงและความเหนียวได้แม้ในอุณหภูมิต่ำถึง -200°C (-328°F)
√ ตัวเรือนเซ็นเซอร์หุ้มฉนวนสุญญากาศ: คุณสมบัติสำคัญคือปลอกหุ้มสุญญากาศที่ล้อมรอบเซ็นเซอร์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อน ป้องกันการสะสมของน้ำแข็งและน้ำค้างแข็งที่ด้านนอกของเซ็นเซอร์ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าท่อสั่นสะเทือนจะไม่แข็งตัวและสามารถสั่นได้อย่างอิสระ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวัดที่แม่นยำ ฉนวนนี้ให้ฉนวนกันความร้อนที่มีประสิทธิภาพ ป้องกันไม่ให้ความร้อนจากภายนอกเข้าถึงของเหลว ช่วยลดการระเหยที่ไม่พึงประสงค์และป้องกันไม่ให้เกิดชั้นน้ำแข็งหนาบนเซ็นเซอร์ ซึ่งอาจรบกวนการสั่นสะเทือนที่แม่นยำซึ่งจำเป็นสำหรับการวัด
√ โครงสร้างทนทานต่อความเครียด: เซ็นเซอร์ทั้งหมดได้รับการออกแบบมาให้รับมือกับความเครียดจากความร้อนที่เกิดจากการหดตัวของโลหะในระหว่างกระบวนการระบายความร้อนอย่างปลอดภัย
เครื่องวัดอัตราการไหลแบบโคริโอลิสแบบไครโอเจนิกพร้อมการอ่านอุณหภูมิต่ำ -139.004 ℃
เครื่องมือขั้นสูงเหล่านี้ไม่เพียงแต่ให้ผลลัพธ์ที่มากกว่าแค่การไหลของมวลเท่านั้น แต่ยังแสดงอุณหภูมิแบบเรียลไทม์บนมาตรวัดโดยตรง ซึ่งช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนกระบวนการที่สำคัญได้โดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแยกต่างหาก
การประยุกต์ใช้ไครโอเจนิกที่สำคัญ
การวัดอัตราการไหลของ LNG ที่อุณหภูมิต่ำ
- ความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของมิเตอร์เฉพาะทางเหล่านี้ทำให้มีความจำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมที่หลากหลาย:
- ก๊าซอุตสาหกรรม: การวัดไนโตรเจนเหลว (LN₂) , ของเหลว (LOX), อาร์กอนเหลว (Ar) และ CO₂ เหลว สำหรับการผลิต การจัดจำหน่าย และการใช้กระบวนการ
- พลังงาน: การโอนและติดตามกระบวนการควบคุมดูแลก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) และก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG)
- การบินและอวกาศ: การวัดเชื้อเพลิงที่อุณหภูมิต่ำมาก เช่น ไฮโดรเจนเหลวและ LOX อย่างแม่นยำ
- อาหารและการแพทย์: การกำหนดปริมาณ LN₂ สำหรับการแช่แข็งแบบรวดเร็วในอุตสาหกรรมอาหารและสำหรับการเก็บรักษาด้วยความเย็นในทางการแพทย์
วิธีการติดตั้งเครื่องวัดอัตราการไหลแบบโคริโอลิสแบบไครโอเจนิก
การติดตั้งอย่างถูกต้องถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่ามิเตอร์ทำงานได้อย่างแม่นยำและปลอดภัย
ตำแหน่งการติดตั้งเครื่องวัดอัตราการไหลแบบไครโอเจนิกสำหรับการวัดของเหลว
