התפקיד הקריטי של המדידה ברמת ה Cryogenic Storage

מערכות אחסון Cryogenic לשמור על חומרים בטמפרטורות מתחת - 150 מעלות צלזיוס, משטר חיוני לשימור גזים ליקויים כגון חנקן נוזלי (LN2), חמצן נוזלי (LO2), ונוזל הליום, כמו גם לאחסון דגימות ביולוגיות במקפיאים בכוצניים. Accurate ו-תלוי מדידה אינה נוחות - הוא דרישה בסיסית לבטיחות תפעולית, יעילות תהליכים, ושלמות המוצר יכול להשוות את ההשפעות הרטובות ביותר של תהליכים אלה תחת רמות תאורה יעילה).

אתגרים ייחודיים של מדדי רמה בסביבה Cryogenic

בניגוד לתהליכי גלגול של זמן, מדידת רמת זעקה מול קבוצה של קשיים הקשורים לדרגה דיוק חיישן, נזק רכיבים, או ליצור תנאים מסוכנים של תקלות.מהנדסים חייבים לטפל בכל אחד מהם כדי להבטיח אמינות ארוכת טווח.

החוזה החריף והחומרים של בריפל

כל חוזים חומריים כמו זה מגניב.עבור מתכות כמו אלומיניום או פלדה פחמן, השינוי הממדי יכול להיות משמעותי בטמפרטורות Cryogenic - חוזים פלדה ללא סייג בערך 0.3% 100 מעלות צלזיוס של ירידה טמפרטורה, אבל אלמנטים מבניים רבים חייבים להתאים תנודות גדולות יותר אם מחזורי המערכת בין חלקי ambient ו Cryogenic.זה יכול להיות סגסוגת לא מזיקה, חיבורים חשמליים, או לגרום מנגנונים מכניים כדי לתפוס חומרים אחרים, כי הם יכולים להיות מטבוליים תחת לחץ דם נמוך, כגון נוזל אדפטפטפטפטפטפט.

שינויים בטמפרטורות מהירות וההלם החריף

במהלך מילוי פעולות או מערכת קירור, חיישנים יכולים לחוות ⁇ טמפרטורה הגורם זעזוע תרמי. קירור מהיר יכול לפצח אלמנט חישה קרמיקה או דהילת ציפויים הגנה. מעצבים חייבים לציין חומרים עם חסכוניים התפשטות תרמית נמוך ולהבטיח כי חפיסות דיור מאפשרות טמפרטורה הדרגתית של תמחור.חום-traced טמפרטורה או מלכודות תרמיות יכול להגן על אלקטרוניקה כי הם לא מדורגים עבור חשיפה Cryogenic.

פרוסט, פתיחות ותצורת קרח

כל לחות שמקשרת משטח קר בכהוגנית תקפא מיד.הצטברות פרוסט על חלונות אופטיים (שימושיים בחיישנים לייזר או אינפרא אדום), או אנטנה מכ"ם יכולה להציף אותות, לייצר הדים כוזבים, או לחסום באופן מכני חלקי חלקים נעים.ביישומים פתוחים-סל, לחות מכוננת יכולה לדחוס ולהקפא על חיפיד, ובסופו של דבר ליצור גשר קרח שמשק מתח מכני כולל טכנולוגיות קירור (אובות) חנקן (או שימוש חנקן) או חנקן יבש של מערכות אוויריות).

שינויים ברכוש דיאלקטרי ואקוסטי

התכונות הפיזיות שמדידות טכנולוגיות מסתמכות על - קבוע דיאלקטרי, מהירות הקול, הצפיפות וההתנהגותיות - יכולות להשתנות באופן דרמטי כמו טיפות טמפרטורה. לדוגמה, הקבוע הדיאלקטרי של חנקן נוזלי ב- 6 מעלות צלזיוס הוא כ-1.43, בערך באמצע האוויר (1.0) ונוזלים תעשייתיים טיפוסיים.אם החיישן מניח תכונות זמניות בחדר, רמת הקריאה תהיה שגויה, בדומה למהירות של מים נוזליים (N) לעומת , לעומת , כלומר, לעומת חיישנים מדויקים (L=4 ממטר) – כלומר, לעומת , לעומת , כלומר, כלומר, כלומר, לעומת חיישנים מדויקים (L.

השפעות לחץ ואפקטים בולים

נוזל Cryogenic לעתים קרובות מאוחסנים תחת לחץ מתון כדי לשמור על המדינה הנוזלית לשלוט רתיחה. Vaporization יוצר זעזוע, גלי פני השטח, ואת ממשק נוזל-vapor נסער שיכול לבלבל חיישנים ברמה נקודה ולגרום אותות לאזהירים. בנוסף, שכבת הגז מעל הנוזל יש טמפרטורה ודחיסות כי יכול לשחזר מכ"ם או גלי קול, המוביל לרמה כוזבת של אלגוריתמים ממעבדים זמן.

טכנולוגיות ברמת דיוק מתאימה לשירות Cryogenic

אין טכנולוגיה של מדידה ברמה אחת היא הטובה ביותר עבור כל יישומים מבוהלים.הבחירה תלויה בטווח הנוזל, הטמפרטורה, גיאומטריה כלי שיט, דרישות תהליך - כגון מדידה רציפה מול אזעקה גבוהה / נמוכה. להלן בדיקה מפורטת של הטכנולוגיות הנפוצות ביותר, כולל היתרונות והמגבלות שלהם.

Radar (Microwave) חיישנים ברמה

מכ"ם חופשי בחלל (גל מתמשך ⁇ -modulated, FMCW) הפך לבחירה העליונה של שירות Cryogenic כי הוא לא מגע, לא מושפע על ידי ⁇ טמפרטורה, ו סובלני של כפור מתון או condenation. מכ"מים מודרניים פועלים ב -24-80 GHz GHz, להשתמש בזווית של דבורים צרות כדי למנוע מכשולים פנימיים, ותכונה PTFE או PEEKKKK מספיק כדי לזהות באופן קבוע על ידי השתקפות של אטמוספירה של 2.

(ב) אין קשר עם נוזל, סחף מינימלי, ויכולת למדוד באמצעות אדפור וקצף:2 לימיטות: 3 עלות גבוהה יחסית לטכנולוגיות פשוטות יותר, רגישות לדבקות כבדה על האנטנה אם מערכות טיהור אינן מספיקות, ופוטנציאל של הפחתה בלחץ גבוה מאוד (ברב 50).

Capacitance (RF) רמת חיישן

חיישני קיבול פועלים על ידי מדידה של השינוי קבוע דיאלקטרי בין ה-Selta לבין קיר הספינה (או אלקטרודה הפניה) כמו רמת הנוזל עולה.הם פשוט, חזקים, ויכולים להיות מיוצרים מחומרים המתאימים לשימוש בכוגניים, כגון נירוסטה פלדה ו-PTFE. החיישן יכול להיות מוטה נוקשה או כבל גמיש, מה שהופך אותו להתאמה לגיאוגרפיה שונה.

(ב) ,0) יתרונות: ⁇ (המחיר הנמוך, אמינות מוכחת, לא חלקים נעים, והתאמה למדידה ברמת הנקודה והמתמשכת (עם אלקטרוניקה נאותה) ;2Limitations:FLT 3: 3 המדידה מושפעת משינויים במערך האלקטרואלקטרי של הנוזל עם טמפרטורה (requires), רגישים לציפוי או לבנות על בדיקה אם יש צורך בנוזלים מדויקים, יש צורך ליצור מגע מדויק.

חיישנים ברמה אולטרה סאונד

חיישנים אולטרה סאונד פולטים דופקים גבוהים ומדידים את הזמן-של טיסה אל פני השטח הנוזלי.עבור שימוש ב Cryogenic, את כל ה- transducer חייב להיות מדורג עבור טמפרטורות נמוכות - באופן זמני באמצעות גבישים אדזואלקטריים בדיור פלדה אל-חלד עם פנים פוליאורגני או PTFE.החיישן חייב להיות מותאמים למהירות מסוימת של הצליל ב- vapor מעל, אשר משתנה עם טמפרטורה וטמפרטורה.

(ה) יתרונות:0Key: (ראה: ⁇ ) 1 (למרות החיישן רכוב בחלל הריק, כך שאם condensation בונה על הפנים, ביצועים; עלות מתונה; טוב פשוט על / או על ידי שליטה פשוטה בסביבות נקיות.FLT:2 mmitations: FLT 3: 3 הוא מושפע מאוד על ידי vapor וטמפרטורות צפיפות; סגסוגת מקסימלית של מצעים;

חסרונות ולחץ שונה (D/P) Transmitters

משדרי רמות המשמעת של Displacer משתמשים בצף משקל שמשנה את המיקום ככוח ה-buoyant משתנה עם רמת נוזל. משדרים לחץ שונה מודדים את לחץ הראש הגרורתי בין התחתון והלמעלה של הטנק. שתי הטכנולוגיות בוגרות וניתן להתאים לחומרים מכווצים (למשל, Hastelloy diaphragms, סיליקון ממלא נוזלים עם נקודות הקפאת נמוכות, או בקווי גז מלאים).

(היתרונות:0Key: (ראה: ⁇ ) 1 (הופנה מהדף טוב-בנדר) עלות הון נמוכה עבור המשדר (למרות שהתקנה יכולה להיות יקרה עבור D/P בשל קווי אימפולס; מתאים לטנקים בלחץ גבוה.FLT:2Limitations: FLT 3: D/P מערכות דורשות קווי אימפולס שצריכים להיות מכובשים או מבודדים (וחזקים בטמפרטורה של מקפיאה) כדי למנוע ממתכת;

חיישן פלואט ומגנטו מגביל

צפים מכניים פועלים על ידי רכיבה על פני השטח הנוזלי והפעלה של מתג מגנטי או רב עוצמה.חיישנים מגנטיים להשתמש גל מונח עם צף מגנטי - המיקום של הצף נקבע על ידי לוח זמנים של דופק זמן של טיסה. בשירות Cryogenic, הצף חייב להיות חתומה באופן hermetly, עשוי נירוסטה, ויש צפיפות נמוכה יותר מאשר נוזל (למשל, חלחולל, עבור נירוסטהL.

(ה) יתרונות: (ראה: ⁇ ) 1 (פשוט, עלות נמוכה עבור אזעקות ברמה גבוהה; מגנטיו מגביל מציע דיוק גבוה (רזולוציה ממילימטר) למדידה רציפה:2Limitations:FLT 3: 3FLT 3PLT 3, הצף יכול לדבוק בשל כפור, קרח או פסולת; הצינור יכול להיות חוזה וקשור; לא מתאים להתפרצות גבוהה או למתחים;

המונחים: a Reliable Cryogenic Level System

בחירת טכנולוגיית חיישן היא רק חלק מהפתרון.מערכת אמינה גם דורשת תשומת לב זהירה להתקנה, בחירה חומרית, אדמוניות ושילוב עם תשתיות בקרה רחבות יותר.

בחירה חומרית והתאמה

כל חלק רטוב - פרוב, דיור, חותם וחיבור חשמלי - יש לציין עבור שירות פציפגני. Austenitic נירוסטה פלדות (304L, 316L) הם הבחירה הסטנדרטית כי הם שומרים על קשיחות למטה -269 מעלות צלזיוס למנוע חיבורים משותפים כגון Viton או EPDM O-rings חייב להיות מוחלף עם חותמות מתכתיות (למשל, כסף או משוחרר) על ידי שימוש ב-coctictctol-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-t) על ידי מחסנית על ידי c-co-to-cot) על ידי c-co-co-co-cot.

⁇ ⁇ ⁇ ⁇

במידת האפשר, לאתר את אלקטרוניקה החיישן (למשל, ראש הרדאר Transceiver או את oscillator קיבול) מחוץ לאזור הקר באמצעות עצירות תרמיים או עיצובים נושלים מורחבים.זה מגן על רכיבים רגישים מפני מחסומים קרים ישירים ומאפשר החלפת שדה קלה יותר.עבור חיישנים שאינם מגע, האנטנה או טרנסדוקנר צריך להיות ממוצב כך שהדרך של אות הוא ברור של מבנים פנימיים (חוללים, למלא קומפואר, כדי לשמור על רוחב אחד).

פורג' ו-Heating Systems

כדי להילחם בקונפדרציה ובפור, להתקין טיהור יבש מתמשך על כל חיישן שמתקשר עם החלל Vapor. Nitrogen ממערכת איסוף של רתיחה או אספקה יבשה ייעודית באוויר יכול להיות מוצג דרך ⁇ frit או נמל מדמם קטן בפנים החיישן.

אדריכלות: Redundancy and Darkness

טנקים Cryogenic הם לעתים קרובות נכסים קריטיים בטיחותיים.הפרקטיקה הטובה ביותר ממליצה לפחות שתי מדידות ברמה עצמאית: אחד עבור בקרת תהליכים (מעקב) ואחד עבור אזעקות ברמה גבוהה ונמוכות (discrete) תצורה לדוגמה היא משדר מכ"ם למדידה רציפה בתוספת מתג נקודת קיבול שנקבע ב -90% ו -10% מהגובה הטנק.

המונחים: compensation

כל חיישן ברמה בשימוש בשירות Cryogenic חייב להיות מכוונן בתנאים בפועל - זמן, לחץ, ורכב נוזל - לא רק בתנאים נוחים. עבור מכ"ם FMCW, זה אומר תכנות קבוע דיאלקטרי הנכון ולהבטיח כי הסגירה במפעל כולל את התחזוקה של vapor-space הוא קבוע מחסנים, ריק-tank ו- מלא-anktankttanktk-btecttecttctctantecttance יש לרשום ערכים רבים קריפטוגניבהמה הוא קבוע או קבוע.

שילוב עם מערכות ניהול טנקים

נתונים ברמה צריכים להאכיל לתוך בקרה פיקוח ורכישת נתונים (SCADA) או מערכת גינון ייעודית כי עוקבה מילוי מחזורים, שיעורי הצריכה, ו-Vol-off. מהסימן הרמה, המערכת יכולה לחשב נפח נוזלי באמצעות שולחן מטבול (החשבון התכווצות תרמית של הכלי) וחיזוי כאשר יש צורך ב-Refill עם מערכת הבקרה המופץ של הצמח (DCS) או תוכנית לוגיקה סבירה (למשל, הפחתת ביצועים).

התקנה ותחזוקה של הפרקטיקה הטובה ביותר

אפילו עיצוב החיישן הטוב ביותר להיכשל בטרם עת אם מותקן או נשמר באופן לא נכון.הטיפים הבאים שדה יכול להאריך את חיי המערכת ולשפר את דיוק המדידה.

  • (FLT:0) אימפולסי רטט של רטט:0 (Use רטט) 1 (Piping) ממשאבות או דחוסים יכול לפגוע אנטנה מכ"ם או חיבורי משיכת קיבול רופפת.
  • (FLT:0) מגן תרמי של Install:Felo:1; A Polished נירוסטה או מגן קרינה אלומיניום סביב החיישן מגביר את העברת החום על ידי קרינה, שמירה על תא האלקטרוניקה קריר יותר ולהפחית היווצרות קרח.
  • <חזק>מערכות טיהור טיהור טיהור טיהור טיהור טיהור טיהור יבש מספיק (בדרך כלל 2-10 L / min עבור nozzle 2 אינץ ') וכי הגז יבש (< -40 ° C dew נקודה). השתמש מטר דה- נקודה כדי לאשר.
  • (FLT:0) בדיקות קבועות אפס וטווח: FIRLT:1 עבור לחץ שונה או מערכות דיסלוק, סימולציה אפס (כלי טיס) ותנאים (כלי מלא) באמצעות משאבת יד קליברציה וסטנדרט ההתייחסות כל שישה חודשים.
  • (FLT:0) איטום והזנת דרך מדי שנה: מחזורי טמפרטורה Cryogenic:1 יכול בסופו של דבר לפצח חותמות זכוכית-to-metal. A Helium בדיקת דליפות במהלך הסגירה היא דרך אמינה לתפוס כישלונות בלתי אפשריים לפני שהם הופכים קטסטרופליים.
  • (FLT:0) לשמור על חלקי חילוף באתר: FLT:1ve , בהתחשב פעמים ארוכות להוביל עבור ראשי חיישן מכווצים וחותמות, לשמור על מלאי של פריטים הכישלונות הנפוצים ביותר (למשל, אנטנה, ערכות O-ring, לוחות אלקטרוניקה) כדי למזער את הזמן.

מסקנה

(העיצוב מערכת מדידה אמינה לאחסון Cryogenic הוא אתגר הנדסי רב-צדדי המשתרע על פני השטח, המשתרע הרבה מעבר ללקלוט חיישן של החיישן.הקור הקיצוני משפיע על תכונות החומריות, פיזיקה החיישן, ואמינות ארוכת טווח בדרכים שיש לטפל בהן באופן שיטתי באמצעות בחירת רכיב זהיר, נהלי התקנה מחושבים, ותחזוקה מתמשכת.