Table of Contents

ארכיון התגווג

אחסון Cryogenic מתייחס לכילה של חומרים בטמפרטורות מתחת ל- -150 מעלות צלזיוס, תחום שבו גזים רבים הופכים לנוזלים ופעילות ביולוגית מפסיקות.טכנולוגיה זו מבססת תעשיות קריטיות: משמירה על תאי גזע, חיסונים ורקמות הרבייה בבריאות לאחסון גז טבעי נוזלי (LNG) וגזים תעשייתיים כמו חנקן, חמצן, וארגונום המשמשים עבור שירות Cryogenic הם בדרך כלל כפול ריקם שנועד למנוע מסגסוגת חום, לא רק על כלי חימום, אשר מתוכנן רק מצמצם את המשתנים אלה.

התכונות הייחודיות של נוזלי Cryogenic - תוך שימוש בטמפרטורות נמוכות, מולטי נמוך, צפיפות גבוהה אדפור - דרישה מיוחדת חיישנים ברמה סטנדרטית שעובדת טוב בתנאים מסוימים לעתים קרובות degrade, לשבור, או לתת קריאה שגויה כאשר נחשפים לקור קיצוני. מאמר זה חוקר את האתגרים, עקרונות התכנון, טכנולוגיות, ושיטות הטובות ביותר הדרושים כדי ליצור פתרונות מדידה אמין עבור מערכות אחסון צועניות.

מדוע קביעת מדדי רמות במערכות Cryogenic

נתונים ברמה ישירות משפיעים על החלטות תפעוליות ועל שולי בטיחות.השלכות נפוצות של מדידה לא מדויקת כוללות:

  • (FLT:0)Overfill: FLT:1 , נוזל Cryogenic להרחיב באופן משמעותי כאשר חם יותר.כל מלא יכול לגרום לנוזל כדי להיכנס לשסתום לחץ או קווי vent, המוביל לתקעי קרח מסוכנים או התפרצויות דמויות geyser.
  • (ב) אם המשאבה פועלת ללא נוזל (למשל, בשל קריאה ברמה נמוכה שקרית), הקפאה יכולה להרוס את המנצל בתוך שניות.
  • (FLT:0) ,thermal Stratification:FLT:1 ניהול רמה ירודה עשוי ליצור תנודות טמפרטורה להאיץ את הרתיחת הירכיים ולחץ על עלייה.
  • (FLT:0) ,regulatory Compliance: FLT:1 ב LNG ובאחסון תרופתי, הרשויות מחייבות מעקב אחר מלאי מדויק ומערכות הגנה על פני יתר.

מעבר לבטיחות, מדידה מדויקת מאפשרת שליטה יעילה של מלאי, להפחית את אובדן המוצר באמצעות דו- off רותח, ומרחיב את חיי הציוד.

אתגרים מרכזיים ב- Cryogenic Level Measurement

תכנון כלי לסביבות Cryogenic כרוך מכשולים גוברים כי מעטים יישומים אחרים נוכחים.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מתכת ופולימרים המבצעים בטמפרטורות ממושכות בטמפרטורות Cryogenic. Austenitic נירוסטה פלדות (304L, 316L) הם אפשרויות נפוצות כי הם שומרים על קשיחות, אבל ⁇ רבים נכשלים. אלקטרוניקה, חותמות, וכרטיסי גז חייבים להיבחר בקפידה.

קידוד ופורסט

כאשר משטח טנק קר מגעים אוויר לחים, מים vapor condenses ומקפיאים. שכבות קרח על אנטנה מכ"ם, מחוללי קול, או משקפי ראייה יכולים לזרז אותות או לייצר הדים כוזבים.אפילו בתוך הטנק, אדים קרים יכולים לנבא על אלמנטים חיישן, יצירת סרטים נוזליים שמשנים קיבולים או מוליכות קריאה.

שני תנאים ו-Boiling

נוזל Cryogenic בדרך כלל בנקודה הרתיחה שלהם.חום ingress גורם רתיחה מקומית, יצירת ממשק דינמי של נוזל ו vapor. זה צ'ואן עושה את זה קשה להבחין את פני השטח הנוזל האמיתי, במיוחד עבור מכשירים כי לסמוך על משטח רפלקטיבי רגוע, כמו מכ"ם או קול.

« אכזבות גבוהה

Vapor מעל הנוזל יכול להיות צפיפות דומה לנוזל עצמו עבור כמה נוזלים (למשל מימן) זה מפחית את הניגוד רפלקטיבי עבור חיישנים מכ"ם ואקור, שעלול לגרום לאובדן אות או שגיאות מרובותפת.

חיבורי תהליכים ולנקאז'

כל חדירה דרך מעיל הריק היא דרך דליפה פוטנציאלית.נוזלים Cryogenic הם לעתים קרובות מסוכנים או אסימונים, כך שחיישניים חייבים להיות לא פולשניים או להשתמש בחתימות, חיבורים מחוסנים.

פתרונות בטוחים ומזהמים

פיתוח מערכת מדידה אמינה ובטוחה דורש גישה הוליסטית המשלבת מכנית, חשמל, ומעבד הנדסה.

עיצוב גרפי ו-Thermal Design

כל החומרים הרטובים חייבים לשמור על שלמות מכנית ויציבות ממדית בטמפרטורה התפעולית המינימלית.פלדה 316L אופיינית, אבל Inconel או titanium עשויים להיות דרושים עבור תולעים קורוזיות מאוד כמו פלואורין.עבור אלקטרוניקה השוכן ליד האזור הקר, מלכודות תרמיות, בידוד או חימום יכול למנוע הדבקה ותפקוד.

שיטות לא פולשניות נגד טכניקות פולשניות

שיטות לא פולשניות (radar, או gamma מבוסס) להימנע מגע ישיר עם נוזל Cryogenic, חיסול סיכונים דליפות. שיטות פולשניות (בדיקות מצטברות, המrmistors, או לחץ שונה) יכול לספק תגובה מהירה יותר או החלטה גבוהה יותר אבל צריך להיות מתוכנן עם חותמות חזקות וחומרים.הסחר בין פשטות ובטיחות חייב להיות מוערך בזהירות.

בידוד ו Vacuum Integrity

המעיל של האקוקום או בידוד perlite חייב להישאר שלם.כל מתקן חיישן שמסכן את הריק (למשל, נושלת אטום גרועה) יקטין את בידוד המדרגה ויגדל את הליטוף.היצרנים לעתים קרובות לספק משחתים מותאמים אישית או להאכיל דרך עם פעמונים מעודנים כדי לאפשר הוספת חיישן ללא שבירת הריק.

מערכות בטיחות ו Redundancy

(הטנקים המודרניים כוללים מספר רב של שכבות של הגנה:0primary Levelחיישנים FLT:1 עבור שליטה, FLT:2independent-level אזעקהFLT 3 עם לוגיקה נפרדת, ו-FLT:4mechanical Overfichanical Overfill PreventionFLT:5 כמו שסתום אוטומטי.

המונחים: compensation

שינויים בטמפרטורות משפיעים על אלקטרוניקה החיישן ועל המאפיינים הפיזיים של הנוזל (קבועים חשמליים, מהירות הקול, צפיפות) אלגוריתמים פיצוי חייב להיבנות לתוך המשדר.עבור חיישנים מכ"ם רבים, קבוע דיאלקטרי של נוזל Cryogenic (למשל, 1.4 עבור LNG) הוא הרבה יותר נמוך ממים (80), הדורש עיצובים אנטנה והתאמות תוכנה ספציפיות.

טכנולוגיות נפוצות למדידת רמות Cryogenic

כל טכנולוגיה מציעה יתרונות ומגבלות ברורים.בחירה תלויה בסוג נוזלי, גודל מיכל, דרישות דיוק, ותקציב.

Radar (Microwave) חיישנים ברמה

(ב) הרדאר של Frequency-modulated גל רציף (FMCW) שולח אות מיקרוגל המשקף את פני השטח הנוזלי. כי מיקרוגלים אינם מושפעים מדחיסות vapor, אבק או ⁇ טמפרטורה, מכ"ם הוא הטכנולוגיה של בחירה עבור יישומים רבים מבוהלים חנקנים.FLT:0Key יתרונות: 0LT:1 ללא מגע, לא חלקים נעים, דיוק גבוה (±2), מ"מ וחסינות להורדת חומרים פגומים (Flowing to be to be alowments) ו-R2; 0.

חיישנים ברמה אולטרה סאונד

חיישנים לא-מגע ועלויות נמוכות יחסית.עם זאת, מהירות הקול משתנה עם הרכב הגז והטמפרטורה, הדורש פיצוי על טנקים בכזווגים, מרחב ה- vapor יש לעתים קרובות ⁇ טמפרטורה תלולה, משבש את מהירות הגל הקולית שונה מאוד.FLT:0 Best FitFalph:1 עבור טנקים יציבים, טווחים קצרים ורמת דיוק מתון (%) לא מומלץ לעבור ממרחק גבוה של נוזל.

יתרונות ומוליכים

חיישנים פולשניים אלה מודדים את השינוי בכניעה או התנגדות בין אלקטרודות כמו רמת הנוזל עולה. : (1) â € 1 פשוט, חזק, מתאים לכלים צרים.FLT:2sadvantages:0;3; הם יוצרים קשר עם הצעקה, סיכון זיהום או אי התאמה לחומר; היווצרות על גבי בדיקות קרח על מנת לבצע אופטימיזציה גבוהה (cavate) אשר משמש בעיקר לשינויים תעשייתיים).

לחץ שונה (DP) Transmitters

(התאים המנציחים את הראש ההידרוסטי של העמודה הנוזלית.בטמפרטורות מבוכות, הdiaphragm של משדר וממלא נוזל חייב להיות מדורג עבור קור קיצוני.

חיישן אופטי

סיבי Bragg grating (FBG) חיישנים או טמפרטורה מבוזרת (DTS) להשתמש סיבים אופטיים למדידת מתח או שינויים טמפרטורה הנגרמים על ידי מגע נוזלי.FLT:0vantages:FLT:1 לחלוטין חסין להפרעות אלקטרומגנטיות, בטוח לאזורים מסוכנים, ויכול לספק מידע פרופיל לאורך גובה הטנק.

Gamma (Nuclear) Level Sensors

מקור רדיואקטיבי מצד אחד של הטנק וגלאה במדדים האחרים, דרך הנוזל.FLT:0 Advantages: veFLT:1 באמת לא מגע (מחוץ לתא), לא רכיבים פנימיים, עובד עם כל נוזל.FLT:2Disadvant: FLT 3 סוגיות רגולטוריות, עלות גבוהה, אמצעי זהירות, וזמן איטי מאוד עבור טנקים גדולים (לא בשימוש).

הפרקטיקה הטובה ביותר להטמעה ותחזוקה

בחירת חיישן הנכון היא רק חצי הפתרון. ההתקנה הנכונה, החשקה, וערנות מתמשכת להבטיח אמינות ארוכת טווח.

מתקן

  • חיישנים הר במקומות חופשיים מתיזות נוזליות, קצף ומבנים פנימיים שגורמים לדיות כוזבות.
  • עבור מכ"ם ואקור, השתמש בארות או גל מונחות אם הטנק יש גיאומטריה צרה או זעזוע גבוה.
  • ודא כי חיבורים חשמליים חתומות נגד לחות ingress; השתמש בהתאמות דחיסה מדורגות עבור טמפרטורות Cryogenic.
  • לספק מסלול חום על ראשי חיישן שאינם מגע כדי למנוע הצטברות קרח על האנטנה או טרנסדוקר.

המונחים: obation

  • לבצע קליברציה ראשונית באמצעות מילוי ידוע (באמצעות משקל או שולחן חיתוך) במספר רמות.
  • calibrate לאחר כל שינוי טנק או החלפת חיישן.
  • השתמש במד עצמאי משני (למשל, כוס ראייה עם בידוד תרמי או מחוון ברמה מגנטית) עבור בדיקות נקודה.

אינטגרציה בטיחות

  • אזעקה וטיולים ברמת Wire ל- PLC בטיחותי נפרד או מסר מתוכנת קשיח נבדל ממערכת הבקרה.
  • ליישם הליך בדיקה עבור אזעקה ברמה גבוהה יבש לפחות רבעון.
  • מסמך כל הגדרות החיישן, עקומות קליברציה ומשוואות פיצוי בספריה חיה.

תחזוקה Routine

  • חותמות חיישן אינspect, הזנות, וכבלים לפור או קורוזיה במהלך סיבובים מתוכננים.
  • אנטנה מכ"ם נקייה וטראנסים קוליים עם פותרים מאושרים (גרדת נטולת).
  • מעת לעת להפעיל בדיקה עצמית על משדרים חכמים; להזין את כל קודי השגיאה.

מחקרים ויישומים

(FLT:0)LNG Receiving Terminals:IRLT:1 , ריבועי גדול או צילינדרים רבים משלבים לעתים קרובות מכ"ם FMCW עבור רמה ראשונית ו-DP משדרים עבור גיבוי. האנטנה המכ"ם משתמשת בעדשה PTFE וקופסא יבשה למניעת זעזוע קרח.Overfill הם מחוברים למערכת בטיחות כלי רכב (S2).

(FLT:0) ליקוויד ניטרוגן דהווארים בביובנקאים: FLT:1 טנקים ניידים קטנים משתמשים בבדיקות קיבול לרמה רציפה ושרשרת המrmistor לפרופיל תרמי.

(FLT:0) ליקוויד מימן עבור Rocket Testing:03FLT:1 , כי קבוע הדיאלקטרי של מימן הוא נמוך מאוד (1.23), מכ"ם מיוחד עם כוח מוגבר ודבורה צרה משמש גם חיישנים טמפרטורה אופטית סיבית גם לפקח על הסטרציה בתוך הטנק.

מגמות עתידיות בדרגה Cryogenic

(התעשייה נעה לכיוון התחממות:0) חיישנים ללא חוטים (Felolessחיישנים) 1 (Feloallessחיישנים) אשר מפחיתים את עלויות הקנוניה ואת מהירות ההתקנה, למרות שחיי הסוללה בטמפרטורות קרות נשאר אתגר:2Guided Wave מכ"ם גל 3 (GWR) עם טמפרטורות נמוכות וגמישות גבוהה יותר של ערפלים, לעומת זאת, הם ממשיכים לצבור התחממות של 7D) ל-D, אך ורק טמפרטורות נמוכות יותר, אך ורק התחממות, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, 7.

מסקנה

אחסון Cryogenic דורש פתרונות מדידה ברמה גבוהה כי הם חזקים כמו הטנקים עצמם.שילוב של דינמיקות קרות קיצונית, דו-phase, סיכונים בטיחות פירושו כי מחוץ ל- חיישנים רק לעתים רחוקות מספיק.על ידי הבנת הפיזיקה הייחודית במשחק - 250 הריסות חומריות, ריצוף מימן, צפיפות vapor - ועל ידי בחירת טכנולוגיות מוכחות כמו מכ"ם, DP, וסיבים אופטיים, מהנדסים יכולים ליצור מערכות מדידה יעילה ומאובטחת, כמו גם לחץ על ידי אבטחה יעילה, כמו אבטחה, כמו אבטחה, כמו אבטחה קפדנית, שמירה על ידי אבטחה, כמו אבטחה, כמו אבטחה, ועוד, שמירה על ידי אבטחה קפדנית של אבטחה יעילה, שמירה על ידי אבטחה קפדנית של אבטחה, שמירה על ידי אבטחה קפדנית של אבטחה, שמירה על ידי אבטחה, שמירה על ידי שמירה על ידי אבטחה יעילה, שמירה על ידי אבטחה יעילה, שמירה על ידי אבטחה יעילה, שמירה על ידי אבטחה יעילה, ועוד, היא עדיין לחץ על ידי אבטחה יעילה, שמירה על ידי מערכת אבטחה יעילה, כמו אבטחה יעילה, כמו אבטחה משולבת, שמירה על ידי מתודולוגית, שמירה על ידי מערכת אבטחה יעילה, כמו אבטחה קפדנית של אבטחה קפדנית של אבטחה קפדנית של אבטחה קפדנית של אבטחה קפדנית של אבטחה קפדנית של אבטחה משולבת, שמירה על ידי שמירה על ידי שמירה על ידי מערכת אבטחה משולבת,

(הופנה מהדף ההרחבה) [המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST)FLT:2] להנחיות על מדידת נוזלים מבוהלת, ומשאבים בתעשייה מ-FLT 3: 3E המרכז של בטיחות תהליכים כימיים (NISTFLT:4 ו-FLT:5ISAFLT:6 תקנים.