Kriogeniczny pomiar poziomu: zbiorniki LNG, LIN i LOX

Kriogeniczny pomiar poziomu: zbiorniki LNG, ciekłego azotu i ciekłego tlenu

Kriogeniczny pomiar poziomu wymaga instalacji o parametrach dopuszczalnych dla tego zastosowania. Radar, radar falowodowy, pomiar pojemnościowy, różnicowy pomiar ciśnienia i układy serwo mogą służyć do określonych zadań kriogenicznych, lecz dodanie izolacji lub rury pionowej nie czyni zwykłego modelu do temperatury otoczenia odpowiednim do takiej pracy. Przed oceną sygnału potwierdź przydatność całej granicy procesowej, materiałów, układu mechanicznego i granicznych warunków pracy.

LNG, azot i tlen to różne zastosowania

Dla tych zastosowań nie można przyjąć jednego ogólnego zalecenia przedmuchu lub ogrzewania. Praca z tlenem narzuca szczególne wymagania czystości i materiałów, a instalacja gazu palnego ma własne ograniczenia elektryczne i procesowe. Zmiany muszą zatwierdzić projektant zbiornika i odpowiedzialny zespół inżynierski.

Słabe echa wymagają oceny pod kątem konkretnego zastosowania

Wiele cieczy kriogenicznych ma niską względną przenikalność elektryczną i odbija mniej energii niż typowe ciecze wodne. Użyteczny sygnał zależy od cieczy, temperatury, częstotliwości, anteny, zakresu i geometrii. Tabela statycznych stałych dielektrycznych nie dowodzi, że każdy radar będzie działać ani że wszystkie ciecze kriogeniczne są niemierzalne.

Odpowiednia rura uspokajająca może być częścią zaprojektowanego układu pomiaru poziomu. Nie jest obowiązkowa w każdym przypadku i musi spełniać wymagania przyrządu dotyczące średnicy, otworów, ustawienia i skurczu termicznego. Nieodpowiednia rura może powodować odbicia lub uniemożliwiać wymianę cieczy zapewniającą reprezentatywny poziom.

Radar falowodowy skupia sygnał wzdłuż sondy, lecz wprowadza kontakt z produktem, obciążenia sondy i ograniczenia stref pomiarowych. Rozważaj wyłącznie wersję przystosowaną do pełnych warunków danego zastosowania kriogenicznego; zwykła konstrukcja sondy nie jest wystarczającym potwierdzeniem.

Porównaj technologie, nie zakładając, że któraś jest zawsze preferowana

Z samej zasady pomiaru nie wynika uniwersalny ranking dokładności ani cen. Przyrządy DP mogą mieć wyjścia cyfrowe, a sam interfejs cyfrowy nie jest powodem zmiany z DP na radar. Dopasuj technologię do zbiornika, mierzonej wielkości, strategii konserwacji i wymaganych dopuszczeń.

Projekt termiczny, izolacja i oblodzenie

Określ minimalną temperaturę procesu i oczekiwane temperatury uszczelnienia, połączenia, przedłużenia i elektroniki. Skurcz termiczny może obciążać sondy, podpory i złącza w zespole utrzymującym ciśnienie. Izolacja i bariery paroszczelne muszą uwzględniać konstrukcję zbiornika i warunki instalacji określone przez producenta przyrządu.

Szron na zewnątrz nie dowodzi zablokowania anteny, a żadna uniwersalna grubość szronu nie pozwala przewidzieć awarii. Porównaj sygnał i sprawdź instalację zgodnie z zatwierdzoną procedurą konserwacji. Wnikanie wilgoci lub niepożądany mostek cieplny mogą wymagać zmiany projektu zamiast wielokrotnego odladzania.

Nie dodawaj suchego powietrza, azotu, grzejników ani przekładek termicznych jako uniwersalnej poprawki na miejscu. Oceń czystość gazu, zgodność z tlenem, palność, zanieczyszczenia, ciśnienie i dopływ ciepła. Układ ogrzewania lub przedmuchu może wprowadzić nowe zagrożenie i nie zwiększa dopuszczalnej temperatury przyrządu bez odpowiedniego dopuszczenia.

Zapasy, gęstość i rozwarstwienie

Radar podaje poziom, który można przeliczyć na objętość na podstawie tabeli pojemności zbiornika. Do wyznaczenia masy potrzebna jest reprezentatywna gęstość, a skład i temperatura LNG mogą ją zmieniać. Obliczanie poziomu na podstawie DP również zależy od gęstości i układu ciśnienia odniesienia.

Zarządzanie rozwarstwieniem LNG i zjawiskiem gwałtownego mieszania warstw, czyli rollover, wymaga czegoś więcej niż odczytu poziomu powierzchni. Stosuj zatwierdzoną w obiekcie strategię monitorowania i eksploatacji, w tym wymagane informacje o temperaturze, gęstości lub składzie. Pojedynczy przyrząd do pomiaru poziomu nie wyznacza profilu gęstości ani nie potwierdza braku ryzyka rollover.

W zbiornikach na statkach układ pomiarowy może wymagać uwzględnienia przegłębienia, przechyłu i ruchu. Zweryfikuj te obliczenia według zatwierdzonej geometrii zbiornika i projektu systemu, zamiast przypisywać to zadanie samodzielnemu czujnikowi odległości.

Bezpieczeństwo i uruchomienie

Zimne pary LNG mogą początkowo mieć większą gęstość niż powietrze i rozprzestrzeniać się przy ziemi; nie należy zakładać, że natychmiast się uniosą. Uwolniony azot może wypierać tlen, natomiast uwolniony tlen może zwiększać jego stężenie w atmosferze i znacznie podnosić zagrożenie spalaniem. Zimne powierzchnie i uwięziona ciecz również wymagają szczególnych środków kontroli.

Przy przyłączach kriogenicznych powinien pracować wyłącznie wykwalifikowany personel, zgodnie z zakładowymi procedurami odłączania instalacji, obniżania ciśnienia i zezwoleń na pracę. Nie otwieraj, nie podgrzewaj ani nie odladzaj mechanicznie przyłącza pod ciśnieniem na podstawie samego wskazania przyrządu. Urządzenia tlenowe muszą zachowywać określoną czystość podczas montażu i eksploatacji.

Przed odbiorem sprawdź dopuszczalne parametry modelu, wysokość odniesienia, przeliczanie poziomu na objętość zbiornika, użyteczny zakres, diagnostykę i wymagane niezależne funkcje alarmowe lub zabezpieczające. Zachowaj dokumentację uruchomienia i określ bezpieczną metodę weryfikacji podczas późniejszej konserwacji.

Do zapytania dotyczącego kriogeniki podaj skład medium, pełny zakres temperatury i ciśnienia, rysunek zbiornika, wymaganą funkcję pomiaru i właściwe dopuszczenia. Przed zakupem należy potwierdzić przydatność do pracy kriogenicznej dokładnie oferowanej konfiguracji.

Często zadawane pytania (FAQ)

Czy radar może mierzyć poziom LNG lub ciekłego azotu?

Odpowiednie układy o parametrach dopuszczalnych dla danego zadania mogą mierzyć poziom w określonych zastosowaniach kriogenicznych. Potwierdź przydatność zespołu procesowego i jakość echa dla rzeczywistej cieczy, zbiornika i zakresu pracy.

Czy zawsze wymagana jest rura stabilizująca?

Nie. Jej zastosowanie zależy od projektu układu pomiarowego. Jeżeli jest przewidziana, jej wymiary, otwory, ustawienie i zachowanie termiczne muszą odpowiadać wymaganiom wybranego systemu.

Czy radar do temperatury otoczenia można dostosować dłuższym króćcem?

Nie jako zamiennik dopuszczenia do kriogeniki. Przedłużenie nie potwierdza przydatności uszczelnień, materiałów ani granicy ciśnieniowej w niskiej temperaturze.

Czy przedmuchiwanie azotem jest bezpiecznym rozwiązaniem dla każdego zbiornika kriogenicznego?

Nie. Każdy przedmuch musi zostać zatwierdzony z uwzględnieniem medium, czystości, ciśnienia i zagrożeń. Zastosowań tlenowych i LNG nie można traktować zamiennie.

Czy para LNG zawsze się unosi?

Nie. Początkowo zimna para może być gęstsza od powietrza i rozprzestrzeniać się przy ziemi. Skorzystaj z dostępnych w obiekcie rozwiązań w zakresie dyspersji gazów i reagowania w sytuacjach awaryjnych.

Czy sam poziom może wykryć stratyfikację LNG?

Nie. Poziom powierzchni nie ujawnia wewnętrznego profilu gęstości. Stosuj zatwierdzoną strategię monitorowania temperatury, gęstości i składu oraz zarządzania ryzykiem gwałtownego mieszania warstw LNG, czyli rollover.

Źródła techniczne

• Berkeley Lab: bezpieczne postępowanie z cieczami kriogenicznymi
• NIST: program bezpieczeństwa kriogenicznego
• PHMSA: Właściwości i zagrożenia LNG

Powiązane zastosowania

Pomiar poziomu w zbiornikach ropy: zapasy, pomiary rozliczeniowe i zapobieganie przepełnieniu to trzy różne zadania | Pomiar poziomu w wysokiej temperaturze: jakie rozwiązania działają od 150 °C do 450 °C

Omów zastosowanie z METRAVON