Đo lưu lượng chất lỏng đông lạnh như
nitơ lỏng (LN₂) hoặc
khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất trong lĩnh vực đo lường công nghiệp. Được định nghĩa là chất lỏng dưới -150°C (-238°F), những chất lỏng này đặt ra một loạt thách thức đặc biệt có thể khiến các đồng hồ đo lưu lượng tiêu chuẩn bị lỗi. Đối với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác và an toàn cao, đồng hồ đo lưu lượng khối lượng Coriolis đã nổi lên như một giải pháp tối ưu.
Hướng dẫn này giải thích những thách thức của phép đo nhiệt độ cực thấp, nêu chi tiết thiết kế chuyên dụng của
lưu lượng kế Coriolis cho các ứng dụng này và cung cấp hướng dẫn lắp đặt cần thiết.
Đo lưu lượng lạnh là một thách thức đối với nhiều ngành công nghiệp
Những thách thức độc đáo của phép đo lưu lượng lạnh
Tại sao rất ít đồng hồ đo lưu lượng hoạt động đáng tin cậy ở nhiệt độ cực thấp này? Lý do bắt nguồn từ vật lý:
× Bị kẹt cơ học: Đồng hồ đo lưu lượng có bộ phận chuyển động rất dễ bị hỏng. Nhiệt độ cực thấp có thể khiến các bộ phận như ổ trục trong đồng hồ đo lưu lượng tuabin hoặc rotor trong đồng hồ đo lưu lượng bánh răng hình bầu dục bị co lại, kẹt hoặc đóng băng do lượng hơi ẩm nhỏ, khiến việc đo lường bị dừng hoàn toàn.
× Giòn vật liệu: Kim loại và chất đàn hồi tiêu chuẩn trở nên giòn và có thể gãy khi tiếp xúc với nhiệt độ cực lạnh.
× Hiện tượng bốc hơi chất lỏng: Chất lỏng đông lạnh tồn tại gần điểm sôi của chúng. Bất kỳ sự sụt áp nào bên trong đồng hồ đo đều có thể khiến chất lỏng bốc hơi ngay lập tức hoặc "bốc hơi", dẫn đến kết quả đo lưu lượng hai pha không chính xác.
× Thay đổi mật độ đột ngột: Mật độ của chất lỏng đông lạnh thay đổi đáng kể chỉ với một thay đổi nhỏ nhất về nhiệt độ. Đây là một vấn đề quan trọng đối với các đồng hồ đo thể tích (như tuabin hoặc lưu lượng kế biến thiên), vì kết quả đo của chúng có thể trở nên rất không chính xác.
Máy đo Coriolis: Giải pháp đông lạnh tối ưu
Lưu lượng kế khối lượng Coriolis là công nghệ lý tưởng vì nó đo khối lượng trực tiếp. Khối lượng của chất lỏng không thay đổi, dù là chất lỏng hay chất khí. Nguyên lý cơ bản này giúp phép đo không bị ảnh hưởng bởi mật độ và sự thay đổi pha vốn thường gặp ở các công nghệ khác.
Được thiết kế cho sự khắc nghiệt: Các tính năng thiết kế đặc biệt
Máy đo Coriolis dùng cho dịch vụ đông lạnh không phải là thiết bị tiêu chuẩn; chúng được chế tạo có mục đích với các tính năng cụ thể để xử lý nhiệt độ lạnh sâu:
√ Vật liệu chuyên dụng: Các bộ phận tiếp xúc với nước, đặc biệt là ống đo, được chế tạo từ các loại thép không gỉ đặc biệt (316L) giúp duy trì độ bền và độ dẻo ở nhiệt độ thấp tới -200°C (-328°F).
√ Vỏ cảm biến cách nhiệt chân không: Một tính năng quan trọng là lớp vỏ chân không bao quanh cảm biến. Lớp vỏ này hoạt động như một rào cản nhiệt, ngăn ngừa sự tích tụ băng và sương giá bên ngoài cảm biến. Điều này đảm bảo các ống rung không bị đóng băng và có thể dao động tự do, điều này rất quan trọng cho phép đo chính xác. Lớp vỏ này cung cấp khả năng cách nhiệt mạnh mẽ, ngăn nhiệt độ môi trường tiếp xúc với chất lỏng. Điều này giúp giảm thiểu sự bốc hơi không mong muốn và ngăn chặn lớp băng dày hình thành trên cảm biến, nếu không sẽ ảnh hưởng đến độ rung chính xác cần thiết cho phép đo.
√ Kết cấu chịu ứng suất: Toàn bộ cảm biến được thiết kế để xử lý an toàn ứng suất nhiệt do kim loại co lại trong quá trình làm mát.
Lưu lượng kế Coriolis Cryogenic có nhiệt độ đọc thấp -139,004 ℃
Những thiết bị tiên tiến này không chỉ cung cấp lưu lượng khối lượng. Chúng còn cung cấp màn hình hiển thị nhiệt độ theo thời gian thực trực tiếp trên đồng hồ đo, cung cấp một biến số quy trình quan trọng khác mà không cần cảm biến nhiệt độ riêng biệt.
Ứng dụng quan trọng của công nghệ đông lạnh
Đo lưu lượng nhiệt độ thấp LNG
- Độ chính xác và độ tin cậy của các đồng hồ đo chuyên dụng này khiến chúng trở nên cần thiết cho nhiều ngành công nghiệp:
- Khí công nghiệp: Đo nitơ lỏng (LN₂) , lỏng (LOX), argon lỏng (Ar) và CO₂ lỏng để sử dụng trong sản xuất, phân phối và quy trình.
- Năng lượng: Chuyển giao quyền sở hữu và giám sát quy trình Khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) và Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG).
- Hàng không vũ trụ: Đo chính xác các chất đẩy lạnh như hydro lỏng và LOX.
- Thực phẩm & Y tế: Định lượng LN₂ để đông lạnh nhanh trong ngành thực phẩm và để bảo quản lạnh trong các ứng dụng y tế.
Cách lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng Coriolis Cryogenic
Việc lắp đặt đúng cách rất quan trọng để đảm bảo đồng hồ đo hoạt động chính xác và an toàn.
Vị trí lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng nhiệt độ thấp để đo chất lỏng
