In het verleden was het altijd een uitdaging om het vulniveau in tanks voor vloeibaar gas te controleren met behulp van drukverschil. Dit komt doordat de fabrikanten van tankapparatuur hun eigen meetsystemen moesten bouwen om het vloeistofniveau en de werkdruk van de respectievelijke gassen te registreren. Met de innovatieve drukverschilmeters uit de Cryo Gauge serie van WIKA hebben ze een compacte alles-in-één oplossing die tijd en geld bespaart.
Hoge druk en zeer laag drukverschil
In de industrie, maar ook in medische instellingen, zijn gassen als zuurstof, stikstof, argon, kooldioxide en lachgas elementaire bedrijfsstoffen. Zij worden in vloeibare vorm opgeslagen in tanks. Drukverschilmeters zijn een ideale oplossing voor niveaumeting in gesloten vaten. De meeste van deze instrumenten hebben echter hun beperkingen als het gaat om het niveau in tanks voor vloeibaar gas. Enerzijds moeten zij robuust genoeg zijn om hoge drukken aan te kunnen en anderzijds gevoelig genoeg om een zeer laag drukverschil aan te geven.
Bovendien zijn differentiaalmanometers gewoonlijk beperkt tot een drukbereik en kunnen zij derhalve alleen voor een specifiek gas over het gehele bereik worden gekalibreerd. Het gevolg hiervan wordt hier getoond aan de hand van het voorbeeld van stikstof, zuurstof en argon:N2 is lichter danO2, dat op zijn beurt lichter is dan Ar. Als alle drie de gassen zich in tanks van dezelfde grootte en even vol zouden bevinden, zou de schaal van het meetinstrument alleen de vulling vanN2 als 100 procent aangeven, en in het geval vanO2 en Ar slechts 70 en 57 procent. Bijgevolg zou een tankfabrikant voor elk gas een andere manometer moeten installeren. Of zij zouden een drukmeter moeten gebruiken met drie gasschalen, waarvan alleen de argonschaal het volledige meetbereik bestrijkt.
Indicatie van meer dan alleen het vulniveau van vloeibaar gas tanks
Bij tanks voor vloeibaar gas is het niet voldoende om alleen het vulniveau te weten. De vaten hebben ook een manometer nodig om de operationele druk aan te geven en een compensatieventiel om het punt op nul te zetten tijdens routinetests. Voordat de WIKA Cryometer op de markt kwam, moesten fabrikanten van tankapparatuur differentiaal- en werkdrukmeters, kleppen, fittingen en leidingen aanschaffen. Hieruit zouden zij een meetsysteem met verschillende verbindingen (= potentiële lekkagepunten) opbouwen en vervolgens testen op lekdichtheid. In het geval van zuurstof kwam ook de noodzakelijke zuivering om de hoek kijken.
Innovatief ontwerp
Schematische voorstelling van de Cryo-meter assemblage
Het ontwerp van deze technische oplossing is eenvoudig maar innovatief: Twee mediakamers, ⊕ en ⊖, meten de druk van de gassen (P1) en de vloeistoffen (P2). Een elastisch diafragma (1) verdeelt de twee kamers. De verschildruk (P1 minus P2) leidt tot een doorbuiging van het membraan tegen de meetbereikveer (2). Deze beweging is evenredig met het drukverschil. Het werkt op een wrijvingsarm hefboommechanisme (3) in de behuizing van de indicator (4) om de drukinformatie door te geven aan de beweging (5). Metalen bolsters (6) aan beide zijden van het membraan beschermen de instrumenten tegen overbelasting en drukpieken. De meetcellen zijn gemaakt van een koperlegering (modellen 712.15.100/160) of van roestvrij staal 316 (modellen 732.15.100/160). De andere delen die met vloeistof in aanraking komen en de meeste onderdelen die hiermee niet in aanraking komen zijn eveneens gemaakt van corrosiebestendig roestvrij staal.
Cryometers bieden talrijke voordelen
Het bewaken van het vulniveau in vloeibaar-gastanks met WIKA Cryo Gauges heeft een aantal voordelen:
- Robuust ontwerp: De meetinstrumenten zijn ongevoelig voor drukpieken. Ze zijn overdrukveilig tot 50 bar (725 psi) aan beide zijden. Een Cryo-meter loopt dus geen schade op, zelfs niet als de drukleidingen worden gekruist of de kleppen in de verkeerde volgorde worden geopend. De drukmeters hebben ook een venster dat niet beslaat.
- Breed drukbereik: Ondanks hun robuustheid zijn Cryo Gauges gevoelig genoeg om zeer lage drukken te meten, tot 16 inch waterkolom (inH2O). Het meetbereik ligt tussen 16 en 1.600inH2O (wat overeenkomt met 40 mbar en 4.000 mbar). De meeste verschildrukmeters op de markt hebben veel beperktere limieten.
- Eenvoudige aanpassing van het meetbereik: Met Cryo meters kan het meetbereik ter plaatse worden aangepast zonder eerst de hele assemblage te demonteren. Daartoe verwijdert u gewoon de rubberen afsluitdop, steekt u de inbussleutel (meegeleverd) in de toegangspoort, draait u hem en steekt u de stekker er weer in. Voor kleine aanpassingen is geen aanpassing van het nulpunt nodig. Dit is vooral nuttig bij toepassingen waarbij de volle schaal een volle tank aangeeft, zoals de bulkopslag van vloeibaar kooldioxide. Als voorbeeld: De weegschaal van een tank van zes ton geeft 12.000 pond vloeibareCO2 aan. Zodra de tank vol is, verwacht de gebruiker dat de meter die hoeveelheid aangeeft. Ondanks een zeer zorgvuldige tankberekening kunnen vele variabelen het gedrag van het gas beïnvloeden, met als gevolg een aflezing die wijst op een niet volle tank. Met Cryo Gauges kan de gebruiker, na het vullen van de tank, een laatste aanpassing van het meetbereik uitvoeren om de volle tank aan te passen.
Model 712.15.160 Cryometer met optionele werkdrukindicator
- Modulair ontwerp: Het unieke modulaire ontwerp van de Cryo Gauges maakt de assemblage van individuele meetsystemen met verschillende functies mogelijk. Uitgaande van de niveau-eenheid kunnen gebruikers later ter plaatse een verdeelblok met een manometer of zelfs een sensor voor de operationele druk toevoegen. Verdere opties zijn een geïntegreerd 4 … 20 mA uitgangssignaal voor het niveau, een aparte bedrijfsdrukzender, geïntegreerde niveauschakelaars, bedrijfsdrukschakelaars en een groot aantal montagebeugels.
- Eenvoudige inbedrijfstelling: De Cryo Gauge meetsystemen kunnen zonder problemen in gebruik worden genomen, bijna “plug-and-play”. Onafhankelijk van de geïntegreerde functies heeft het compacte geheel slechts twee aansluitpunten: één voor de vloeistoffase en één voor de gasfase.
- O2-gereinigd en op lekkage getest: Apparatuur voor zuurstoftoepassingen moet speciaal worden gereinigd om verontreinigingen zoals koolwaterstoffen (oliën), deeltjes en vocht te verwijderen. WIKA levert voor dergelijke toepassingen reeds met O2-gereinigde Cryo Gauges. Dit bespaart de fabrikanten van tankapparatuur een bewerking in het proces. Dit geldt ook voor de lektests. WIKA onderwerpt elke assemblage aan een grondige heliumtest om er zeker van te zijn dat er geen lekkages zijn.
- Uitgerust voor telemetrie: Leveranciers van vloeibaar gas nemen steeds vaker de taak op zich om het verbruik van hun klanten te monitoren. Dergelijke diensten op afstand verbeteren de leveringszekerheid en de efficiëntie. De niveau-indicator van de Cryo Gauges kan worden uitgerust met een geïntegreerde druktransmitter die wordt aangesloten op de telemetrie-eenheid. Hierdoor is er geen aparte drukbron meer nodig voor de transmissiemodule, die tot verschillende meetwaarden zou kunnen leiden.
Opmerking
Meer technische details over de Cryo Gauge modellen 7×2.15.100 en 7×2.15.160 vindt u op de website van WIKA. Daar vindt u ook informatie over andere meetoplossingen voor cryogene tanks. Als u vragen heeft, zal uw neem contact op met u graag helpen.
Lees ook onze berichten
Membraandichtingssysteem detecteert niveau in PTA-reactoren
Elektronische drukverschilmeting voor niveaumeting