Débitmètres massiques Coriolis pour applications d'azote liquide et de GNL

Exemple de mesure : Débitmètre massique Coriolis pour azote liquide et GNL : DN40 – Mesure de débit cryogénique

Réponse rapide

Un débitmètre massique Coriolis DN40 (1,5 pouce) avec tubes en acier inoxydable 316L, conçu pour des températures de -200 °C et une pression de 20,6 bar (300 PSIG), mesure avec précision l'azote liquide (LN2) et le GNL à des débits compris entre 0,227 et 22,7 m³/h (1 à 100 GPM). La mesure directe du débit massique élimine les erreurs de correction de densité dues à la dilatation cryogénique du fluide. La série SH-CMF-40 de Silver Automation Instruments est certifiée ATEX antidéflagrante et offre une précision de 0,2 % ainsi qu'un affichage déporté pour les installations cryogéniques en zones dangereuses.

Pourquoi l'effet Coriolis pour la mesure du débit des liquides cryogéniques ?

La plupart des technologies de mesure de débit sont inopérantes en dessous de -100 °C. Les débitmètres à ultrasons perdent en intégrité du signal lorsque les propriétés du fluide se modifient aux températures cryogéniques. Les débitmètres à turbine se bloquent car le jeu des paliers varie considérablement lors de la contraction du carter. Les débitmètres à section variable sont inadaptés aux conduites cryogéniques fermées sous pression.

Les débitmètres Coriolis mesurent le débit massique directement par effet d'inertie sur des tubes vibrants. Aucune pièce mobile n'est en contact avec le fluide. La mesure est indépendante de la densité, de la viscosité et de la stabilité de phase du fluide. Pour l'azote liquide à -196 °C ou le GNL à -162 °C, ces paramètres sont importants car ces deux fluides sont proches de leur point d'ébullition. Toute entrée de chaleur provoque une vaporisation partielle, et un débitmètre sensible à la densité donnera une mesure erronée. Les débitmètres Coriolis, quant à eux, mesurent avec précision en toutes circonstances.

En pratique, nous rencontrons régulièrement ce type d'application : un client doit effectuer un transfert de propriété ou un remplissage par lots d'azote liquide dans des réservoirs Dewar, ou encore doser du GNL dans des camions de distribution de petite capacité. Le transfert de propriété exige une précision de 0,2 %. La technologie Coriolis à DN40 garantit cette précision.

DN40 vs DN25 : Pourquoi 1,5 pouce pour cette plage de débit ?

Débitmètre Coriolis pour azote liquide et GNL

Dans ce cas précis, les applications LN2 et GNL présentent les mêmes options de diamètre de tuyauterie (1 pouce ou 1,5 pouce) et la même plage de débit : 1 à 100 GPM (0,227 à 22,7 m³/h). Ce chevauchement justifie le choix d’un compteur unique.

À un débit de 100 GPM dans un débitmètre Coriolis de 1 pouce (DN25), la vitesse dépasse les limites acceptables et la chute de pression devient significative. L'azote liquide a une très faible viscosité (environ 0,16 cP à -196 °C), ce qui signifie qu'il se déplace rapidement et de manière turbulente dans les tubes de petit diamètre. Un débitmètre DN40 (1,5 pouce) maintient la vitesse dans la plage de fonctionnement normale sur toute la plage de 1 à 100 GPM, avec une chute de pression acceptable et sans risque d'erreur de mesure due à la cavitation à basse pression.

Un seul compteur DN40 suffit donc pour les deux projets. Inutile d'utiliser deux diamètres différents.

Capteur Coriolis SH-CMF-40 : Spécifications complètes

Détails clés de l'application

Application de l'azote liquide (LN2) : canalisation de 1 ou 1,5 pouce, -196 °C, 300 PSIG (20,6 bar), débit de 1 à 100 GPM. Les utilisations typiques comprennent le remplissage de vases cryogéniques, les lignes d'alimentation des tunnels IQF pour l'industrie agroalimentaire et les systèmes d'alimentation en gaz de laboratoire.

Application GNL : pipeline de 1 ou 1,5 pouce, -162 °C (point d’ébullition du méthane à pression atmosphérique), 300 PSIG, débit de 1 à 100 GPM. Les utilisations typiques comprennent le chargement de camions-citernes de GNL à petite échelle, le comptage dans les terminaux satellites et les skids de soutage pour les navires.

Les deux fluides sont des liquides monophasiques propres en conditions de fonctionnement. Si la tuyauterie est correctement prérefroidie avant la mise en service, l'écoulement diphasique à l'entrée du compteur est évitable. Il s'agit d'un problème de mise en service, et non d'une limitation du compteur.

La certification ATEX est obligatoire pour les installations GNL et fortement recommandée pour les applications LN2 à proximité des zones à risque d'enrichissement en oxygène. Le SH-CMF-40 avec option E1 est homologué ATEX pour la zone 1.