SILVER AUTOMATION INSTRUMENTS
Indonesia

Pengukur Aliran Massa Coriolis untuk Pengisian Tabung CO2


DN15 coriolis mass flow meter

Jawaban Singkat

Untuk mengisi tabung CO2 dengan gas las atau campuran multikomponen pada laju 500 hingga 800 kg/jam, saluran DN15, suhu 35 hingga 45 °C, dan peningkatan tekanan dari 0,5 MPa hingga 7 MPa, pengukur aliran massa Coriolis DN15 adalah alat yang tepat. Alat ini membaca aliran massa sebenarnya terlepas dari perubahan tekanan, perubahan densitas, atau pergeseran suhu. Silver Automation Instruments menyediakan seri SH-CMF-15 dengan rating hingga 10 MPa, dengan output pulsa 4-20 mA plus yang secara langsung menggerakkan logika setpoint PLC pengisian. Akurasi standar 0,5%, bagian yang bersentuhan dengan cairan terbuat dari 316L, pemancar tahan ledakan, dan koneksi proses flensa. Kode model yang dikonfigurasi: SH-CMF-15-P4-H1-T1-O1O2-C3-E1-A4-B1-P1-M1-PC1.

Aplikasi: pengisian tabung CO2 untuk gas pengelasan

Seorang pelanggan di bisnis gas industri mengoperasikan stasiun pengisian tabung gas untuk campuran pengelasan. Prosesnya tampak sederhana di atas kertas, tetapi sangat membebani meteran aliran:

  • Cairan: CO2, fase gas
  • Suhu proses: 35 hingga 45 °C
  • Profil tekanan masuk: dimulai dari 0,5 MPa, melonjak cepat ke 2 MPa, kemudian naik secara bertahap hingga 7 MPa saat silinder terisi.
  • Ukuran pipa: DN15
  • Laju aliran: 500 hingga 800 kg/jam
  • Persyaratan keluaran: sinyal ke PLC pengisian, yang membandingkan dengan titik acuan dan menutup katup ketika massa target tercapai.

DN15 coriolis mass flow meter

Siklus pengisian adalah bagian yang sulit. Tekanan meningkat hingga 14 kali lipat dalam satu siklus. Kepadatan CO2 pada 0,5 MPa dan 40 °C sekitar 9 kg/m³. Pada 7 MPa dan 40 °C, gas mendekati daerah superkritisnya dan kepadatannya melonjak di atas 250 kg/m³. Alat ukur apa pun yang mengukur volume akan meleset lebih dari 25 kali lipat selama siklus tersebut. Satu-satunya cara untuk memberikan dosis massa secara akurat adalah dengan mengukur massa secara langsung.

Mengapa menggunakan flow meter massa Coriolis?

DN15 coriolis mass flow meter

Pengukur aliran Coriolis adalah pilihan yang tepat untuk pengisian tabung CO2.

Berikut adalah beberapa alternatif flow meter untuk flow meter Coriolis dalam aplikasi pengisian tabung CO2 :

• Pengukur aliran massa termal : bekerja pada gas tetapi dirancang untuk tekanan rendah, biasanya di bawah 1 MPa. Pada 7 MPa, sensor akan rusak. Juga dikalibrasi untuk komposisi gas tetap. Pelanggan juga mengisi campuran pengelasan multikomponen (Ar/CO2, He/Ar/CO2), sehingga campuran gas berubah antar batch. Pengukur termal memerlukan kalibrasi ulang atau faktor konversi gas untuk setiap campuran, yang menambah kesalahan.

• Pengukur aliran pusaran : membutuhkan kecepatan minimum, sekitar 4 hingga 5 m/s untuk gas. Pada DN15 dan 800 kg/jam, kecepatan CO2 memang berada dalam kisaran tersebut, tetapi pengukur pusaran bersifat volumetrik. Anda kemudian membutuhkan kompensasi tekanan dan suhu untuk menghitung massa. Melalui perubahan tekanan 14x, perhitungan kompensasi menjadi tidak akurat, terutama di dekat batas fase CO2 di mana persamaan keadaan bersifat nonlinier.

• Pelat lubang atau tekanan diferensial : rentang sekitar 3:1, akurasi 1 hingga 2% dari skala penuh. Dapat diterima untuk pengukuran kondisi tunak, tidak berguna untuk siklus pengisian yang dimulai pada tekanan rendah dan berakhir mendekati superkritis.

• Turbin : tidak cocok untuk pengisian silinder. Lonjakan tekanan dari 0,5 MPa awal hingga transien 2 MPa akan memberikan beban kejut pada bantalan rotor.


Meter Coriolis mengukur aliran massa secara langsung dengan merasakan gaya Coriolis pada tabung bergetar yang membawa fluida. Pembacaannya tidak bergantung pada tekanan, densitas, suhu, atau komposisi. Baik silinder berada pada tekanan 0,5 MPa atau 7 MPa, baik gasnya CO2 murni atau campuran pengelasan, meteran akan melaporkan aliran massa yang sama dalam kg/jam. Itulah yang dibutuhkan oleh PLC pengisian.

Unduh lembar data pengukur aliran massa Coriolis seri SH-CMF >>

Untuk pelanggan ini, kami mengkonfigurasi seri SH-CMF di DN15. Berikut uraian kodenya:

• SH-CMF : Pengukur Aliran Massa Coriolis Perak, desain tabung U

• 15 : Ukuran sensor DN15, rentang aliran 0 hingga 3 t/jam (titik kerja 500 hingga 800 kg/jam berada di tengah rentang, di mana akurasi Coriolis paling baik)

• P4 : peringkat tekanan 10 MPa, memberikan margin 30% di atas puncak 7 MPa

• H1 : tampilan integral kompak, pemancar terpasang pada sensor

• T1 : kisaran suhu proses -50 hingga 150 °C

• O1O2 : keluaran ganda, analog 4-20 mA ditambah keluaran pulsa. Keluaran 4-20 mA memberi daya pada input analog PLC untuk laju langsung, sedangkan keluaran pulsa memberi daya pada input penghitung kecepatan tinggi untuk massa terakumulasi.

• C3 : Komunikasi HART pada jalur 4-20 mA, untuk konfigurasi dan diagnostik jarak jauh

• E1 : wadah pemancar tahan ledakan, bersertifikasi untuk penggunaan di area berbahaya (Ex d IIC T6)

• A4 : akurasi 0,5% dari pembacaan aliran massa

• B1 : pemancar suhu sekitar -20 hingga 50 °C

• P1 : Daya DC 24 V

• M1 : Material tabung baja tahan karat 316L, kompatibel dengan CO2 kering dan campuran gas pengelasan.

• PC1 : sambungan proses flensa


Bagaimana meteran menggerakkan logika pengisian

PLC menggunakan dua sinyal dari meteran, dan itulah mengapa kami menentukan output ganda O1O2:

Analog 4-20 mA : skala 0 hingga 1000 kg/jam (atau rentang apa pun yang disukai operator). Ini adalah laju aktual. PLC menggunakannya untuk memantau pengisian, mendeteksi saluran yang tersumbat jika laju tiba-tiba turun, dan menaikkan katup masuk dari sedikit terbuka hingga terbuka penuh saat tekanan silinder meningkat.

Output pulsa : setiap pulsa mewakili massa tetap, misalnya 0,1 kg. PLC menghitung pulsa pada input penghitung kecepatan tinggi dan membandingkan hitungan tersebut dengan titik acuan (misalnya, 25 kg untuk tabung las standar). Ketika hitungan mencapai titik acuan, PLC menutup katup pengisian. Penghitungan pulsa adalah cara yang tepat untuk mengontrol total batch karena tidak mengalami penyimpangan seperti sinyal analog.

Logika setpointnya sederhana: operator memilih ukuran silinder, PLC memuat target massa yang sesuai dalam kg, membuka katup pengisian, mengamati penghitung pulsa naik, menutup katup pada target. Meter Coriolis adalah satu-satunya instrumen yang membuat seluruh siklus bekerja.


Mengapa DN15 dan bukan DN10 atau DN20?

DN15 coriolis mass flow meter

Pengukur aliran massa DN15

Pada laju aliran puncak 800 kg/jam dan densitas CO2 sekitar 250 kg/m³ di bagian atas siklus pengisian, laju aliran volumetrik sekitar 3,2 m³/jam. Pada DN15 (diameter dalam 15 mm), kecepatan gas sekitar 5 m/s pada puncaknya. Angka tersebut berada dalam kisaran yang nyaman untuk tabung Coriolis: cukup cepat untuk memberikan sinyal yang baik, cukup lambat untuk menghindari erosi tabung atau penurunan tekanan yang berlebihan.

Menggunakan selang DN10 akan meningkatkan kecepatan di atas 11 m/s dan mungkin menambah penurunan tekanan sekitar 0,3 MPa, yang pada tugas ini tidak kritis (tekanan suplai jauh lebih tinggi daripada tekanan tabung), tetapi juga akan memperpendek umur selang. Menggunakan selang DN20 akan menurunkan kecepatan menjadi sekitar 3 m/s pada ujung bawah siklus pengisian, yang tidak masalah, tetapi biaya meteran lebih tinggi dan kecepatan yang lebih rendah sedikit mengurangi rasio sinyal terhadap derau di awal siklus ketika tekanan hanya 0,5 MPa dan kepadatan gas rendah.

DN15 adalah ukuran yang tepat untuk pengisian tabung CO2 dengan kapasitas 500 hingga 800 kg/jam.

Catatan pemasangan untuk stasiun pengisian tabung gas

Beberapa hal yang selalu kami sampaikan kepada pelanggan yang membangun skid pengisian di sekitar meteran Coriolis:

1. Pasang sensor secara vertikal dengan aliran ke atas jika ada kemungkinan adanya CO2 cair di dalam saluran. Bahkan gumpalan kecil cairan pun akan mengubah kepadatannya sesaat dan menambah gangguan pada pembacaan. Aliran vertikal ke atas memungkinkan cairan apa pun mengalir kembali ke sumbernya.

2. Gunakan jalur pintas dengan katup isolasi . Stasiun pengisian tabung CO2 memerlukan pembersihan dan inspeksi rutin. Jalur pintas memungkinkan saluran tetap beroperasi sementara meteran dilepas untuk kalibrasi.

3. Hubungkan dan arde sensor . Peringkat tahan ledakan hanya melindungi dari penyalaan di dalam wadah. Muatan statis pada pipa gas memerlukan jalur arde terpisah. Kami menyediakan lug arde sebagai standar.

4. Nolkan meter pada tekanan saluran , bukan pada tekanan atmosfer. Meter Coriolis memiliki offset nol kecil yang sedikit bergeser dengan tekanan operasi. Untuk meter yang berayun dari 0,5 hingga 7 MPa, kami merekomendasikan untuk menolkan pada tekanan kisaran tengah (sekitar 3 hingga 4 MPa) tanpa aliran, katup tertutup di kedua sisi.

5. Pengkabelan keluaran pulsa : jaga agar kabel tetap pendek (di bawah 30 m) dan terlindungi. Sinyal pulsa bersifat digital, tetapi input penghitung PLC sensitif terhadap gangguan pada kabel yang panjang.

Campuran multi komponen: di sinilah efek Coriolis benar-benar berperan.

Pengisian CO2 murni adalah kasus yang paling sederhana. Pelanggan juga mengisi campuran Ar/CO2 (80/20, 75/25, 90/10 adalah campuran pengelasan standar) dan campuran tiga komponen seperti He/Ar/CO2 untuk pengelasan baja tahan karat. Setiap campuran memiliki perilaku densitas yang berbeda di bawah tekanan.

Meter termal atau volumetrik memerlukan kurva kalibrasi terpisah untuk setiap campuran gas. Pelanggan harus menyimpan beberapa meter atau menerima kesalahan besar saat mengganti produk. Meter Coriolis mengukur massa secara langsung, sehingga instrumen yang sama dapat mengisi campuran apa pun tanpa kalibrasi ulang. Keluaran densitas dari Coriolis (gratis sebagai variabel sekunder) juga memungkinkan operator untuk memverifikasi bahwa campuran tersebut tidak terpisah dalam penyimpanan massal, yang terkadang terjadi pada campuran multikomponen yang disimpan dalam jangka waktu lama.

Inilah kasus di mana biaya lebih tinggi dari meteran Coriolis akan cepat terbayar. Satu meteran, semua campuran, tidak perlu kalibrasi ulang saat mengganti produk.

Harga dan waktu pengiriman

SH-CMF-15 dengan konfigurasi tahan ledakan penuh, peringkat tekanan 10 MPa, HART, keluaran ganda, dan koneksi flensa 316L dibanderol antara USD 6.800 dan 8.500 tergantung pada standar flensa (ANSI 600# atau DIN PN100) dan perlindungan permukaan. Waktu tunggu adalah 25 hingga 35 hari kerja sejak konfirmasi pesanan. Kami mengirimkan EXW Shanghai atau DDP ke sebagian besar tujuan di Asia Tenggara, Timur Tengah, Afrika, dan Amerika Latin.

Sertifikat kalibrasi pabrik disertakan. Setiap meter dikalibrasi basah menggunakan air sebagai fluida referensi, dengan akurasi aliran massa terdokumentasi sebesar 0,1% pada air. Angka akurasi 0,5% pada lembar data pelanggan adalah spesifikasi yang dipublikasikan untuk layanan gas, yang memperhitungkan efek instalasi tipikal dan ketidakpastian densitas dalam aplikasi gas.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

1. Will the meter survive the pressure jump from 0.5 MPa to 2 MPa at the start of each fill cycle?
Yes. The SH-CMF-15-P4 is rated to 10 MPa continuous and burst-tested above 25 MPa. A jump from 0.5 to 2 MPa is a small fraction of the design envelope. The Coriolis tubes are thick-walled 316L and are not affected by pressure transients in this range. What you want to watch for is liquid hammer if there is condensed CO2 anywhere in the supply line, so install a proper drain pot upstream.
2. Do I need to compensate for temperature changes between 35 and 45 °C?
No. The Coriolis transmitter measures process temperature in real time using a built-in PT100 and compensates the mass flow reading automatically. The 10 °C ambient swing has no effect on accuracy. The temperature output is also available on the HART interface if the customer wants to log it.
3. Can the same meter handle pure CO2 and Ar/CO2 welding mixtures without recalibration?
Yes. This is the main reason to pick Coriolis over thermal or volumetric meters for a multi-product filling station. The Coriolis principle measures mass flow directly, regardless of gas composition. Switching from pure CO2 to 75/25 Ar/CO2 to 90/5/5 He/Ar/CO2 needs no setup changes. The density reading will shift, which is normal and useful for blend verification.
4. How do I wire the pulse output to a Siemens or Allen-Bradley PLC for batch control?
The pulse output is a passive open-collector type, 24 V DC compatible. Wire it into a high-speed counter input on the PLC (typical pulse rate at full flow is around 1 kHz). Configure the counter for rising-edge detection, set the scaling factor (kg per pulse) in the PLC tag, and use a compare instruction against the operator setpoint to trigger the fill valve close. We can supply a wiring diagram for common PLC families on request.
5. Is the explosion-proof rating enough for an industrial gas filling station?
The E1 option provides Ex d IIC T6 certification, which covers Zone 1 and Zone 2 hazardous areas for gas group IIC (covers hydrogen, acetylene, and all standard welding gases). For CO2 and Ar/CO2 filling, the classified area is usually Zone 2, well within the rating. If your local code requires ATEX, IECEx, or specific national certification (such as PESO for India or NEPSI for China), confirm with us at the order stage and we will supply the matching documentation.
6. How long does one Coriolis meter last in a 24/7 cylinder filling station?
Field life is typically 8 to 12 years for the sensor and 6 to 8 years for the transmitter electronics. The Coriolis tubes have no moving parts and no contact with rotating seals, so wear is minimal as long as the gas is dry and free of solids. Two things shorten the life: liquid CO2 slugs that hammer the tubes (install a drain pot upstream), and condensate that pools at the inlet during shutdown (mount the meter vertical-up). We have customers in the industrial gas business running the SH-CMF series on 24/7 filling lines since 2017 with only one zero-point adjustment per year as routine maintenance. Recalibration interval is 2 to 3 years for custody transfer duty, 5 years for internal batch control.

Kirimkan detail SPBU Anda kepada kami.

Jika Anda sedang membangun atau meningkatkan stasiun pengisian tabung untuk CO2, gas las, atau campuran multikomponen, kirimkan kepada kami:

  • Jenis gas yang akan Anda isi (CO2 murni, rasio Ar/CO2, campuran He, lainnya)
  • Rentang aliran dalam kg/jam pada laju pengisian minimum dan maksimum.
  • Profil tekanan: tekanan awal, tekanan puncak, perilaku peningkatan tekanan
  • Kisaran suhu proses dalam °C
  • Ukuran pipa (DN atau NPS) dan material
  • Sambungan proses: standar flensa (ANSI, DIN, JIS) dan peringkat
  • Sinyal keluaran yang dibutuhkan: 4-20 mA, pulsa, HART, Modbus
  • Klasifikasi area berbahaya (Zona 1, Zona 2, atau tidak berbahaya)
  • Merek dan model PLC, jika Anda menginginkan diagram pengkabelan.

Kami akan membalas dalam satu hari kerja dengan kode model Coriolis yang direkomendasikan, pernyataan akurasi, harga, dan waktu pengiriman. Untuk aplikasi CO2 bertekanan tinggi atau superkritis di atas 10 MPa, tanyakan tentang opsi SH-CMF-P5 (16 MPa) dan SH-CMF-P6 (25 MPa).

Tinggalkan Pesan Email Kami

kami akan menghubungi Anda dalam waktu 24 jam..

Email
sales@silverinstruments.com
WA
WhatsApp QR Scan to WhatsApp
Inquiry
Send a Quote