4 gebieden om te inspecteren bij het meten van vertraging in bemonsteringssystemen

4 gebieden om te inspecteren bij het meten van vertraging in bemonsteringssystemen

Karim Mahraz, productmanager

In een bemonsteringssysteem van een procesanalysator is er altijd een vertraging tussen het moment dat u het monster neemt en het moment waarop u een meetwaarde krijgt.

De tijdvertraging is cumulatief en houdt rekening met de totale tijd die een monster nodig heeft om van de kraan in de proceslijn naar de procesanalysator te gaan, waar resultaten worden verkregen. Deze vertraging kan langer zijn dan u denkt en het onderschatten ervan kan leiden tot inferieure procesbeheersing. Als u ervan uitgaat dat uw vertraging gelijk is aan één minuut, maar in werkelijkheid twee uur is, zijn uw analyseresultaten mogelijk niet langer relevant of doelgericht. U wilt deze vertraging tot een minimum beperken, met een gemeenschappelijk doel van één minuut of minder vanaf de tik tot de uitlezing van de analysator.

Oorzaken van vertraging vindt u in uw gehele analytische instrumentatiesysteem. Hier zijn vier hoofdgebieden om te onderzoeken om de vertraging van uw systeem te verminderen:

1. Vertraging in de sonde
2. Vertraging in monstertransport (inclusief het veldstation en transportlijnen)
3. Vertraging bij het conditioneren van samples (inclusief stream-switching)
4. Vertraging in de analysator

1. Tijdvertraging in de sonde

Vermijd te grote monstersondes. De sonde moet lang genoeg zijn om het middelste derde deel van de diameter van de proceslijn te bereiken, waar de stroom het snelst beweegt en het schoonste, meest representatieve monster oplevert. Het mag niet langer – of breder – zijn dan nodig, want hoe groter het volume van de sonde, hoe groter de vertraging.

Tik op locatie in de procesbuis is een ander gerelateerd probleem om te overwegen. Als u de sonde in de buurt van een gedeelte met een laag debiet van de procesbuis plaatst, moet u langer wachten voordat een verandering in de proceschemicaliën zichtbaar wordt. Nieuwe moleculen die bijvoorbeeld een tank of vat met een groot volume binnenkomen, zullen een 'mengvolume' creëren, waarbij zowel nieuwe als oude moleculen bij de uitgang verschijnen totdat het volume volledig is verwijderd. Om de vertraging te verminderen, mag u de kraan niet stroomafwaarts van een mengvolume plaatsen. Plaats in plaats daarvan de kraan stroomopwaarts van dergelijke bronnen van vertraging in het proces, waaronder vaten, tanks, dode benen en stilstaande leidingen.

2. Tijdvertraging in monstertransport

• Remote voorbeeldtaplocaties: Hoe verder een monster moet reizen voor analyse, hoe langer de vertraging. Plaats de kraan zo dicht mogelijk bij de analysator. Voor langere transportlijnen kunt u overwegen een snelle lus te gebruiken om de stroom te versnellen en uw analysator van een recenter monster te voorzien.
• Lijnlengte en diameter: Hoe verder het monster moet bewegen en hoe groter het interne volume van de transportleidingen, hoe langer de vertraging. Om deze vertraging te verminderen, moet u de lijnlengte en -diameter dienovereenkomstig berekenen en aanpassen om nauwkeurigheid te garanderen.
• Lage druk in een transportleiding voor vloeistofmonsters: Voor vloeibare monsters moet de kraanlocatie voldoende druk leveren om het monster zonder pomp door de transportleidingen of snelle lus te voeren. Vermijd het toevoegen van dure extra variabelen, zoals een pomp, omdat deze de tijdvertraging vergroten.
• Hoge druk in een transportleiding voor gasmonsters: Bij een gas geldt:hoe hoger de druk, hoe langzamer de stroming. Om de doorstroming te versnellen – en dus de tijdvertraging te verminderen – verlaagt u de druk. Bij de helft van de druk krijgt u bijvoorbeeld de helft van de tijdvertraging.

3. Tijdvertraging in monsterconditioneringssystemen

• Niet-gezuiverde T-stukken die dode benen veroorzaken: Een dode poot is een niet-gezuiverd zijvolume waardoor moleculen in en uit de stromende systeemmedia kunnen diffunderen. Elk T-stuk of kruis in de geanalyseerde monsterlijn is een dood punt, tenzij alle poorten stromen. Veelgebruikte dode poten zijn onder meer aansluitpunten voor druk- en temperatuurmeters, ontluchtings- en ontluchtingskleppen, kalibratieverdeelstukken en laboratoriumbemonsteringspunten. U moet deze gebieden zuiveren voordat u monsteranalyses uitvoert, omdat de zuiveringsperiode bijdraagt ​​aan tijdvertraging. Het verplaatsen van het dode been (zoals een meter) is soms de eenvoudigste oplossing.
• Adsorptie van monsters op buiswanden en filters: Wanneer een monster de wanden van een buis of een ander vast oppervlak raakt, blijven enkele van zijn moleculen aan dat oppervlak kleven. In een deeltjes-per-miljoen (ppm) analyse kan het verlies van moleculen als gevolg van adsorptie (of winst door desorptie) aanzienlijk zijn. Het verlies is echter alleen statistisch significant bij gasmonsters. Maak je alleen zorgen over adsorptie met een vloeibaar monster als je minder dan 1 ppm meet. Bouw voor gasmonsters voldoende wachttijden in tussen schakelbronnen om de vorige gasmoleculen te laten wissen.
• Hoge interne componentvolumes: Om een ​​representatief monster te garanderen - en nauwkeurige analyseresultaten te verkrijgen - moet het volledige volume van elk apparaat in het stroompad worden gespoeld. Als u een apparaat met een groot volume heeft, zoals een filter of coalescer, geef dan voldoende tijd om het grondig te spoelen. Een algemene richtlijn zou zijn om het apparaat met drie keer het volume door te spoelen. Minimaliseer de grootte van deze componenten indien mogelijk.

4. Tijdvertraging in de analysator

• Responstijden van de ononderbroken analyser: Bepaalde analysers hebben meer tijd nodig dan andere om hun analyses uit te voeren vanwege processen die plaatsvinden binnen de analyser. Een colorimeter moet bijvoorbeeld zijn gemeten kleur ontwikkelen voordat een analyse wordt voltooid, en een gaschromatograaf moet zijn gemeten componenten scheiden voordat ze worden geanalyseerd.
• Continue reactietijden van de analyser: Sommige analysers draaien continu, maar zelfs deze geven geen direct resultaat, dus er is altijd enige vertraging.
• Handmatige reactietijden systeemoperator: Wanneer u het monsteranalyseproces handmatig beheert, moet u rekening houden met de onvermijdelijke vertraging die optreedt voordat de operator de noodzakelijke systeemaanpassingen opmerkt en erop reageert.

Ken uw vertraging om nauwkeurige systeemreacties mogelijk te maken

Het is belangrijk om te herkennen hoeveel tijd er is verstreken tussen het moment waarop het monster voor het eerst wordt genomen uit de proceslijn bij de kraan, en het moment waarop het monster de analyser bereikt en het moment waarop u uw resultaat ontvangt. Een verkeerde aanname over deze time-lapse betekent dat je de relatie tussen wat er in de proceslijn staat en het analytische resultaat niet begrijpt. Inzicht in de elementen van uw bemonsteringssysteem die vatbaar zijn voor vertraging die in dit artikel worden besproken (sonde, monstertransport, monsterconditionering en analysator) zal leiden tot conclusies over waar er tijdvertraging optreedt in uw systeem en de algehele procesbeheersing verbeteren.