8 veelvoorkomende uitdagingen op het gebied van nauwkeurigheid van procesanalysatoren

Bemonsteringssystemen:8 veelvoorkomende uitdagingen op het gebied van nauwkeurigheid van procesanalysatoren

Tony Waters, expert in bemonsteringssystemen en instructeur

Bemonsteringssystemen behoren tot de meest complexe systemen in een fabriek. Ze bevatten talrijke componenten en processen die moeten samenwerken om een ​​analytische aflezing van de processtroomomstandigheden te produceren. Die meting moet zowel nauwkeurig als tijdig zijn, omdat dit belangrijke resultaat zal worden gebruikt om de controledoelstellingen van een fabriek te bereiken. Toch weten de ingenieurs en technici van een fabriek dat een bemonsteringssysteem kieskeurig kan zijn. Elk element van het systeem kan de nauwkeurigheid van de procesanalysator beïnvloeden. Om uw team te helpen de betrouwbaarheid van de analyser te verbeteren, hebben de veldingenieurs van Swagelok acht veelvoorkomende uitdagingen geïdentificeerd die van invloed zijn op de nauwkeurigheid van een systeem.

Impact op de nauwkeurigheid van de analysator

Ontwerpfouten in bemonsteringssystemen kunnen de integriteit van monsters in gevaar brengen door het volgende te beïnvloeden:

• Representativiteit: Ontwerpfouten kunnen ertoe leiden dat het monster het proces niet nauwkeurig weergeeft en zelfs de chemische samenstelling van de procesvloeistof op een onvoorspelbare of onbedoelde manier vervormt. Het systeem vereist een representatieve steekproef om ervoor te zorgen dat de meting voldoet aan de controledoelstellingen.
• Tijdigheid: Als er een buitensporige tijdsvertraging optreedt tussen het nemen van een monster en het verkrijgen van een uitlezing van de analysator, kan een fabriek het risico lopen product verloren te gaan of dure herverwerking om een ​​productiefout te corrigeren. Een standaard reactietijd in de branche is één minuut.
• Compatibiliteit: Als temperatuur, druk, stroom en/of toestand niet overeenkomen met de vereisten van de procesanalysator, kan het monster de analyser beschadigen of de nauwkeurigheid in gevaar brengen. Bovendien helpen nauwkeurige analyseresultaten bij het handhaven van een veilige fabrieksomgeving door potentieel gevaarlijke bedrijfsomstandigheden te signaleren.

Veelvoorkomende uitdagingen identificeren en aanpakken

Uitdaging 1:Onjuiste tiklocaties

Het kiezen van een taplocatie kan een genuanceerde beslissing zijn. Een doel is om vertraging te voorkomen. Als de kraan zich op een laagstroomgedeelte van de procesleiding bevindt, duurt het langer voordat een verandering in de proceschemicaliën zichtbaar is in een analytisch resultaat. Ook het mengen van volumes, zoals een torenbodem, tank of vat, is een grote bron van vertraging. Bovendien moeten systeemontwerpers een locatie kiezen waar het monster goed wordt gemengd, zoals stroomafwaarts van geïnduceerde turbulentie van een pompafvoer, stroomopening of leidingelleboog.

Uitdaging 2:Misbruik van sonde

Wanneer u een sonde gebruikt om een ​​monster te nemen, moet deze idealiter lang genoeg zijn om het middelste derde deel van de procesleiding te bereiken, zodat u een representatief monster trekt. U krijgt ook een sneller resultaat in de buurt van het midden van de procesleiding omdat de stroom daar sneller is. U moet echter altijd de maximaal toegestane lengte berekenen om ervoor te zorgen dat uw sonde geen resonerende trillingen zal ondergaan. Soms is het voldoende om slechts 15% in de buisdiameter te steken. De sonde mag niet breder zijn dan nodig, omdat grote volumes tot vertraging leiden. Als alleen een mondstuk wordt gebruikt, zonder sonde, zal het systeem waarschijnlijk een veel groter volume hebben, wat tot aanzienlijke vertraging leidt.

Uitdaging 3:Verkeerde ontwerpen van veldstations

Met een gasmonster willen systeemontwerpers de druk zo snel mogelijk verlagen (tot 10-15 psig, of zelfs 5 psig als uw systeemontwerp dit toelaat). Hogedrukgassen bewegen langzamer omdat de moleculen dicht opeengepakt zijn, wat leidt tot tijdvertraging. Lage druk vermindert ook het risico op condensatie, wat u wilt vermijden omdat het niet compatibel is met veel gasprocesanalysatoren en de representativiteit van het monster in gevaar brengt. Een andere reden voor het handhaven van lage druk is de veiligheid voor de operators en technici.

Een regelaar op het veldstation verlaagt de druk in het monster, waardoor het sneller naar de analysator kan stromen.

Uitdaging 4:een snelle lus overslaan

Bij het verdampen van een vloeibaar monster heeft uw bemonsteringssysteem mogelijk een snelle lus of bypass nodig stroomopwaarts van de verdampingsregelaar. Anders kan het vloeistofmonster te langzaam stromen, wat leidt tot vertraging omdat een klein vloeistofvolume een groot gasvolume oplevert. Zonder snelle lus kan er meer dan 100 ml langzaam bewegend vloeistofvolume stroomopwaarts van de regelaar zijn, wat kan leiden tot vele uren vertraging.

Uitdaging 5:Deadlegs

Deadlegs brengen de representativiteit van een monster in gevaar door oude monstermoleculen op te slaan en ze langzaam in het nieuwe monster te laten bloeden. Elke tee of kruising in de monsterlijn is een deadleg, tenzij alle poorten stromen. Enkele voorbeelden zijn meters of schakelaars, overdrukventielen of laboratoriummonsterpunten. Deadlegs hebben meer kans een analytisch resultaat in gevaar te brengen wanneer u overschakelt naar een stream met een lage concentratie van een stream met een hoge concentratie. Deadlegs vormen ook een groter probleem bij een lage stroomsnelheid. Deadlegs in een directe lijn naar de analysator moeten worden verplaatst of verwijderd.

Uitdaging 6:Cross-stream besmetting

Een enkele driewegklep is geen voldoende barrière tussen kalibratievloeistof en het monster. Met deze opstelling kan de kalibratievloeistof over de klepzitting lekken en het monster verontreinigen - of, meer waarschijnlijk, het processtroommonster kan in de kalibratievloeistof lekken. Beide scenario's zullen de analyse bederven. Een betere configuratie is een opstelling met dubbele blokkering en ontluchting, die ervoor zorgt dat eventuele lekkage van een geblokkeerde poort naar een ontluchtings- of ontluchtingsleiding gaat en niet in het monster.

Uitdaging 7:Onjuiste temperatuur en druk

Pas op voor faseveranderingen in uw samples, omdat u een gedeeltelijke faseverandering wilt voorkomen. Gemengde gefaseerde monsters zijn niet representatief en zijn waarschijnlijk niet compatibel met uw analysator. Het is niet moeilijk om te bepalen of uw monster van fase verandert. Een softwareprogramma kan een fasediagram produceren voor de chemische samenstelling van uw systeem. In de regel wil je gasmonsters boven het dauwpunt houden (zodat ze niet condenseren) en vloeistofmonsters onder hun bubbelpunt (zodat lichtere componenten niet verdampen). Als u uw lijn verwarmt, moet u deze helemaal verwarmen, want zelfs een paar centimeter onverwarmde lijn is voldoende om de temperatuur te verlagen en condensatie te veroorzaken. Streef ernaar om gassen ongeveer 20°C boven het dauwpunt te houden.

Uitdaging 8:Onjuiste monsterconditionering

In een bemonsteringsconditiesysteem wilt u vloeistoffen uit een gasmonster verwijderen omdat deze uw procesanalysator kunnen beschadigen en uw analytische resultaat in gevaar kunnen brengen. Grote druppels in een gasmonster kun je verwijderen met zwaartekracht (via een knock-out pot of fallback tube) of traagheid (via een kinetische separator of cycloon). Maar zeer fijne druppeltjes die als een aerosol worden gesuspendeerd, hebben een coalescer nodig. Het is echter belangrijk om te begrijpen dat coalescers grote druppels niet uitfilteren. Verder, als de stroomsnelheid te hoog is, zullen kleinere druppeltjes door de elementen van de coalescer worden geduwd en zullen ze niet naar buiten druppelen zoals zou moeten. Ten slotte, als uw monster de coalescer verlaat, zal het verzadigd zijn - dichtbij het dauwpunt en bijna weer condenserend. Het is handig om het dauwpunt te vermijden door de temperatuur te verhogen of de druk te verlagen. U kunt een drukval creëren met een naaldventiel.

Voor meer informatie over het identificeren en aanpakken van bedreigingen voor de nauwkeurigheid van de procesanalysator in bemonsteringssystemen, bekijk de praktijkgerichte trainingen van Swagelok's bemonsteringssysteem of neem contact op met uw plaatselijke Swagelok-verkoop- en servicecentrum voor een exemplaar van Industrial Sampling Systems , het leerboek waarop de trainingen van Swagelok zijn gebaseerd.