Bemonsteringssonde, kalibratie- en schakelmodules om monstername te vereenvoudigen

Bemonsteringssondemodules en meer manieren om bemonstering te vereenvoudigen met standaardsubsystemen

Karim Mahraz, productmanager bij Swagelok, analytische instrumentatie

Standaard pre-engineered subsystemen kunnen efficiëntie in een operatie brengen door het ontwerp van vloeistofbemonsterings- en controlesystemen te vereenvoudigen. Het gebruik van standaardsystemen heeft als bijkomend voordeel dat het de installatiekosten, uitvaltijd en algeheel onderhoud aanzienlijk vermindert, waardoor fabrieks- en faciliteitsmanagers onderdelen kunnen aanschaffen en assembleren en tegelijkertijd consistentie tussen faciliteiten en zelfs over continenten kunnen garanderen.

Uiteindelijk besparen fabrieks- en faciliteitsmanagers tijd, moeite en energie die kunnen worden hergebruikt om de efficiëntie te verbeteren en de kosten in andere delen van de fabriek te verlagen.

Hieronder staan ​​veelvoorkomende typen subsystemen die de prestaties van uw bemonsteringssystemen kunnen verbeteren, en hoe elk ervan kan werken om de efficiëntie van uw bemonsteringssysteem te verbeteren.

Kalibratie- en schakelmodules (CSM)

De belangrijkste functie van de CSM is het conditioneren en selecteren van processtromen, of het selecteren van een kalibratiestroom voor analyse. Elk systeem moet minimaal twee inlaten hebben:twee processtroominlaten, of één processtroominlaat en één kalibratiestroominlaat. Het systeem selecteert een vloeistof voor analyse in reactie op een pneumatisch druksignaal van een externe bron, typisch de analysator. Het signaal opent een van de stroomkeuzekleppen (SSV) dubbele blok- en ontluchtingsklepmodules die overeenkomen met de stroom die de te analyseren vloeistof bevat. Het gebruik van een CSM, zoals die wordt aangeboden door Swagelok, biedt verschillende extra voordelen, waaronder:

• Een verscheidenheid aan monsterconditioneringsconfiguraties beschikbaar om aan de toepassingsvereisten te voldoen.
• Een handmatige kalibratieoptie waarmee de operator de analysator op elk moment kan kalibreren.
• Kleurgecodeerde stroomidentificatie:de ingangen van de processtroom zijn altijd blauw, de kalibratiestromen oranje, de bypass groen en de uitgang wit.
• Een geïntegreerd stroomlusontwerp om consistente levertijden naar de analysator over alle stromen te garanderen en eventuele deadlegs of kans op kruisstroomcontaminatie te elimineren.
• Een geventileerde luchtspleet die de gevaarlijke mogelijkheid van pneumatische luchtvermenging met systeemvloeistof onder druk voorkomt.
• Een modulair ontwerp dat eenvoudig onderhoud mogelijk maakt. Afzonderlijke componenten kunnen uit het geheel worden verwijderd door vier schroeven los te draaien die toegankelijk zijn vanaf de bovenkant van het paneel. Er is geen risico dat de hele unit per ongeluk wordt gedemonteerd of dat andere vloeistofverbindingen worden verstoord.
• Een bypass-optie die een hoge doorstroming mogelijk maakt - en vervolgens een kortere monstertijdvertraging - naar de CSM.

Afhankelijk van de toepassing kan een snelle lusmodule (hieronder in meer detail uitgelegd) de CSM voorzien van stroom van een bypass-snellusfilter voor een verbeterde responstijd naar de analysator. De CSM kan extra bypasses bevatten die naar de proceslijn kunnen worden teruggevoerd - via de snelle lus of afzonderlijk - of naar een verwijderingssysteem kunnen worden gestuurd. Het aantal inlaten wordt bepaald door het aantal monsters en kalibratielijnen dat naar een enkele analysator wordt gestuurd.

Monstersondemodules (SPM)

Het gebruik van monstersondemodules in combinatie met monstersondekleppen (SPV) kan zowel de veiligheid als de zuiverheid en tijdigheid van het monster verbeteren. Een sonde zorgt voor een snellere analysatorrespons door het volume van het monstersysteem te verminderen. Het mondstukvolume kan aanzienlijk zijn, waardoor het vereiste spoelvolume van het gehele monstersysteem toeneemt. De sonde maakt het ook mogelijk om het monster uit het midden van de procesleiding te halen, waardoor de extractie van slib langs de leidingwanden wordt geëlimineerd. Verder vermindert het gebruik van 45° hoekuitsnijdingen van de sonde aanzienlijk de hoeveelheid deeltjes die in het monstersysteem wordt geëxtraheerd. Beide functies zorgen ervoor dat de sonde een representatief monster uit het proces haalt.

Om deze redenen wordt het aanbevolen om een ​​sonde te gebruiken in leidingen die groter zijn dan 2 inch (50 mm). Dit is vooral van cruciaal belang voor leidingen die groter zijn dan 4 inch (100 mm). Sondeontwerpen kunnen variëren in lengte, diameter, wanddikte en constructiematerialen. Deze parameters zijn van invloed op de sterkte, het filtervermogen en de interne stroomsnelheid van de sonde. Dikkere, grotere gelaste sondes zijn bestand tegen meer impact van hoge processtromen, maar bieden lagere stroomsnelheden door de grotere interne diameter. Deze lagere stroomsnelheid zorgt er echter voor dat meer deeltjes uit de sonde vallen in plaats van verder te gaan in het monstersysteem. Kleinere intrekbare sondes zijn niet zo sterk als gelaste sondes, maar hun kleinere interne volume zorgt voor hogere stroomsnelheden naar de analysator. Lees hier meer over Swagelok-monstersondemodules.

Fast Loop Modules (FLM)

Fast-loop-modules zijn ontworpen om hoge stromen in monstertransportlijnen te verwerken om tijdvertragingen voor online analysesystemen te verminderen. De snelle lusmodule (FLM), die zich in de beschutting van de analysator bevindt en een bypass biedt, kan het monstersysteem isoleren en een zuiveringsgas introduceren voor systeemreiniging. De FLM van Swagelok haalt een monster door een filter en gebruikt daarbij het hoge debiet van de bypass om het filterelement schoon te houden.

Een snelle lus heeft twee proceskranen nodig:één voor monsteraanvoer en één voor monsterretour. Om de kosten van een bemonsteringspomp te vermijden en de betrouwbaarheid van het bemonsteringssysteem te verbeteren, selecteert u een retourpuntlocatie met een lagere druk dan de toevoerkraan. Kies procestaplocaties die zich zo dicht mogelijk bij de analysator bevinden. Als het monster een condenseerbaar gas bevat, verwarm dan de snelle lusleidingen en de FLM boven de dauwpunttemperatuur van het monster bij procesdruk. Een vloeibaar monster hoeft alleen te worden verwarmd als het nodig is om te voorkomen dat het bevriest.

Veldstationmodules (FSM)

Een veldstationmodule (FSM) verlaagt de procesgasdruk voordat deze naar een analysator wordt getransporteerd. Het transporteren van een gasmonster bij lage druk biedt drie grote voordelen:

• Sneller reactietijd van de analysator: In een hogedrukleiding met stroomafwaartse stroomregeling zijn gasmoleculen dichter bevolkt, wat zorgt voor een lagere stroomsnelheid en langere spoeltijden. Het verlagen van de druk van een gasmonster betekent minder moleculen in de monstertransportleiding en monsterconditioneringscomponenten; daarom is het eenvoudiger om het systeem door te spoelen en kan de analysator sneller reageren op proceswijzigingen. De hoeveelheid gas in de transportleiding is evenredig met de absolute druk. Bij de helft van de absolute druk zijn er half zoveel gasmoleculen in de leiding, dus - als alle andere dingen gelijk blijven - duurt het de helft van de tijd voordat een vers monster de analysator bereikt. Gewoonlijk wordt een FSM gebruikt wanneer de procesdruk 3 bar (gauge) (43,5 psig) of hoger is.
• Minder condensatie: De relatieve vochtigheid van een gas is recht evenredig met de partiële druk van waterdamp in het mengsel. Een relatieve vochtigheid (of verzadiging) van 100% vertegenwoordigt de maximale partiële druk van waterdamp die mogelijk is bij een werktemperatuur. Daarom, als waterdamp in een gasmengsel 100% van zijn verzadigingslimiet bereikt, zal waterdamp beginnen te condenseren in een monstertransportleiding. Om condensatie bij gasbemonstering te voorkomen, verlaagt de FSM de partiële druk van elk gas in het monstermengsel. Een manier om de partiële druk van elk gas te verlagen, is door de algehele systeemdruk te verlagen; de partiële druk van elk gas daalt in verhouding tot de totale drukverandering. Als bijvoorbeeld de absolute druk van een monster wordt gehalveerd, wordt de partiële druk van elk gas in het mengsel ook gehalveerd, wat resulteert in de helft van de waterverzadiging in het monster. Het gebruik van een FSM verkleint de kans op condensvorming in de monstertransportleiding aanzienlijk.
• Veiligere omgeving: Als een systeem in gevaar is, zal het gas onder druk snel tot atmosferische druk uitzetten en schade aan het systeem of persoonlijk letsel veroorzaken. De volumetrische expansieverhouding is recht evenredig met de absolute drukafname. In hogedruksystemen zonder veldstationmodules kan de uitzetting zo groot zijn dat het resultaat explosief van aard is. Door een FSM op het procesbemonsteringspunt te installeren, wordt een kleiner deel van het monstersysteem blootgesteld aan hoge druk, wat resulteert in een veiligere algehele omgeving.

Vloeistofdistributiekoppen (FDH)

Vloeistofverdeelkoppen zijn veelvoorkomende componenten die worden gebruikt in een verscheidenheid aan gas- en vloeistoftoepassingen. Een FDH biedt een stroompad terwijl meerdere uitlaten mogelijk zijn, net als een grote aftakkingsfitting. Een vloeistofverdeelkop wordt gekenmerkt door een inlaat aan het ene uiteinde en een afvoer aan het andere uiteinde met meerdere uitlaten aan de zijkanten. Typische vloeistofverdelingskoppen worden vervaardigd uit een stuk pijp of staaf en zijn voorzien van gelaste of van schroefdraad voorziene eindverbindingen.

Als verdeelstuk of verdeelstuk verbindt een FDH meerdere gebruikers met de bron van een nutsvloeistof. Typische toepassingen zijn:

• Koelwater
• Stoom
• Perslucht
• Plantenstikstof

In een typisch analysehuis is bijvoorbeeld de ene FDH een luchtverdeelkast voor instrumenten, een andere FDH is de stikstofverzamelleiding van de fabriek en weer een andere FDH is de LP-stoomverzamelleiding. Indien nodig kunnen meerdere FDH-subsystemen aan elkaar worden geschroefd, end-to-end, om langere header-runs te maken.

Gewoonlijk heeft een FDH een hoofdisolatieklep en meerdere uitgangen, elk met een eigen isolatieklep. Voor potentieel natte gassen, zoals perslucht of stoom, kan de FDH het beste verticaal worden geïnstalleerd met een aftapkraan aan de onderkant. Voor vloeistofservice is het het beste om de FDH verticaal te installeren, waarbij de toevoer aan de onderkant binnenkomt en de bovenste klep als ontluchting voor het verwijderen van ingesloten lucht of om lucht binnen te laten om de FDH af te tappen tijdens onderhoud.

Neem contact op met uw plaatselijke verkoop- en servicecentrum voor vragen of meer informatie over standaard vooraf ontworpen subsystemen van Swagelok of andere vloeistofevaluatie- en adviesdiensten.