Tijdsvertraging In Analytische Instrumentatie Verminderen Met Regelaars

Hoe U Een Regelaar Kunt Gebruiken Om Tijdsvertraging In Een Analytisch Systeem Te Reduceren

Mike Strobel, Field Engineering Supervisor

Procesmetingen zijn instantaan, maar analyzer reacties nooit. Van de aanstikingspunt naar de analyzer is er altijd een tijdsvertraging. Helaas wordt deze vertraging vaak onderschat of misbegrepen.

In analytische bemonsteringssystemen wordt tijdsvertraging gedefinieerd als de hoeveelheid tijd die het duurt voordat een nieuw monster de analyzer bereikt. Een apart blogartikel legt uit hoe tijdsvertraging werkt en tips om het op hoog niveau te minimaliseren, maar in dit stuk richten we ons op hoe u tijdsvertraging kunt controleren met een drukregelaar. Regelaars controleren druk, en druk in een analytisch systeem is nauw gerelateerd aan tijd. In het geval van gassystemen met een gecontroleerde stroomsnelheid, hoe lager de druk, hoe korter de tijdsvertraging.

Tijdsvertraging kan optreden in elk van de belangrijke delen van een analytisch instrumentatiesysteem, waaronder de proceslijn, aanstikingspunt en lans, veldstation, transportlijn, monsterconditioneringssysteem, stroomschakelingssysteem en analyzer. Het onderstaande diagram is een voorbeeld van een typisch procesanalyzer bemonsteringssysteem.

Tijdsvertraging is cumulatief. Het bestaat uit de totale hoeveelheid tijd die het duurt voor vloeistof te reizen van het te monitoren proces naar de analyzer. U kunt hier meer lezen over hoe u tijdsvertraging meet. Voor nu richten we ons op het veldstation en de belangrijke rol die een regelaar speelt bij het reduceren van tijdsvertraging daar.

Vóór Het Veldstation

Het minimaliseren van tijdsvertraging begint met de locatie van de aanstikingspunt. Het is het beste om de aanstikingspunt zo dicht mogelijk bij de procesanalyzer te plaatsen, maar ook stroomopwaarts van bronnen van proces tijdsvertraging, zoals drums, tanks, dode uiteinden, stagnante lijnen, en redundante of verouderde apparatuur.

Bij het bemonsteren van een vloeistof, moet de druk aan de aanstikingspunt voldoende zijn om het monster door de transportlijnen of snelle lus te leveren zonder pomp – een duur component dat additionele prestatievariabelen introduceert.

In veel gevallen kunt u de locatie van de aanstikingspunt niet dicteren. U moet mogelijk doen met een bestaande aanstikingspuntlocatie, en vaak ook een bestaande analyzerschuurlocatie. Als de aanstikingspunt ver van de analyzer is, wordt een snelle lus aanbevolen als middel om vloeistof snel naar de analyzer te leveren en het ongebruikte deel terug naar het proces te retourneren.

In de meeste analytische instrumentatiesystemen is een andere bron van tijdsvertraging de lans. Hoe groter het volume van de lans, hoe groter de vertraging. Volume zal beïnvloed worden door zowel de lengte als de breedte van de lans. Bij het proberen tijdsvertraging te minimaliseren, kies een laag-volume lans.

Bij Het Veldstation

In gevallen waar de procesanalyzer een vloeistofmonster vereist, wordt een regelaar in het veldstation niet gebruikt. Het is beter om vloeistoffen onder hoge druk te houden om de vorming van bellen te voorkomen. In het geval van een gasmonster, wordt een veldstation gebruikt als middel om de druk in de transportlijnen te verlagen.

Tijdsvertraging neemt in directe proportie tot absolute druk af. Bij half de druk, krijgt u half de tijdsvertraging. Het veldstation bevindt zich zo dicht mogelijk bij de aanstikingspunt. Hoe eerder de druk wordt verlaagd, hoe beter. Laten we drie mogelijke toepassingen voor een regelaar in een veldstation bekijken. Bij elk is de regelaar enigszins anders geconfigureerd.

Regelaar Toepassing #1

In de eerste toepassing is het doel om gasdruk te verlagen. De drukval wordt niet verwacht om condensatie te produceren. Daarom kan een eenvoudige drukverlagende regelaar worden gebruikt. Een drukverlagende regelaar handhaaft constante druk aan de uitlaat. Een voelelement, meestal een membrane of zuiger, beweegt in reactie op stroomafwaartse druk, waardoor het besturingselement, meestal een kegelvormige klep, de stroomopening van de orifice verandert waar de gas doorheen stroomt. Als het voelelement omhoog wordt geduwd in reactie op hogere druk, beweegt het besturingselement dichter bij de regelaarzitplaats en wordt het orificegebied kleiner. Als het voelelement met lagere druk naar beneden beweegt, wordt het orifice groter. In de meeste analytische regelaars stelt een handvat op de regelaar de operator in staat om de uitlaatdruk in te stellen door een instelveer te comprimeren of te ontspannen wat de bewegingen van het voelelement tegen de uitlaatdruk aandrijft.

Een metalen membrane is ideaal in toepassingen waar de inlaatdruk niet scherp varieert of waar chemische compatibiliteit belangrijk is. Echter, in toepassingen waar de druk inconsistent kan zijn of pieken kan hebben, kan een zuigerstijl regelaar meer geschikt zijn.

Regelaar Toepassing #2

In onze tweede regelaartoepassing wordt verwacht dat de drukval condensatie zal veroorzaken. Met een drukval verliezen bijna alle gassen energie, bekend als het Joule-Thomson effect – resulterend in afkoeling. Als het gas dicht bij zijn dauwpunt is, kan deze afkoeling condensatie veroorzaken. In sommige gevallen kan het verlies van warmte groot genoeg zijn om de condensatie te veroorzaken, wat de regelaar potentiell kan laten bevriezen. Vanwege het Joule-Thomson effect kan een verwarmde regelaar vereist zijn om de temperatuur van het gas boven het dauwpunt te houden. Een verwarmde regelaar is een drukverlagende regelaar waarin de systeemvloeistof over een verwarmd element stroomt. Een verwarmingscartridge is vereist.

U kunt de hoeveelheid energie (of wattage) berekenen die vereist is van de verwarmingscartridge zodat u er een in het juiste vermogensbereik kunt specificeren. Elk gas heeft een Joule-Thomson coëfficiënt, die in een formule wordt ingevoegd samen met de drukval en stroomsnelheid om het aantal benodigde watts te produceren.

Regelaar Toepassing #3

In onze derde regelaartoepassing moet een vloeistof een gas worden voordat het geanalyseerd kan worden door een gaschromatograaf of andere analyzer. In dit geval wordt een verdampende regelaar gebruikt. Verdampende regelaars kunnen uitdagend zijn om te selecteren, maar kunnen een betrouwbare manier zijn om een vloeistofmonster voor te bereiden als correct gedimensioneerd en geïnstalleerd. Het doel van een verdampende regelaar is om het gehele monster direct in een gas te flitsen om te garanderen dat het verdampte monster representatief is voor het vloeistofproces.

Bij verdampende regelaars moet men nauwlettend letten op temperatuur en dampstroomsnelheid. Als de stroom te groot is, zal het monster slechts deels verdampen, en vloeistoffen zullen door de regelaar en naar de analyzer stromen. Als de verdampertemperatuur te hoog is, zal het vloeistofmonster stroomopwaarts verdampen. U kunt hier meer lezen over het beheren van verdamping in bemonsteringssystemen.

Ten slotte, zorg ervoor dat u uw verdampende regelaar correct instelt om aanzienlijke tijdsvertraging te vermijden. Naarmate de vloeistof van vloeistof naar gas verandert, neemt het volume dramatisch toe. De hoeveelheid toename hangt af van het molecuulgewicht van de vloeistof. Typisch zal de gemeten dampstroom na de regelaar >300 keer de vloeistofstroom voor de verdampende regelaar zijn.

Bijvoorbeeld, met een dampstroom van 600 cm³/min., kan de vloeistofstroom minder dan 2 cm³/min zijn. In dit geval zal de vloeistof 25 minuten duren om door 3 meter (ongeveer 10 voet) van 6 mm (1/4 in.) buis te reizen. Om deze tijd te reduceren, moeten we het volume van de buis voorafgaand aan de regelaar reduceren. Bijvoorbeeld, met slechts 30,5 cm (1 voet) van 3,2 mm (1/8 in.) buis, zou het slechts 30 seconden duren voor de vloeistof de regelaar te bereiken. Aan deze tijd moeten we echter tijdsvertraging in de lans toevoegen. Hoe smaller de lans, hoe sneller de reactie.

Een ander middel om een snellere reactie te bereiken is de verdamper dichter bij de analyzer te plaatsen met behulp van een vloeistof snelle lus. In het onderstaande diagram is de regelaar geplaatst na de snelle lus filter met een tweede vloeistof trage bypasslus die ervoor zorgt dat goede vloeistofstroom direct tot de verdampende regelaar blijft doorgaan. Het doel is om het traag bewegende vloeistofvolume dat naar de verdampende regelaar gaat te minimaliseren.

Maak De Juiste Regelaarkeuzes Om Vertraging Te Verminderen

Een regelaar is een kritisch hulpmiddel bij het aanpakken van tijdsvertraging in een analytisch systeem. De lagere de druk in een gassysteem, hoe sneller de reactietijd. In het algemeen, hoe eerder de druk in een gassysteem kan worden verlaagd, hoe beter. In gevallen waar een vloeistof wordt verdampt, overweeg een vloeistof snelle lus om de vloeistof direct tot de verdampende regelaar te laten bewegen. Het veldstation is één plek in een complex analytisch instrumentatiesysteem waar tijdsvertraging significant kan worden gereduceerd, maar de benadering van tijdsvertraging moet altijd comprehensief zijn. Om tijdsvertraging te reduceren, moeten alle potentiële oorzaken van vertraging in het systeem worden onderzocht.

Als u worstelt met tijdsvertraging in uw analytische systemen, naast het volgen van de bovenstaande adviezen over regelaarselectie, zijn er verschillende andere plekken waar u kunt terecht voor hulp. We bieden verschillende bemonsteringssysteem trainingscursussen aan geleerd door bemonsteringsexperts, we bieden vooraf-geengineerde analytische subsystemen ontworpen volgens best practices, en ons veldengineeringsteam kan ook on-site komen om u te helpen problemen met uw analytische systemen te identificeren en op te lossen. Om meer te leren of om een gesprek te starten over het reduceren van vertraging in uw analytisch systeem, klik op de knop hieronder.