Die häufigsten Fehler bei Probenahmesystemen– und wie man sie vermeidet

Die häufigsten Fehler bei Probenahmesystemen – und wie man sie vermeidet

Danny Van Den Burg, Regional Area Manager, Field Engineering (EMEA)

Die Probenahme ist in vielen industriellen Fluidsystemen ein kritischer Arbeitsschritt. Mithilfe von Best Practices lassen sich dabei hochwertige Ergebnisse sowie eine sichere Arbeitsumgebung für die Anwender erreichen.

Hochwertige und repräsentative Proben dienen zur Überprüfung der Prozessbedingungen und der Analysegeräte und stellen gleichzeitig sicher, dass die Endprodukte die erforderlichen Qualitätsvorgaben einhalten. So wird gewährleistet, dass die Erwartungen der Kunden jederzeit erfüllt werden. Die Sicherheit nimmt dabei ebenfalls einen hohen Stellenwert ein. Mit entsprechenden Arbeitsanweisungen zur Probenahme, der richtigen Ausrüstung und einer sicheren Systemauslegung lassen sich Sicherheitsrisiken minimieren. Dies gilt insbesondere für die Probenahme von giftigen oder brennbaren Medien.

Das Swagelok Field Engineering Team ist weltweit tätig und prüft vor Ort unterschiedlichste Probenahmesysteme für Gase und Flüssigkeiten. Viele Systeme sind bereits optimal ausgelegt und zeichnen sich durch einen einwandfreien Betrieb aus. Bei anderen Anlagen besteht noch Optimierungsbedarf. Hier unterstützen wir unsere Kunden mit einer Analyse des Designs und der Leistungsfähigkeit des Probenahmesystems, speziell in Hochrisikoanlagen. Wir helfen unseren Kunden dabei, Verbesserungspotenziale zu ermitteln – sei es durch den Einsatz neuer Bauteile oder einer neuen Systemauslegung.

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Über die Jahre hat unser Team viel Erfahrung gesammelt und einfache Lösungen für häufig auftretende Probleme entwickelt. In manchen Fällen schafft eine neue Ausrüstung, oder der Einsatz neuer Bauteile, Abhilfe. In anderen wiederum braucht es andere Abläufe und Herangehensweisen, um die sichere Handhabung und den Transport der Proben zu gewährleisten. Unabhängig von der Art der Lösung profitieren Anwender und Techniker von einer zuverlässigen und gleichbleibend hohen Produktqualität.

Eindeutig gekennzeichnete Entnahmestellen.

Zunächst sollte die korrekte Kennzeichnung aller Probenahmestellen im Fluidsystem sichergestellt werden. Es ist gängige Praxis, alle wichtigen Komponenten wie Behälter, Pumpen, Regelventile, Wärmetauscher usw. eindeutig zu kennzeichnen. Dasselbe sollte auch für Probenahmestellen gelten.

Das Problem: Entnahmestellen sollten eindeutig benannt und gekennzeichnet sein. Aber das ist längst nicht immer der Fall. Manchmal werden Probenahmestellen z. B. schlicht als „Entnahmestelle“ gelistet und nur die Anwender wissen, um welche Stelle es sich dabei genau handelt. Eine ordnungsgemäße Überprüfung der einzelnen Entnahmestellen ist dann nur unter Zuhilfenahme der Anlagenpläne möglich. Dabei muss direkt an der Anlage nachvollzogen werden, zu welchem Ausrüstungsteil eine Rohrleitung führt. Eine solche ungenaue Kennzeichnung kann dazu führen, dass Proben versehentlich miteinander vermischt werden, wenn die Behälter (Zylinder) nicht explizit einem bestimmten Probenahmesystem zugeordnet sind. Bei einer Vertauschung der Zylinder besteht die Gefahr, dass Zylinder und Prozessmedium nicht miteinander kompatibel sind.

Die Lösung: Als Best Practice hat es sich bewährt, eine Systematik für die Benennung von Entnahmestellen einzuführen, sodass jede Stelle schnell und eindeutig identifizierbar ist. Es sollte eine Übersicht angelegt werden, in der alle Probenahmestellen mit den folgenden Angaben aufgeführt sind:

• Position der Probenahmestellen in der Anlage
• Art, Zusammensetzung und Zustand der entnommenen Fluidprobe
• Druck und Temperatur
• Potenzielle Gefahren
• Art des Behälters
• Kritische Ersatzteile und Teilenummern
• Häufigkeit der Probenahme
• Spülzeit für die Sicherstellung repräsentativer Proben

Effiziente und hochwertige Probenahme.

Wie bereits erwähnt, nimmt die Qualität der entnommenen Proben einen hohen Stellenwert ein. Mithilfe von Best Practices bzgl. Vorgehensweise und Auslegung können Sie sicherstellen, dass Ihr Probenahmesystem hochwertige, repräsentative und zuverlässige Proben liefert.

Das Problem: Nicht selten werden die Proben direkt an einem Rohrleitungsstutzen entnommen. Dies führt ggf. zu Problemen und ineffizienten Prozessen und kann darüber hinaus auch die Qualität der Proben beeinträchtigen. Bei der Entnahme von gasförmigen Medien kann es aufgrund eines großen Volumens im Stutzen beispielsweise zu teils langen Verzögerungen kommen, bis die Probe repräsentativ ist. Ursache hierfür ist das große Gasvolumen im Rohrstutzen, das durch einen hohen Druck erzeugt wird. In anderen Fällen umfasst der Rohrstutzen keine Filterfunktion. Aus diesem Grund kann es in manchen Systemen erforderlich sein, vor der Analyse zunächst das Kondensat aus der Probe zu entfernen. Bei Fehlern wird sowohl die Qualität als auch die Genauigkeit der Probe beeinträchtigt.

Die Lösung: Bei geeigneten Endanschlüssen können die Probenahmesonden in den meisten Prozessleitungen in die vorhandenen Entnahmestutzen integriert werden. Bei der Entnahme von flüssigen Proben sollten die Sonden dabei idealerweise im unteren Teil einer senkrechten Prozessleitung installiert werden um zu vermeiden, dass eventuell enthaltenes Gas in die Sonde gelangt. Bei gasförmigen Proben sollte sich die Sonde oben an einer waagerecht verlaufenden Leitung befinden. Die Sonden sollten allerdings nicht in Rohrbögen installiert werden. So wird verhindert, dass die Probe aus einem abgetrennten Volumen entnommen wird. Auch eine Entnahme am Boden eines Rohrs ist zu vermeiden, aufgrund der möglichen Verunreinigung mit Partikeln oder der Entnahme von Kondensat.

Sicherer und präziser Umgang mit Proben.

Die richtige Entnahme und Handhabung sind Voraussetzung für eine repräsentative Probe. Dabei sind mehrere Faktoren zu beachten.

Das Problem: Unserem Team ist aufgefallen, dass es bei der Entnahme von Flüssigkeit unter hohem Druck in bestimmten Fällen zu einem Überlaufen bzw. Verspritzen kommen kann. Dabei wird nicht nur Produkt verschwendet, sondern unter Umständen auch die Sicherheit der Anwender beeinträchtigt und es werden ggf. Umweltschutzauflagen verletzt. Zudem beobachten wir immer wieder, dass Techniker die gewonnene Flüssigkeitsprobe in eine offene Flasche füllen und dann ins Labor bringen. Die leichtflüchtigen Bestandteile verdunsten oder zersetzen sich allerdings oberhalb des Taupunkts, sofern beim Transport nicht die richtigen Druck- und Temperaturbedingungen gewährleistet sind. Daher führen unverschlossene Flaschen unvermeidlich dazu, dass die Proben verfälscht werden. Zudem besteht bei der offenen Handhabung von Proben die Gefahr, dass die Anwender giftigen Proben und Dämpfen ausgesetzt sind.

Die Lösung: Diese Risikofaktoren bei der Entnahme von flüssigen Proben lassen sich mithilfe eines festen Volumens zuverlässig beherrschen. Besonders sinnvoll ist dieser Ansatz in Hochdruckanwendungen. Man erhält dadurch wiederholgenaue Proben mit einem präzisen Volumen. Die Probenahme mit fester Volumenvorgabe kann auch so eingestellt werden, dass 20 % des Behältervolumens frei bleiben. So ist bei einer Erwärmung genügend Raum für eine Ausdehnung der Probe vorhanden.

Sinnvolle Positionierung der Entnahmestellen.

Abschließend sollte der Aspekt der betrieblichen Effizienz berücksichtigt werden. Ist es aufgrund Ihrer Probenahmesysteme nur eingeschränkt möglich, in Ihrer Anlage neue und effizienzsteigernde Maßnahmen zu realisieren? Sind Entnahmestellen für Ihre Teams gut zu erreichen?

Das Problem: Das Swagelok Field Engineering Team findet immer wieder Anlagen vor, in denen die Entnahmestellen nicht optimal angeordnet sind. Ein häufiges Beispiel sind Probenahmesysteme oberhalb von Regelventilen. Bei geschlossenem Regelventil wird der Durchfluss in das System gestoppt. Dadurch ist die Entnahme einer repräsentativen Probe nicht mehr gewährleistet. Ist ein Regelventil vollständig geöffnet, liegt kein Druckgefälle vor. Dadurch ist nicht klar erkenntlich, wie hoch der Durchfluss zum Probenahmesystem ist oder ob überhaupt ein Produktstrom vorhanden ist.

Die Lösung: Entnahmestellen sollten sich generell über einer Pumpe, vor oder nach einem Prozessstrom oder an Endproduktlinien befinden. So können Anwender effizient Proben entnehmen, ohne dabei auf die Stellung der Absperr- oder Regelventile achten zu müssen. Die Lage der Entnahmestellen sollte bereits bei der Auslegung des Gesamtsystems berücksichtigt werden. Ein wichtiger Punkt hierbei ist die einfache Zugänglichkeit. Sofern möglich kann durch eine Zusammenlegung einzelner Entnahmestellen zudem vermieden werden, dass eine Probe an der falschen Stelle entnommen wird. Diese Herangehensweise trägt außerdem zu erheblichen Kosteneinsparungen bei.

Sie möchten mehr darüber erfahren, wie Sie die Probenahme in Ihrer Anlage verbessern können? Lesen Sie hier, wie die Evaluierungs- und Beratungsservices von Swagelok  Sie dabei unterstützen.

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