Comment régler les problèmes couramment rencontrés avec l’échantillonnage instantané

Comment régler les problèmes couramment rencontrés avec l’échantillonnage instantané

Danny Van Den Burg, responsable des ingénieurs de terrain pour la région EMOA

L’échantillonnage instantané est une fonction capitale dans de nombreux systèmes fluides industriels et de bonnes pratiques concernant le processus d'échantillonnage permet aux opérateurs d'obtenir des résultats de qualité dans un environnement sûr.

Des échantillons représentatifs vont permettre de valider les conditions du process et les résultats du système d'analyse en ligne, et de d’assurer que les produits finaux respectent les critères de qualité imposés, aidant ainsi les opérateurs à répondre aux besoins de leurs clients. La sécurité est également un point essentiel. De bonnes procédures de prélèvement, un matériel adapté et un système d’échantillonnage bien conçu sont autant d’éléments qui vont contribuer à limiter le risque qu’une situation potentiellement dangereuse survienne, en particulier lorsque les liquides ou les gaz du process sont toxiques ou inflammables.

Dans leur travail sur le terrain, les ingénieurs de Swagelok inspectent des installations et des systèmes d'échantillonnage de gaz et de liquides d’une grande diversité partout dans le monde. Si la plupart de ces systèmes sont optimisés et fonctionnent correctement, ce n’est pas le cas de tous. Notre objectif est d'aider nos clients à évaluer la conception et l’efficacité de leurs systèmes, en particulier lorsque ceux-ci présentent des risques élevés. Nous déterminons des possibilités d'amélioration, qu'il s’agisse, entre autres, d’utiliser de nouveaux composants, de concevoir le système différemment ou d’observer les bonnes pratiques recommandées.

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Un profil a fini par se préciser au fil des ans et certains problèmes les plus souvent observés par notre équipe sont parfois les plus faciles à résoudre. Il arrive que la solution nécessite de nouveaux équipements ou de nouveaux composants. Parfois, ce sont les pratiques et les procédures qu’il faut changer afin de garantir une manipulation et un transport des échantillons sans danger. Quelle que soit la nature de ces solutions, chacune d’elles garantit aux opérateurs et aux techniciens qu’ils obtiendront systématiquement et en toute sécurité des échantillons de qualité, pour le meilleur de votre activité.

Identifier l'échantillon.

Tout d'abord, il est important de répertorier tous les points de prélèvement d’un système fluide. Dans une usine, il est courant d’étiqueter les équipements – cuves, pompes, vannes de régulation, échangeurs de chaleur et autres. Il en va de même pour les points de prélèvement.

Le problème : Les points de prélèvement doivent être nommés et étiquetés avec précision. Or, cela n’est pas toujours le cas sur les sites que nous inspectons. Par exemple, il arrive que les points de prélèvement soient répertoriés sous la simple appellation « point de prélèvement » ; seul l’opérateur est alors en mesure d’apporter des précisions supplémentaires. Dans ce cas, il est impossible de vérifier correctement chaque point de prélèvement sans se référer aux schémas du système et suivre la tuyauterie jusqu’à l'équipement le plus proche auquel elle se raccorde. Ce type d’étiquetage générique peut amener à mélanger différents échantillons lorsque les récipients (cylindres) ne sont pas dédiés à un système d'échantillonnage spécifique et peut également conduire à des situations dangereuses lorsque les récipients ne sont pas adaptés aux conditions du process.

La solution : La meilleure pratique consiste à mettre au point une règle pour nommer les points de prélèvement afin de pouvoir les identifier facilement et précisément. Les informations suivantes concernant chaque point de prélèvement devraient être consignées dans un registre :

• Emplacement du point de prélèvement.
• Nom, composition et état physique du fluide prélevé.
• Pression et température.
• Dangers potentiels.
• Type de récipient.
• Désignation et référence des pièces de rechange essentielles.
• Fréquence des prélèvements.
• Durée nécessaire du rinçage pour obtenir un échantillon représentatif.

Un échantillonnage performant et de qualité.  

Il est utile de rappeler que la qualité des échantillons a une grande importance. Or, quelques stratégies et méthodes de conception des systèmes d’échantillonnage instantané permettent de garantir la qualité, la représentativité et la régularité des échantillons.

Le problème : Il n’est pas rare que nos équipes observent des points de prélèvement où les échantillons sont prélevés directement depuis une buse. Cela peut causer certains problèmes et nuire à la qualité des échantillons. Avec des échantillons de gaz, par exemple, le volume supplémentaire de gaz fortement comprimé contenu dans la buse a pour effet de rallonger le temps de réponse. Dans certains systèmes, cela peut retarder l’obtention d’une analyse représentative de plusieurs heures. Dans d’autres, les buses ne permettent pas de filtrer les échantillons. Dans d’autres encore, des condensats doivent être extraits de l'échantillon prélevé avant de pouvoir procéder à l’analyse. Si cela n’est pas fait correctement, la qualité et la fiabilité de l’échantillon pourront s’en ressentir.

La solution : L'utilisation d'une sonde de prélèvement permet de résoudre chacun de ces problèmes dans diverses applications. Les sondes permettent d’éviter la présence de particules et de remédier au problème de volume de fluide supplémentaire. Elles permettent également d’effectuer le prélèvement à une distance de la paroi égale à un tiers du rayon de la conduite, d’où un échantillon plus fiable et plus représentatif. Pour réduire le temps de réponse du système d’échantillonnage, la pression du gaz doit être abaissée dès sa sortie de la vanne d'interface afin de réduire le volume de gaz comprimé. Cette méthode réduit également les risques associés au transport de gaz à haute pression dans les installations.

Tant que des raccordements appropriés sont présents, des sondes de prélèvement peuvent être installées dans les buses d'alimentation du système d’échantillonnage sur la plupart des lignes de process. Idéalement, les sondes servant à prélever des liquide doivent être installées dans la partie inférieure d’une ligne de process verticale, pour faire en sorte que les gaz présents dans la ligne ne puissent pas descendre dans la sonde. Pour des échantillons gazeux, les sondes doivent être installées sur le dessus d'une conduite horizontale. Les sondes ne doivent jamais être installées dans un coude pour éviter de prélever un échantillon dont les composants ont été séparés, ou tout en bas d’une conduite pour éviter que des particules ou des condensats ne soient entraînés dans la conduite de transport.

Une manipulation sûre et précise des échantillons.

L'extraction et la manipulation sont des facteurs importants pour s’assurer que les échantillons restent représentatifs une fois prélevés dans le process. Plusieurs variables doivent être prises en compte.

Le problème : Notre équipe constate relativement souvent certaine carences en rapport avec la collecte et la manipulation des échantillons. Nous avons par exemple observé des prélèvements ponctuels de liquides sous haute pression, qui occasionnent débordements et éclaboussures. En plus de gaspiller du produit, cette pratique peut s’avérer dangereuse pour le technicien chargé des prélèvements et contraire à la réglementation environnementale. De plus, il n’est pas rare de voir des techniciens placer un échantillon liquide dans une bouteille ouverte pour l’emmener au laboratoire. Pourtant, transporter un échantillon liquide de cette manière va inévitablement produire des résultats inexacts, car les composants moins denses vont s’évaporer ou se fractionner au-dessus de leur point de rosée si l’échantillon n’est pas conservé à la bonne pression et à la bonne température. Encore une fois, prélever des échantillons dans ces conditions comporte des risques et peut notamment exposer les techniciens à des substances ou des émanations toxiques.

La solution : Le prélèvement d’un volume fixe de liquide permet d’éliminer ces facteurs de risque avec certitude. Particulièrement utile dans les applications qui mettent en œuvre des pressions élevées, cette option permet également de s’assurer que les échantillons prélevés sont reproductibles et fiables. L’échantillonnage à volume fixe peut aussi être calibré de manière à laisser 20 % d’espace libre dans le récipient pour faire face à la dilatation thermique du liquide.

Des stations de prélèvement placées selon une logique.

Pour terminer, nous allons nous pencher sur l'efficacité opérationnelle. Vos méthodes d'échantillonnage instantané empêchent-elles de nouveaux gains de productivité dans votre usine ? Les stations d'échantillonnage sont-elles placées aux endroits les plus pratiques pour vos équipes ?

Le problème : Les équipes de Swagelok tombent relativement souvent sur des systèmes d’échantillonnage qui n’ont pas été placés au meilleur endroit. Un exemple courant est celui d’un système situé au-dessus d'une vanne de régulation. Lorsque la vanne est fermée, la circulation dans le système est coupée, avec comme conséquence des échantillons altérés et non représentatifs. Lorsque la vanne est complètement ouverte, il n'y a aucune chute de pression, d’où un débit inconnu voire inexistant dans le système d'échantillonnage.

La solution : Les points de prélèvement doivent généralement être positionnés au-dessus d'une pompe, avant et après une ligne de process, ou sur des lignes acheminant un produit fini. Cela permet aux opérateurs de prélever des échantillons fiables sans avoir à se soucier de la position de vannes de régulation ou de vannes de sectionnement. La facilité d’accès aux points de prélèvement doit être prise en compte dans la conception globale du système. Par ailleurs, la concentration des points de prélèvement, lorsque cela est possible, peut réduire le risque de prélever par erreur un échantillon au mauvais point de prélèvement et entraîner des économies importantes.

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