サンプリング・システムの時間遅れ： 4つのチェック・ポイント

サンプリング・システムの時間遅れ： 4つのチェック・ポイント

プロセス分析サンプリング・システムでは、サンプル採取から測定値を取得するまでの間に、必ず時間遅れが発生します。

時間遅れとは、サンプルがプロセス・ラインの取出し口からプロセス分析器まで移動するのに要する時間を合計したものです。 この時間遅れは想定よりも長いことがあり、軽視するとプロセスの制御ができなくなることもあります。 1分間と想定していた時間遅れが実際には2時間かかった場合、分析器による測定値はもはやプロセスとの関連性もなく、目的に合った値ではなくなります。取出し口から分析器の測定に要する時間は、業界標準の1分以内に抑えることが望まれます（こちらのコラム記事 も併せてご覧ください）。

分析計装システムにおける時間遅れの原因はさまざまです。 時間遅れを短縮しようとする際は、まず以下のポイントをチェックしてみましょう：

1.  プローブ
2.  サンプル経路（フィールド・ステーション・モジュール、中継ラインなど）
3.  サンプル調整システム（流路切り替えなど）
4.  分析器

1. プローブで発生する時間遅れ

適切なサンプル・プローブを使用してください。 プローブの長さは、プロセス・ラインの径の中央1/3に届けば十分です。この部分は流れが最も速いため、最もクリーンで流体の状態を正しく表しているサンプルを採取することができます。 プローブの容積が大きくなると時間遅れも長くなります。必要以上に長い、または必要以上に大きい径のプローブは使用しないでください。

また、プロセス配管における取出し口の位置についても考慮が必要です。 プロセス配管の中で流量の少ない部分にプローブを配置すると、プロセスの成分に生じた反応等による変化が分析結果に反映されるまでに時間を要します。 例えば、容積の大きなタンクやドラムは、新たな成分が流入した時に、「混合が起こる空間（ミキシング・ボリューム）」となります。この場合、古い成分を新しい成分で入れ替えるには、ミキシング・ボリュームを完全に置換する必要があります。 時間遅れを短縮するには、ミキシング・ボリュームの下流ではなく、プロセスの時間遅れの発生源（ドラム、タンク、たまり部、流れが悪いラインなど）の上流に取出し口を配置しましょう。

2. サンプル経路で発生する時間遅れ

3. サンプル調整システムで発生する時間遅れ

4. 分析器で発生する時間遅れ

時間遅れを知ることがシステムの応答精度を高める

プロセス・ラインの取出し口でサンプルが最初に採取される時点、サンプルが分析器に到達する時点、分析結果を取得する時点で、各々どれくらいの時間が経過しているかを把握しましょう。 経過時間を正しく見積もることができないということは、プロセス・ラインの構成要素と分析結果の関係性を理解していないということになります。 今回紹介した時間遅れの原因になりやすいサンプリング・システムの構成要素（プローブ、サンプルの中継、サンプルの調整、分析器）について理解を深めれば、システム内の時間遅れの発生場所を把握して、プロセス全体をより的確に制御できるようになります。