안전하고 대표성 높은 가스 그랩 샘플링

가스와 휘발성 액체 샘플링의 모범 사례

스웨즈락 선임 수석 설계 엔지니어 Matt Dixon

화학물질 처리 비용을 최적화하고 고품질 제품 생산량을 유지하려면 대표성 있는 공정 유체를 정기적으로 포집하고 실험실에서 분석해야 합니다. 그랩 샘플링(지점 샘플링, 현장 샘플링 또는 단순히 샘플링이라고도 부름)을 사용하면 공정 조건을 검증하고 생산 중인 제품이 내부 사양 또는 고객 기준 사양에 적합한지 확인할 수 있습니다. 또한, 그랩 샘플링을 통해 공정에 대한 실시간 인사이트를 확보하는 데 점점 더 널리 사용되고 있는 온라인 분석기의 판독치를 검증할 수도 있습니다.

가스 그랩 샘플링은 작업자가 공정 조건을 있는 그대로 정확하게 파악하려면 반드시 극복해야 하는 일련의 고유한 문제를 알려줍니다. 이러한 문제와 더불어 적절한 기술로 이를 극복하는 방법에 대해 알아보십시오.

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샘플링의 기본 규칙

가스와 휘발성 액체는 샘플의 조성을 변화시킬 수 있는 상 변화가 억제되는 온도와 압력에서 수집 및 보관해야 합니다. 다음과 같은 기본 규칙을 기억하십시오.

1. 샘플이 공정을 대표할 수 있어야 합니다. 프로브를 사용하여 공정 파이프의 중간 부분에서 샘플을 추출하고, 샘플을 운반하는 동안 상 변화가 일어나지 않도록 하십시오.
2. 샘플을 적시에 사용해야 합니다. 공정 조건이 정확하게 대표됨을 보장하려면 추출 지점에서 실험실로 운반하는 데 걸리는 시간을 최소화해야 합니다.
3. 샘플이 순수해야 합니다. 샘플 용기 상단에 데드레그가 생기는 것을 방지하며, 샘플링 시스템을 충분히 퍼지하고 세척하여 오염 가능성을 최소화해야 합니다.
4. 샘플링 작업이 안전해야 합니다. 그랩 샘플링에는 본질적으로 작업자가 직접 접촉할 경우 유해할 수 있는 공정 유체를 다루는 과정이 수반됩니다. 이러한 이유로, 샘플 정확성뿐만 아니라 작업자 안전 측면에서도 모범 사례를 준수하고 잘 설계된 샘플링 시스템을 사용하는 것이 필수입니다.

비휘발성 액체의 샘플링과 달리, 가스 및 휘발성 액체를 샘플링하려면 여러 가지 사항을 고려해야 합니다. 이 게시글에서는 가스와 휘발성 액체 샘플링을 중점적으로 다룹니다. 비휘발성 액체 샘플링 전략에 대한 내용은 비용 관리를 위한 액체 샘플링 전략에 대한 블로그에서 확인하실 수 있습니다.

적절한 실린더를 선택하는 방법

가스와 휘발성 액체는 상 변화에 더 취약하며 정확히 분석하려면 가압 상태에서 보관해야 하므로, 수집과 샘플 대표성 보존을 위해 더 저렴한 비가압 샘플 병이 아니라 반드시 샘플 실린더를 사용해야 합니다. 가스 실린더는 또한 가스가 유독성일 때 연기 또는 배출가스로부터 샘플 기술자, 환경을 보호하는 데에도 매우 효과적입니다.

가스와 휘발성 액체는 상 변화에 더 취약하므로, 반드시 샘플 실린더를 사용해야 합니다.

대부분의 샘플 실린더는 벽 두께, 크기, 용량이 일관되도록 이음매 없는 심리스 튜빙으로 제조되지만, 특정 샘플링 요건에 따라 고려해야 하는 몇 가지 변수가 있습니다. 고객은 실린더 공급업체와 협력하여 적절한 실린더 유형을 선택할 수 있습니다.

실린더를 선택할 때 고려해야 하는 몇 가지 요소는 다음과 같습니다.

• 손쉽게 조작 가능한 퀵 커넥트 방식으로, 샘플링 지점에 안전하고 효율적으로 연결하고 분리할 수 있어야 합니다
• 내부 넥 변환부가 매끄러워, 유체가 갇히는 일이 없고 실린더를 세척하고 재사용하기 쉬워야 합니다.
• 과압 방지 기능이 있어, 작업자에게 높은 수준의 안전을 제공해야 합니다. 파열판과 릴리프 밸브가 티(tee) 내에 있거나 실린더의 메인 밸브에 통합되어 있어야 합니다.
• 가스 또는 휘발성 액체를 샘플링하는 과정에 따라 특수 합금 또는 재질이 필요할 수 있으므로 적절한 재질 조성과 마감 처리가 필수입니다.
• 바이패스 라인이 통합되어 있다면, 유독성 샘플 잔류물을 제거하고 기술자의 안전을 강화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 바이패스 라인을 설치하면 퍼지 유체가 퀵 커넥트를 따라 흘러 나가도록 만들 수 있습니다. 또한, 실린더가 분리된 상태에서 유출이 발생할 때에도 유독성 샘플이 아닌 퍼지 유체가 유출됨을 보장할 수 있습니다.
• 내구성 있는 설계 및 구조. 샘플 실린더를 실험실에서 분석하려면 상당한 거리를 운반해야 하는 경우가 많습니다.

실린더를 올바르게 충전하는 방법

대부분의 경우, 샘플 실린더를 세로 방향으로 충전하는 것이 가장 적절합니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

휘발성 액체를 샘플링할 때는 실린더를 바닥에서 시작하여 꼭대기까지 충전하는 것이 가장 좋습니다. 이렇게 하면 실린더를 충전할 때, 실린더 내부에 갇혀 있던 가스가 Outage 튜브를 통해 실린더 상단으로 빠져 나올 수 있습니다. 또한, Outage 튜브를 사용하면 실린더에 일정량의 증기 공간을 유지할 수 있습니다. 실린더가 가득 차 있다면 예기치 못한 온도 변화가 발생할 때 파열될 수 있습니다. 이와 반대로, 가스를 샘플링할 때는 실린더를 하향식으로 충전해야 합니다. 이렇게 하면 라인 내부에 형성될 수 있는 응축물이 바닥을 통해 빠져 나갑니다.

샘플 실린더의 유지보수 방법

다른 모든 산업용 장비와 마찬가지로, 샘플 실린더도 통상적으로 작동상 마모가 발생할 수 있습니다. 손상되거나 기능에 장애가 있는 실린더는 작업자에게 안전 문제를 일으킬 수 있으며, 샘플링 작업의 정확도와 무결성을 훼손할 수 있습니다. 이 모든 이유를 고려할 때, 샘플링이 중심이 되는 모든 작업에서는 선행적인 샘플 실린더 유지보수가 필수입니다. 최소한으로 샘플 실린더에 대해 연간 검사와 압력 테스트를 실행해야 합니다. 더불어, 5년마다 재인증을 받아야 합니다.

위와 같은 검사 기간 사이에도 손상이 발생할 수 있습니다. 가장 흔히 발견되는 문제는 다음과 같습니다.

• 밸브 및 퀵 커넥트와 같은 주요 부품의 누설
• 샘플과의 호환성 문제로 인한 부식 발생
• 내부 표면 조건, 흡수
• 올바르지 않게 설치된 부품

샘플 실린더 유지보수 계획을 개발하는 방법에 대해 자세히 알아보기

인적 오류의 발생 가능성을 최소화하는 방법

필연적으로, 그랩 샘플링에는 기술자가 공정에서 샘플을 물리적으로 추출하는 작업이 수반됩니다. 이에 따라 본질적으로 공정에서 인적 오류가 발생할 가능성이 생깁니다. 다행히도, 이러한 오류를 제한할 수 있는 몇 가지 다른 전략이 있습니다.

설명 문서. 그랩 샘플링 판넬에 판넬의 조작 방법에 대한 유용한 정보뿐만 아니라 필요하다면 교체 부품을 주문하는 방법까지 각인된 플래카드가 있을 수 있습니다. 기술자가 이전에 판넬을 조작해본 적이 없더라도 설명서를 통해 손쉽게 샘플을 추출할 수 있습니다. 부품 문서를 통해 정확히 필요한 품목을 더 손쉽게 공급업체에 알릴 수 있으며, 어림짐작은 필요 없습니다.

간소화. 그랩 샘플링 시스템의 조작이 간단하고 직관적이라면 인적 오류가 발생할 가능성을 추가적으로 억제할 수 있습니다. 예를 들어, 가스 샘플링 전용으로 설계된 그랩 샘플링 판넬이라면 매번 사용할 때마다 올바른 실린더 방향과 하향식 샘플 수집을 보장할 수 있습니다. 앞서 설명한 것처럼, 이에 따라 각 기술자가 샘플을 잘못 주입하거나 추출할 가능성이 없어집니다. 휘발성 액체 샘플링 전용으로 설계된 판넬의 특징도 이와 동일합니다.

기어 밸브 어셈블리는 샘플 수집에 필요한 모든 밸브가 정확한 순서대로 작동되도록 합니다.

다른 경우, 사용 가능한 기어 밸브 어셈블리가 있으면 샘플 수집에 필요한 모든 밸브가 정확한 순서대로 작동함이 보장됩니다. 이에 따라, 작업자가 같은 밸브를 직접 열고 닫을 필요성이 없어지므로 안전한 샘플 수집에도 도움이 될 수 있습니다. 퍼지 기능을 기어 밸브 어셈블리에 통합할 수도 있으며, 그러면 인적 오류로 인해 퍼지 유체가 주 공정으로 다시 유입되는 것을 방지할 수 있습니다.

자동화. 샘플 수집 자동화는 초기 비용이 많이 들지만, 더 많은 인적 오류를 줄일 수 있습니다. 자동화 판넬을 통해 인클로저 도어가 제대로 닫혀 있으며, 밸브가 순서대로 올바르게 열려 있고, 제품 및 퍼지 흐름과 압력이 정확하게 유지됨을 보장할 수 있습니다. 이는 일반적으로 그랩 샘플링 판넬을 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 또는 플랜트 제어 시스템에 연결하는 것으로 실행할 수 있습니다. 배선을 추가하는 모든 곳에서 위험 영역 조건을 확인해야 합니다.

결과적으로, 그랩 샘플링은 여러분이 사양에 부합하는 고품질 제품을 고객에게 제공하고 있다는 자신감을 더욱 높여줄 수 있는 공정입니다. 사용하기 쉬우면서 잘 설계된 그랩 샘플링 시스템을 선택하고, 시설 전체에 걸쳐 확립된 모범 사례를 따르면 목표를 달성하는 데 큰 도움이 될 것입니다.

귀사 시설의 그랩 샘플링 실무를 개선하는 방법에 대해 자세히 알고 싶으십니까? 스웨즈락 전문가들이 그랩 샘플링 요건을 평가하고 여러분에게 적합한 시스템을 선택하도록 도와드릴 수 있습니다.

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