Как добиться безопасного отбора репрезентативных проб газа

Рекомендации по отбору проб газа и летучих жидкостей

Мэтт Диксон (Matt Dixon), ведущий инженер-конструктор, Swagelok

Чтобы оптимизировать расходы на химическую обработку и поддерживать высокое качество производимой продукции, необходим регулярный отбор репрезентативных технологических сред для лабораторного анализа. Отбор проб помогает проверить технологические условия, а также убедиться в том, что производимая вами продукция отвечает внутренним или предъявляемым заказчиками требованиям. Этот процесс также позволяет контролировать показания поточных анализаторов — приборов, которые все чаще используются для получения картины техпроцесса в режиме реального времени.

Отбору проб присущ ряд трудностей, с которыми операторам необходимо справиться, чтобы получить достоверное представление об истинных технологических условиях. Далее мы рассмотрим эти трудности, а также способы их преодоления с помощью особых методик.

Подробнее о решениях Swagelok для отбора лабораторных проб

Основные правила отбора проб

Газы и летучие жидкости необходимо отбирать и поддерживать при таких значениях температуры и давления, которые не допускают фазового перехода вещества, поскольку он может отразиться на составе пробы. Запомните следующие основные правила.

1. Проба должна отражать реальные условия техпроцесса. Используйте пробоотборные зонды для получения проб из центральной части технологического трубопровода и избегайте изменения фаз при транспортировке проб.
2. Проба должна доставляться своевременно. Сведите к минимуму время транспортировки проб от точки отбора до лаборатории, чтобы обеспечить их высокую репрезентативность.
3. Проба должна быть чистой. Избегайте застойных зон перед контейнером для проб и обеспечьте надлежащую продувку и промывку пробоотборной системы, чтобы свести к минимуму вероятность загрязнения.
4. Отбор проб должен быть безопасным. Отбор лабораторных проб включает в себя взаимодействие оператора с технологическими жидкостями, что зачастую может нанести вред в случае прямого контакта. По этой причине следование рекомендациям и использование грамотно спроектированных пробоотборных систем имеет важное значение не только для обеспечения точности проб, но и для безопасности оператора.

Отбор проб газа и летучей жидкости отличается от отбора проб нелетучей жидкости. В нашей статье рассматривается только отбор проб газа и летучей жидкости. Подробнее о стратегиях отбора проб нелетучей жидкости вы можете прочитать в блоге Стратегии отбора жидких лабораторных проб для контроля расходов.

Выбор цилиндра

Поскольку газы и летучие жидкости более подвержены фазовому переходу и должны храниться под давлением с целью обеспечения точности анализа и сохранения репрезентативности проб, для их сбора нужно использовать пробоотборные цилиндры (вместо более дешевых негерметичных пробоотборных бутылей). Кроме того, цилиндры для отбора проб газа крайне эффективно защищают отбирающий пробу персонал и окружающую среду от паров и выбросов токсичных газов.

Газы и летучие жидкости более подвержены фазовым переходам, поэтому необходимо использовать пробоотборные цилиндры.

Большинство пробоотборных цилиндров изготавливаются из бесшовных трубок для обеспечения одинаковой толщины стенок, размера и емкости, однако существует ряд переменных, зависящих от обстоятельств отбора проб. Ваш поставщик цилиндров поможет с правильным выбором типа изделия.

При выборе цилиндра следует учесть несколько особенностей.

• Наличие быстроразъемных соединений, которые обеспечат безопасное и эффективное подсоединение и отсоединение цилиндра от точки отбора пробы
• Пологое внутреннее горлышко, благодаря которому в цилиндре не будет собираться лишняя жидкость и его можно будет легко очистить и использовать повторно
• Защита от превышения давления, которая повышает уровень безопасности оператора. Разрывные мембраны и перепускные клапаны могут быть частью тройников или быть выполнены за одно целое с основным клапаном вашего цилиндра.
• Подходящие материалы и покрытие, поскольку для отбора проб определенных газов и летучих жидкостей могут потребоваться специальные сплавы или материалы
• Встроенные обводные линии, которые можно использовать для слива остатков токсичных проб, не подвергая персонал опасности. Обводная линия обеспечивает протекание промывочной среды через быстроразъемные соединения, поэтому если при отсоединении цилиндра произойдет разлив, то прольется промывочная среда, а не токсичная проба.
• Прочная конструкция. Зачастую пробоотборные цилиндры приходится перевозить на значительные расстояния до лаборатории.

Как правильно наполнять цилиндр

В большинстве случаев желательно наполнять пробоотборные цилиндры в вертикальном положении. Тому есть несколько причин.

При отборе проб летучей жидкости цилиндр лучше всего наполнять снизу вверх. За счет этого при наполнении происходит вытеснение уловленного в цилиндре газа вверх, обычно через трубку для защиты от перелива. Кроме того, благодаря защите от перелива в цилиндре остается некоторое пространство для паров. Дело в том, что полностью заполненный цилиндр может разорвать при непредвиденном изменении температуры. При отборе проб газа, наоборот, цилиндр следует заполнять сверху вниз. Так образовавшийся в линии конденсат будет вытеснен через дно цилиндра.

Как обслуживать пробоотборные цилиндры

Как и любое промышленное оборудование, пробоотборные цилиндры подвержены износу при регулярной эксплуатации. Поврежденные и непригодные к работе цилиндры могут представлять опасность для персонала, а также снизить точность и нарушить применяемые процессы отбора проб. Как следствие, регулярное профилактическое обслуживание пробоотборных цилиндров абсолютно необходимо в любой системе, неотъемлемой частью которой является процесс отбора проб. Все пробоотборные цилиндры должны как минимум проходить ежегодную инспекцию и испытание под давлением. Кроме того, они должны проходить повторную сертификацию каждые пять лет.

Однако это не исключает их повреждения. Вот самые распространенные проблемы, на которые следует обратить внимание:

• утечки в ключевых компонентах, в том числе клапанах и быстроразъемных соединениях;
• коррозия, вызванная несовместимостью с пробой;
• состояние внутренней поверхности, поглощение;
• неправильно смонтированные компоненты.

Подробнее о разработке плана техобслуживания пробоотборного цилиндра

Минимизация человеческого фактора

Для отбора проб необходимо выполнение оператором манипуляций с технологической средой, что привносит в процесс человеческий фактор, оставляющий возможность для ошибок. К счастью, есть разные стратегии минимизации человеческого фактора.

Документация. На стендах для отбора лабораторных проб может быть выгравирована инструкция, содержащая полезную информацию по эксплуатации стенда, а также по замене запчастей при необходимости. Такая инструкция упрощает отбор проб, даже если техническим специалистам ранее не приходилось пользоваться стендом. Документация к запчастям позволяет без труда сообщить поставщику о том, что именно вам нужно, и гадать не потребуется.

Упрощение. Простые и интуитивные системы отбора лабораторных проб могут дополнительно снизить влияние человеческого фактора. Например, использование стенда, специально предназначенного для отбора проб газа, обеспечивает верное положение цилиндра и его наполнение сверху вниз. Как было сказано выше, это позволяет избежать ситуаций, когда оператор неверно подсоединяет цилиндр или отбирает пробу. Все это справедливо и для стендов, специально предназначенных для отбора летучих жидкостей.

Клапанные узлы с механическим приводом гарантируют срабатывание всех клапанов, необходимых для отбора проб, в правильной последовательности.

Имеющиеся клапанные узлы с механическим приводом гарантируют срабатывание всех клапанов, необходимых для отбора проб, в правильной последовательности. Оператору не придется открывать и закрывать клапаны вручную, что поможет обеспечить безопасность отбора проб. В подобную систему можно встроить функцию промывки, благодаря чему промывочная жидкость не сможет попасть в технологическую среду вследствие ошибки оператора.

Средства автоматизации. Средства автоматизации отбора проб повышают первоначальную стоимость системы, но снижают влияние человеческого фактора. Автоматический стенд может гарантировать, что дверца корпуса закрыта надлежащим образом, клапаны открыты верно и в правильном порядке, работа с продукцией и продувка осуществляются точно, и поддерживается соответствующее давление. Как правило, автоматизацию можно обеспечить, подключив стенд для отбора лабораторных проб к программируемому логическому контроллеру (ПЛК) или станционной системе управления. Обязательно ознакомьтесь с требованиями к работе в опасных зонах перед прокладкой кабелей.

Отбор проб призван придать уверенность в том, что вы предлагаете своим заказчикам высококачественную продукцию, соответствующую требованиям. Выбор удобных в применении пробоотборных систем с продуманной конструкцией и исполнение проверенных рекомендаций в масштабах всего предприятия позволят достичь этой цели.

Хотите узнать подробнее, как эффективнее организовать процесс отбора проб на вашем предприятии? Специалисты Swagelok помогут оценить текущие потребности в сфере отбора проб и выбрать подходящую именно вам систему.

Подробнее о решениях Swagelok для отбора лабораторных проб