: 8 распространенных ошибок, препятствующих получению точных данных при работе с технологическим анализатором

Пробоотборные системы: 8 распространенных ошибок, препятствующих получению точных данных при работе с технологическим анализатором

Тони Уотерс (Tony Waters), эксперт по пробоотборным системам, преподаватель

Пробоотборные системы относятся к самым сложным на производстве. В них присутствуют множество компонентов и процессов, которые должны работать вместе, чтобы выдать показания условий технологического потока. Эти показания должны быть одновременно точными и своевременными, поскольку они будут использоваться для достижения контрольных целей производства. При этом, инженеры и мастера на производстве знают, что пробоотборная система может «капризничать». Каждый элемент в системе потенциально может повлиять на точность технологического анализатора. Чтобы помочь вам улучшить достоверность показаний анализатора, эксплуатационные инженеры Swagelok определили восемь распространенных ошибок, влияющих на точность системы.

Влияние на точность анализатора

Конструктивные ошибки в пробоотборных системах могут угрожать чистоте проб, оказывая влияние на перечисленные ниже факторы:

• Репрезентативность:  Конструктивные недочеты могут привести к тому, что проба не даст точного представления о процессе и даже может непреднамеренно исказить химический состав технологической среды непредсказуемым образом. Для обеспечения соответствия измерения задачам контроля системе необходима репрезентативная проба.
• Своевременность: Если между отбором пробы и получением показателей анализатора пройдет много времени, производство рискует потерять продукцию или будет вынуждено проводить дорогостоящую переработку, чтобы исправить брак. Стандартное время реагирования в отрасли составляет одну минуту.
• Совместимость: Если температура, давление, расход и (или) агрегатное состояние не соответствуют требованиям технологического анализатора, проба может повредить анализатор или отрицательно повлиять на его точность. Кроме того, точные показания анализатора сигнализируют о потенциально опасных условиях работы, помогая поддерживать безопасность на производстве.

Выявление и решение распространенных ошибок

Ошибка 1: неправильный выбор места отбора пробы

При выборе места отбора пробы учитывайте ряд нюансов. Во-первых, избегайте задержки по времени. Если брать пробу на участке трубопровода с низким расходом, придется дольше ждать проявления изменений в составе химических веществ в показаниях. Значительной причиной задержки также являются емкости, где происходит смешивание, например низ колонны, цистерны или емкости. Кроме того, разработчик системы должен выбрать место, где проба будет хорошо перемешанной, например после участка принудительного турбулентного потока на выходе насоса, расходомера или отвода трубы.

Ошибка 2: неправильная постановка зонда

Длина зонда для отбора пробы должна быть достаточной, чтобы попасть в среднюю треть технологического трубопровода; так проба будет репрезентативной. Кроме того, вы получите более своевременный результат, если возьмете пробу ближе к центру технологического трубопровода, так как поток на этом участке более быстрый. Однако вы должны всегда рассчитывать максимальную допустимую длину зонда, чтобы предотвратить резонансные колебания. В ряде случаев достаточно погрузить зонд на глубину, равную 15 % диаметра трубы. Зонд не должен быть шире, чем необходимо, поскольку большой объем приводит к увеличению времени отбора пробы. При использовании только патрубка, без зонда, система, вероятно, получит гораздо больший объем, что приведет к значительной задержке по времени.

Ошибка 3: неправильная конструкция полевой станции

При отборе газовой пробы разработчик системы стремится максимально снизить давление (до 10–15 или даже 5 фунтов на кв. дюйм, ман., если позволяет конструкция системы). Газы под высоким давлением перемещаются медленнее, так как их молекулы плотно спрессованы. Это приводит к увеличению времени отбора пробы. Кроме того, низкое давление сокращает риск образования конденсата, которого нужно избегать, поскольку он несовместим с работой большинства газовых технологических анализаторов и нарушает репрезентативность пробы. Еще одна причина для поддержания низкого давления — безопасность операторов и технического персонала.

Установленный на полевой станции регулятор снижает давление в пробе, позволяя быстрее направить ее в анализатор.

Ошибка 4: неиспользование обводной линии

При испарении жидкой пробы пробоотборной системе может потребоваться обводная или перепускная линия, которая устанавливается выше испаряющего регулятора. В противном случае жидкий образец может течь слишком медленно, вызывая задержку по времени, поскольку малый объем жидкости образует большой объем газа. Без обводной линии перед регулятором может образоваться свыше 100 мл медленно текущей жидкости, что способно привести к многочасовой задержке.

Ошибка 5: тупики

Тупики нарушают репрезентативность пробы, так как сохраняют молекулы старой пробы и медленно выпускают их в новую пробу. Тупиком в линии движения пробы является любой тройник или крестовина с непроходными отверстиями. Также к тупикам относятся щупы или датчики, разгрузочные клапаны или точки отбора лабораторных проб. Вероятность того, что тупик приведет к искажению результата анализа, выше, если вы переходите от потока с низкой концентрацией к потоку с высокой концентрацией. Тупики также с большей вероятностью станут проблемой при низком расходе. Следует переместить или устранить тупики, расположенные на прямой линии, ведущей в анализатор.

Ошибка 6: перекрестное загрязнение потоков

Одного трехходового клапана недостаточно для обеспечения барьера между калибровочной средой и пробой. В такой конфигурации калибровочная среда может протечь через седло клапана и попасть в пробу, или, что более вероятно, проба из технологического потока может протечь в калибровочную среду. В любом случае проба будет испорчена. Поэтому лучше использовать узел двойного отсечения со сбросом, который позволит любой течи попадать из перекрытого отверстия в линии сброса или продувки, а не в пробу.

Ошибка 7: неправильная температура и давление

Следите за сменой фаз в пробах, чтобы избежать частичной смены фазы. Пробы со смешанной фазой нерепрезентативны и, вероятно, несовместимы с анализатором. Определить, что в пробе происходит смена фаз, несложно. Программное обеспечение может рассчитать фазовую диаграмму для химического состава вашей системы. Как правило, газовые пробы нужно поддерживать в условиях выше точки росы (чтобы избежать выпадения конденсата), а жидкие пробы — ниже точки начала кипения (чтобы избежать выпаривания более легких фракций). Если вы нагреваете линию, это нужно делать по всей ее длине, поскольку даже нескольких дюймов линии без нагрева достаточно, чтобы температура понизилась и выпал конденсат. Постарайтесь поддерживать газы при температуре приблизительно на 20 °C выше точки росы.

Ошибка 8: неправильная подготовка пробы

При использовании системы подготовки проб рекомендуется удалить из газовой пробы жидкости, поскольку они могут привести к повреждению технологического анализатора и исказить результат анализа. Крупные капли из газовой пробы можно удалить под действием гравитации (с помощью ловушки или фильтра) либо под действием инерции (с помощью кинетического сепаратора или циклона). Однако очень мелкие капли взвеси в аэрозольной форме требуют применения коалесцирующего фильтра. При этом следует понимать, что коалесцирующий фильтр бесполезен для больших капель. Кроме того, если расход слишком большой, мелкие капли будут просачиваться через элементы фильтра, а не выпадать, как задумано. И наконец, после пропускания через коалесцирующий фильтр проба будет насыщенной, близкой к точке росы и началу выпадения конденсата. Рекомендуется отдалить точку росы, подняв температуру или снизив давление. Вы можете стравить давление с помощью игольчатого клапана.

Чтобы получить более подробную информацию о выявлении и решении проблем с обеспечением точности технологического анализатора в пробоотборных системах, изучите практические курсы обучения компании Swagelok по работе с пробоотборными системами или обратитесь в региональный центр продаж и сервисного обслуживания Swagelok, чтобы приобрести книгу «Промышленные пробоотборные системы» (Industrial Sampling Systems), учебник, который положен в основу курсов обучения компании Swagelok.

ОБУЧЕНИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ПРОБООТБОРНЫХ СИСТЕМ