4 области для проверки при измерении временной задержки в системах отбора проб

4 области для проверки при измерении временной задержки в системах отбора проб

Карим Махраз, менеджер по продукту

В системе отбора проб на анализаторе процессов всегда существует задержка между моментом взятия пробы и моментом получения показаний.

Временная задержка является кумулятивной и учитывает общее количество времени, которое требуется пробе для прохождения от крана в технологической линии до анализатора процесса, где и получаются результаты. Эта временная задержка может быть больше, чем вы думаете, и ее недооценка может привести к ухудшению управления процессом. Если вы предполагаете, что ваша временная задержка равна одной минуте, а на самом деле она составляет два часа, показания вашего анализатора могут больше не быть актуальными или нецелесообразными. Вы хотите свести к минимуму эту задержку, с общей целью одной минуты или меньше от крана до показания анализатора.

Вы найдете причины временной задержки во всей системе аналитического оборудования. Вот четыре основные области, которые следует изучить, чтобы начать уменьшать временную задержку вашей системы:

1. Задержка проверки
2. Задержка транспортировки проб (включая полевую станцию ​​и транспортные линии)
3. Задержка при обработке выборки (включая переключение потоков)
4. Задержка в анализаторе

1. Временная задержка в датчике

Избегайте слишком больших пробоотборных зондов. Зонд должен быть достаточно длинным, чтобы доходить до средней трети диаметра технологической линии, где поток движется быстрее всего и дает самую чистую и репрезентативную пробу. Он не должен быть длиннее или шире, чем необходимо, потому что чем больше объем зонда, тем больше задержка.

Расположение отвода в технологической трубе — еще один связанный с этим вопрос, который следует учитывать. Если вы разместите зонд рядом с секцией технологической трубы с низким расходом, вам придется ждать дольше, пока не проявятся какие-либо изменения в технологических химикатах. Например, новые молекулы, попадающие в резервуар или бочку большого объема, создают «смесительный объем», при этом как новые, так и старые молекулы появляются на выходе до тех пор, пока объем не будет полностью очищен. Чтобы уменьшить временную задержку, вы не должны размещать кран ниже смесительного объема. Вместо этого разместите отвод перед такими источниками задержек в процессе, включая бочки, резервуары, тупики и стоячие линии.

2. Задержка при транспортировке образца

• Расположения удаленных пробоотборников: Чем дальше должен пройти образец для анализа, тем больше задержка по времени. Расположите кран как можно ближе к анализатору. Для более длинных транспортных линий рассмотрите возможность использования быстрой петли для ускорения потока и предоставьте вашему анализатору более свежий образец.
• Длина и диаметр линии: Чем дальше должен перемещаться образец и чем больше внутренний объем транспортных линий, тем больше время задержки. Чтобы уменьшить эту задержку, рассчитайте и отрегулируйте длину и диаметр линии соответствующим образом, чтобы обеспечить точность.
• Низкое давление в линии транспортировки жидких проб: Для жидких проб расположение крана должно обеспечивать достаточное давление для доставки пробы по транспортным линиям или быстрой петле без насоса. Избегайте добавления дорогостоящих дополнительных переменных, таких как насос, поскольку они увеличивают временную задержку.
• Высокое давление в линии транспортировки проб газа: С газом, чем выше давление, тем медленнее поток. Чтобы ускорить поток и, следовательно, уменьшить задержку по времени, снизьте давление. Например, при половинном давлении вы получите вдвое меньшую задержку.

3. Временная задержка в системах кондиционирования проб

• Неочищенные тройники вызывают мертвые ноги: Мертвая ветвь представляет собой непродуваемый боковой объем, который позволяет молекулам диффундировать в проточную среду системы и выходить из нее. Любой тройник или крестовина в анализируемой пробоотборной линии является тупиком, если только все его порты не проточны. К общим мертвым ветвям относятся точки подключения манометров и датчиков температуры, продувочных и выпускных клапанов, калибровочных коллекторов и точек лабораторного отбора проб. Вам нужно будет очистить эти области перед выполнением анализа образцов, потому что период очистки способствует временной задержке. Перемещение мертвой части (например, манометра) иногда является самым простым решением.
• Адсорбция образцов на стенках пробирок и фильтрах: Когда образец касается стенок трубки или любой другой твердой поверхности, несколько его молекул прилипают к этой поверхности. При анализе частиц на миллион (ppm) потеря молекул из-за адсорбции (или увеличение из-за десорбции) может быть значительной. Однако потери статистически значимы только для проб газа. Беспокойство об адсорбции с жидким образцом возможно только в том случае, если вы измеряете менее 1 ppm. Для образцов газа установите достаточное время ожидания между переключением источников, чтобы позволить предыдущим молекулам газа очиститься.
• Большие объемы внутренних компонентов: Для обеспечения репрезентативности пробы и получения точных показаний анализатора необходимо продуть весь объем каждого устройства на пути потока. Если у вас есть устройство большого объема, такое как фильтр или коагулятор, выделите достаточно времени для его тщательной очистки. Общее руководство заключается в том, чтобы промыть устройство в три раза больше его объема. Минимизируйте размер этих компонентов, когда это возможно.

4. Временная задержка в анализаторе

• Время отклика прерывистого анализатора: Некоторым анализаторам требуется больше времени, чем другим, для выполнения анализа из-за процессов, происходящих внутри анализатора. Например, колориметру необходимо проявить измеренный цвет перед завершением анализа, а газовому хроматографу необходимо разделить измеряемые компоненты перед их анализом.
• Непрерывное время отклика анализатора: Некоторые анализаторы работают непрерывно, но даже они не дают мгновенного результата, поэтому всегда есть некоторая задержка.
• Время ответа системного оператора вручную: При ручном управлении процессом анализа проб обязательно учитывайте неизбежную временную задержку, возникающую до того, как оператор заметит и отреагирует на необходимые настройки системы.

Узнайте время задержки, чтобы обеспечить точные ответы системы

Важно понимать, сколько времени прошло между моментом, когда образец впервые взят из технологической линии на кране, когда образец достигает анализатора, и когда вы получаете свой результат. Неправильное предположение об этом интервале времени означает, что вы не понимаете взаимосвязь между тем, что находится в технологической линии, и аналитическим результатом. Понимание того, какие элементы вашей системы отбора проб подвержены задержке, описанные в этой статье (зонд, транспортировка пробы, подготовка пробы и анализатор), позволит сделать выводы о том, где в вашей системе возникает временная задержка, и улучшит общий контроль процесса.