4 ключевые области для оценки точного измерения временной задержки в системах пробоотбора

4 области для проверки при измерении временной задержки в системах пробоотбора

<еm>Карим Махраз, менеджер продукта

В системе пробоотбора процессного анализатора всегда есть задержка между моментом, когда вы забираете пробу, и временем, когда вы получаете показание.

Временная задержка кумулятивна, учитывая общее количество времени, которое требуется пробе для перемещения от крана в процессной линии к процессному анализатору — где получаются результаты. Эта временная задержка может быть длиннее, чем вы думаете, и недооценка ее может привести к неполноценному процессному контролю. Если вы предполагаете, что ваша временная задержка равна одной минуте, но на самом деле это два часа, ваши показания анализатора могут больше не быть актуальными или целенаправленными. Вы хотите минимизировать эту задержку, с общей целью одной минуты или меньше от крана до показания анализатора.

Вы найдете причины временной задержки по всей вашей аналитической приборостроительной системе. Вот четыре основные области для изучения, чтобы начать снижение временной задержки вашей системы:

1. Задержка в пробонбирателе
2. Задержка в транспорте пробы (включая полевую станцию и транспортные линии)
3. Задержка в подготовке пробы (включая переключение потоков)
4. Задержка в анализаторе

1. Временная задержка в пробонбирателе

Избегайте излишне больших пробонбирателей. Пробонбиратель должен быть достаточно длинным, чтобы достичь средней трети диаметра процессной линии, где поток движется быстрее всего и обеспечивает чистейшую, наиболее репрезентативную пробу. Он не должен быть ни длиннее, ни шире необходимого, потому что чем больше объем пробонбирателя, тем больше задержка.

Расположение крана в процессной трубе — другая связанная проблема для рассмотрения. Если вы размещаете пробонбиратель рядом с низкоскоростным участком процессной трубы, вам придется ждать дольше, пока любые изменения в процессных химикатах проявятся. Например, новые молекулы, входящие в большой бак или цистерну, создадут «объем смешивания», с новыми и старыми молекулами, появляющимися на выходе до полного продувки объема. Чтобы снизить временную задержку, вы не должны размещать кран вниз по течению от объема смешивания. Вместо этого позиционируйте кран вверх по течению от таких источников внутрипроцессной задержки, включая баки, цистерны, мертвые участки и стагнационные линии.

2. Временная задержка в транспорте пробы

• Удаленные расположения крана для пробы: Чем дальше проба должна путешествовать для анализа, тем длиннее временная задержка. Разместите кран максимально близко к анализатору. Для более длинных транспортных линий рассмотрите использование быстрого контура для ускорения потока и предоставления вашему анализатору более свежей пробы.
• Длина и диаметр линии: Чем дальше проба должна двигаться и чем больше внутренний объем транспортных линий, тем длиннее временная задержка. Чтобы снизить эту задержку, рассчитайте и скорректируйте длину и диаметр линии соответствующим образом для обеспечения точности.
• Низкое давление в транспортной линии жидкостной пробы: Для жидкостных проб расположение крана должно обеспечивать достаточное давление для доставки пробы через транспортные линии или быстрый контур без насоса. Избегайте добавления дорогих дополнительных переменных, таких как насос, так как они увеличивают временную задержку.
• Высокое давление в транспортной линии газовой пробы: С газом, чем выше давление, тем медленнее поток. Чтобы ускорить поток — и поэтому снизить временную задержку — снизьте давление. Например, при половине давления вы получите половину временной задержки.

3. Временная задержка в системах подготовки пробы

• Непродувленные тройники, вызывающие мертвые участки: Мертвый участок — это непродувленный боковой объем, позволяющий молекулам диффундировать внутрь и наружу текущей системной среды. Любой тройник или крестовина в анализируемой линий пробы — это мертвый участок, если не все его порты текут. Общие мертвые участки включают точки подключения для манометров и датчиков температуры, продувочные и дренажные клапаны, калибровочные коллекторы и лабораторные точки пробоотбора. Вам нужно будет продуть эти области перед выполнением анализа проб, потому что период продувки способствует временной задержке. Перемещение мертвого участка (например, манометра) иногда самое простое решение.
• Адсорбция проб на стенках трубок и фильтрах: Когда проба касается стенок трубок или любой другой твердой поверхности, несколько ее молекул прилипают к этой поверхности. В анализе частей на миллион (ppm) потеря молекул из-за адсорбции (или приобретение от десорбции) может быть значительной. Потеря статистически значима только с газовыми пробами. Беспокойтесь об адсорбции с жидкостной пробой только когда вы измеряете менее 1 ppm. Для газовых проб заложите достаточное время ожидания между переключением источников, чтобы позволить предыдущим газовым молекулам очиститься.
• Высокие внутренние объемы компонентов: Чтобы обеспечить репрезентативную пробу — и получить точные показания анализатора — весь объем каждого устройства в потоковом пути должен быть продуты. Если у вас есть большой объем устройства, такой как фильтр или коалесцер, разрешите достаточно времени для его тщательного продувки. Общее руководство — промыть устройство тремя его объемами. Минимизируйте размер этих компонентов, когда возможно.

4. Временная задержка в анализаторе

• Дискретные времена отклика анализатора: Определенные анализаторы занимают больше времени, чем другие, для выполнения своих анализов из-за процессов, происходящих внутри анализатора. Например, колориметру нужно развить свой измеренный цвет перед завершением анализа, а газовому хроматографу нужно разделить свои измеренные компоненты перед их анализом.
• Непрерывные времена отклика анализатора: Некоторые анализаторы работают непрерывно, но даже эти не предоставляют мгновенный результат, поэтому всегда есть некоторая задержка.
• Времена отклика оператора ручной системы: При ручном управлении процессом анализа пробы обязательно учитывайте неизбежную временную задержку, которая происходит до того, как оператор замечает и реагирует на необходимые системные корректировки.

Знайте свою временную задержку для обеспечения точных системных ответов

Важно распознать, сколько времени прошло между моментом, когда проба впервые забирается из процессной линии на кран, до момента, когда проба достигает анализатора, до момента, когда вы получаете свой результат. Неправильное предположение об этом временном интервале означает, что вы не понимаете отношения между тем, что в процессной линии, и аналитическим результатом. Понимание элементов вашей системы пробоотбора, восприимчивых к задержке, обсужденных в этой статье (пробонбиратель, транспорт пробы, подготовка пробы и анализатор) приведет к выводам относительно того, где временная задержка происходит внутри вашей системы и улучшит общий процессный контроль.