5 наиболее распространенных открытий, полученных при обучении систем Process Analyzer:ретроспектива за 50 лет

5 самых распространенных откровений, полученных при обучении систем Process Analyzer

Тони Уотерс, эксперт по системам отбора проб, инструктор

Система отбора проб с технологическим анализатором — одна из самых сложных систем на вашем предприятии. Мало того, что это сложно спроектировать, так еще и сложно работать с точностью. Если вы сделаете одну незначительную корректировку здесь, вам, возможно, придется внести существенную корректировку в другом месте. Неудивительно, что Swagelok получает так много хороших вопросов и внимательных стажеров во время наших учебных курсов по системам отбора проб для анализаторов процессов (PASS). За последние 50 лет, когда я преподавал, я наблюдал за студентами, переживающими множество прозрений. Вот пять самых ярких моментов, которые за многие годы испытали мои стажеры по работе с анализаторами процессов:

"Время задержки часто больше, чем я ожидал"

Большинство стажеров не задумываются о важности решения проблемы временной задержки в аналитической приборной системе и часто удивляются тому, как поздно поступают измерения некоторых анализаторов. Отраслевой стандарт составляет около одной минуты для времени отклика — от взятия образца до получения показаний. Этот короткий временной интервал обеспечивает показания условий процесса практически в режиме реального времени, что позволяет вам вносить немедленные коррективы и минимизировать потери продукта.

Однако в некоторых случаях время для получения показаний может быть значительным, даже если анализатор установлен всего в нескольких футах от технологического отвода. Эти задержки становятся проблемой, когда они превышают ожидания проектировщика системы отбора проб. Неточная оценка или неправильное предположение о временной задержке может привести к неадекватному управлению процессом.

Единственный способ уменьшить временную задержку — изменить дизайн вашей системы. Мы делаем практическое упражнение в наших учебных курсах по системам анализа процессов, в которых мы рассчитываем временную задержку в типичной системе отбора проб. В упражнении наш первоначальный проект имеет огромную задержку более чем на пять часов. Но после нескольких быстрых модификаций системы мы сократили эту задержку до отраслевого стандарта в одну минуту. Стажеры поражены этим процессом и возвращаются к своим объектам и внедряют.

"Мой образец может не соответствовать условиям процесса"

Временная задержка является такой важной проблемой, которую необходимо исправить, потому что она влияет на «репрезентативность» показаний вашего образца. Другими словами, он отражает, насколько репрезентативна проба жидкости в технологической линии на момент получения показаний анализатора. Например, система анализатора процессов с пятичасовой и более задержкой. Если показания будут отрицательными, системный оператор устранит проблему с качеством и будет считать, что проблема решена. Однако оператор вряд ли знает, что чтение было задержано более чем на пять часов. За это время через систему прошло много некачественной продукции, которая, возможно, уже была отправлена ​​покупателю.

Даже если вы берете правильную пробу и ограничиваете временную задержку, она все равно может стать нерепрезентативной из-за конструкции вашей системы отбора проб. Например, тупиковые участки или мертвые зоны в системе анализатора процессов могут улавливать старые образцы, которые могут просачиваться в новые, создавая смешанный образец, который не соответствует условиям процесса в реальном времени.

Ваш образец также может быть загрязнен из-за утечек — не утечек из самой системы отбора проб, а утечек в систему из окружающего воздуха. Например, кислород может просачиваться в систему, содержащую 100 процентов азота при давлении 100 фунтов на квадратный дюйм, потому что парциальное давление кислорода снаружи системы больше, чем его парциальное давление внутри системы. Утечку такого рода можно устранить, увеличив парциальное давление в системе отбора проб, чтобы избежать непреднамеренного загрязнения окружающего воздуха.

«Мне нужно уделять больше внимания моим коалесцерам»

На тренингах по подготовке проб большинство слушателей думают, что коагулятор — это устройство, используемое для отделения и удаления жидкостей из пробы газа. Хотя это отчасти верно, это убеждение верно только для жидкостей, взвешенных в аэрозольной форме. Аэрозоль присутствует во многих пробах газа, потому что ускорительные устройства, такие как циклоны или гравитационные сепараторы, не могут отделить капли жидкости. Коагулятор, установленный в системе отбора проб, позволяет маленьким каплям собираться и объединяться в большие капли, которые легче отделяются под действием силы тяжести.

Стажеры с удивлением узнают, что два условия обычно делают коагулятор неэффективным. Во-первых, свободная жидкость (т. е. жидкость, не являющаяся аэрозолем) будет течь прямо через коагулятор практически без разделения из-за большого размера капель жидкости. Во-вторых, когда скорость потока через коагулятор слишком высока, мелкие капли аэрозоля будут проталкиваться мимо элементов коагулятора и не будут удаляться с пути потока. Оба сценария увеличивают вероятность попадания капель аэрозоля в анализатор и снижают надежность ваших показаний, делая коагулятор бесполезным.

«Испарение жидкости может быть проблематичным»

Многие стажеры думают, что испарить жидкий образец легко, но многое может пойти не так. Цель состоит в том, чтобы мгновенно преобразовать жидкость в парообразное состояние, быстро снизив давление жидкости. Однако вместо того, чтобы превратить всю пробу в пар, вы можете непреднамеренно создать фракционированную пробу за счет комбинации испарения и выпаривания. После того, как образец фракционирован, он больше не пригоден для анализа.

В таком сценарии более легкие молекулы газа испаряются первыми и движутся вниз по потоку к анализатору, в то время как более тяжелые молекулы остаются в жидкой фазе. В результате проба, поступающая в анализатор, больше не соответствует продукту, взятому с технологической линии. Понимая, что происходит во время испарения, и узнавая больше об управлении испарением в аналитической системе, вы можете предотвратить это в будущем.

«Конденсация может быть сложной задачей, но исправить ее просто»

Конденсация, пожалуй, самая распространенная проблема, возникающая при работе с пробами газа. Стажеры удивляются, узнав, как быстро остывают газы (и как медленно остывают жидкости). Однако они также рады узнать, что легко предсказать, когда произойдет конденсация и какая температура требуется, чтобы ее предотвратить.

Рассмотрим систему, снижающую давление пробы газа в полевой станции, которая должна располагаться как можно ближе к крану. Помните, что почти все газы теряют тепло при падении давления (явление, известное как эффект Джоуля-Томсона). Если падение давления у вас незначительное, вы, вероятно, можете использовать простой регулятор давления, не опасаясь образования конденсата. Однако значительное падение давления газа вызовет конденсацию из-за значительных потерь тепла. Это еще более вероятно, когда температура газа близка к точке росы.

Проектирование системы отбора проб для технологических анализаторов — это путь открытий длиною в жизнь. Всегда есть что-то новое, чтобы выяснить. Имея 50-летний опыт работы с системами сэмплирования, я все еще учусь и даже время от времени достигаю своего собственного «ага». Обучение является ключом к совершенствованию ваших навыков и открытию того, что вам еще предстоит изучить. Даже когда вы находитесь в полевых условиях, вы, вероятно, испытаете некоторые собственные прозрения, которые могут привести к более точным и надежным показаниям системы анализатора процессов для всех.

Об авторе

Тони Уотерс — отраслевой эксперт и консультант Swagelok. Имея более чем 50-летний опыт работы с технологическими анализаторами и их системами отбора проб, он работал на инженерных и маркетинговых должностях у производителя анализаторов, конечного пользователя и системного интегратора. Он основал три компании для предоставления специализированных анализаторов в обрабатывающей промышленности и является экспертом в области применения технологических анализаторов на нефтеперерабатывающих и химических заводах.