Пробоотборный зонд, модули калибровки и переключения для упрощения отбора проб

Модули пробоотборников и другие способы упростить отбор проб с помощью стандартных подсистем

Карим Махраз, менеджер по продукции Swagelok, аналитическое оборудование

Стандартные готовые подсистемы могут повысить эффективность работы за счет упрощения конструкции систем отбора проб и контроля жидкостей. Использование стандартных систем имеет дополнительное преимущество, заключающееся в значительном снижении затрат на установку, время простоя и общее техническое обслуживание, что позволяет руководителям заводов и объектов приобретать и собирать детали, обеспечивая при этом согласованность на всех объектах — даже на разных континентах.

В конечном итоге руководители заводов и объектов экономят время, усилия и энергию, которые можно перенаправить на повышение эффективности и снижение затрат в других областях предприятия.

Ниже приведены распространенные типы подсистем, которые могут повысить производительность ваших систем отбора проб, и то, как каждая из них может работать для повышения эффективности вашей системы отбора проб.

Модули калибровки и переключения (CSM)

Основная функция CSM состоит в том, чтобы кондиционировать и выбирать технологические потоки или выбирать калибровочный поток для анализа. Как минимум, каждая система должна иметь два впускных отверстия — два впускных отверстия для технологического потока или одно впускное отверстие для технологического потока и одно впускное отверстие для калибровочного потока. Система выбирает жидкость для анализа в ответ на пневматический сигнал давления от внешнего источника, обычно анализатора. Сигнал открывает один из модулей двойного запорно-спускного клапана селекторных клапанов потока (SSV), соответствующий потоку, содержащему анализируемую жидкость. Использование CSM, подобного предложенному Swagelok, дает несколько дополнительных преимуществ, в том числе:

• Доступно множество конфигураций кондиционирования проб, отвечающих требованиям приложений.
• Вариант ручной калибровки, который позволяет оператору калибровать анализатор в любое время.
• Идентификация потоков с цветовой кодировкой:впускные отверстия технологических потоков всегда будут синими, калибровочные потоки оранжевыми, байпасные — зелеными, а выходные — белыми.
• Конструкция интегрированного контура потока обеспечивает постоянное время доставки к анализатору для всех потоков и устраняет любые тупиковые ситуации или возможность перекрестного загрязнения.
• Вентиляционный воздушный зазор, предотвращающий опасную возможность пневматического смешивания воздуха с жидкостью системы под давлением.
• Модульная конструкция упрощает техническое обслуживание. Отдельные компоненты можно удалить из сборки, ослабив четыре винта, доступных сверху панели. Нет риска случайной разборки всего блока или нарушения других гидравлических соединений.
• Опция байпаса, которая обеспечивает высокий поток и последующую меньшую задержку времени выборки для CSM.

В зависимости от применения модуль быстрого контура (более подробно описанный ниже) может снабжать CSM потоком от байпасного фильтра быстрого контура для улучшения времени отклика на анализатор. CSM может включать в себя дополнительные байпасы, которые могут быть возвращены в технологическую линию — через быстрый контур или отдельно — или отправлены в систему утилизации. Количество входов будет определяться количеством проб и калибровочных линий, отправляемых на один анализатор.

Модули пробных зондов (SPM)

Использование модулей пробоотборных зондов в сочетании с клапанами пробоотборных зондов (SPV) может повысить безопасность, а также чистоту и своевременность проб. Зонд обеспечивает более быструю реакцию анализатора за счет уменьшения объема системы проб. Объем сопла может быть значительным, увеличивая требуемый объем продувки всей системы отбора проб. Также зонд позволяет извлекать пробу из центра технологической трубы, что исключает извлечение шлама по стенкам трубы. Кроме того, использование срезов зонда под углом 45° значительно снижает количество частиц, извлекаемых в систему отбора проб. Обе функции помогают гарантировать, что зонд извлечет репрезентативную пробу из процесса.

По этим причинам рекомендуется использовать датчик в трубах диаметром более 2 дюймов (50 мм). Это особенно важно для труб диаметром более 4 дюймов (100 мм). Конструкции зондов могут различаться по длине, диаметру, толщине стенки и материалам конструкции. Эти параметры влияют на прочность зонда, фильтрующую способность и скорость внутреннего потока. Более толстые и большие сварные зонды выдерживают большее воздействие высоких технологических потоков, но обеспечивают меньшую скорость потока благодаря большему внутреннему диаметру. Однако эта более низкая скорость потока позволяет большему количеству частиц выпадать из зонда, а не попадать в систему проб. Меньшие выдвижные зонды не так прочны, как сварные зонды, но их меньший внутренний объем обеспечивает более высокую скорость потока к анализатору. Узнайте больше о модулях пробоотборных зондов Swagelok здесь.

Модули быстрого цикла (FLM)

Модули с быстрым циклом предназначены для работы с большими потоками в линиях транспортировки проб, чтобы сократить временные задержки для онлайн-анализаторов. Расположенный в укрытии анализатора и предлагающий байпас, модуль быстрой петли (FLM) может изолировать систему отбора проб и подавать продувочный газ для очистки системы. FLM от Swagelok извлекает пробу через фильтр, используя высокую скорость потока байпаса для поддержания чистоты фильтрующего элемента.

Для быстрой петли требуется два технологических ответвления:одно для подачи пробы и одно для возврата пробы. Чтобы избежать затрат на пробоотборный насос и повысить надежность системы отбора проб, выберите точку возврата с более низким давлением, чем кран подачи. Выберите место отвода технологического процесса как можно ближе к анализатору. Если проба содержит конденсирующийся газ, нагрейте линии быстрого контура и FLM выше температуры точки росы пробы при технологическом давлении. Жидкий образец необходимо нагревать только в том случае, если это необходимо для предотвращения замерзания.

Модули полевых станций (FSM)

Модуль полевой станции (FSM) снижает давление технологического газа перед его транспортировкой к анализатору. Транспортировка пробы газа при низком давлении дает три основных преимущества:

• Более быстрое время отклика анализатора: В линии высокого давления с регулированием потока ниже по потоку молекулы газа более плотно заселены, что создает более низкую скорость потока и более длительное время продувки. Снижение давления пробы газа означает меньшее количество молекул в линии транспортировки пробы и в компонентах кондиционирования пробы; следовательно, проще очистить систему, и анализатор может быстрее реагировать на изменения процесса. Количество газа, удерживаемого в транспортной магистрали, пропорционально его абсолютному давлению. При половинном абсолютном давлении молекул газа в линии вдвое меньше, поэтому при прочих равных условиях свежей пробе требуется вдвое меньше времени, чтобы достичь анализатора. Как правило, FSM используется, когда технологическое давление составляет 3 бар (манометрическое) (43,5 фунта на кв. дюйм изб.) или выше.
• Меньше конденсата: Относительная влажность газа прямо пропорциональна парциальному давлению водяного пара в смеси. Относительная влажность (или насыщение) 100% представляет собой максимально возможное парциальное давление водяного пара при рабочей температуре. Следовательно, если водяной пар в какой-либо газовой смеси достигает 100 % своего предела насыщения, водяной пар начинает конденсироваться в линии транспортировки пробы. Чтобы избежать конденсации при отборе проб газа, FSM снижает парциальное давление каждого газа в пробе смеси. Одним из способов снижения парциального давления каждого газа является снижение общего давления в системе; парциальное давление каждого газа падает пропорционально общему изменению давления. Например, если абсолютное давление образца уменьшается вдвое, парциальное давление каждого газа в смеси также уменьшается вдвое, что приводит к половине водонасыщенности образца. Использование FSM значительно снижает вероятность образования конденсата в линии транспортировки проб.
• Более безопасная среда: Если система повреждена, сжатый газ быстро расширится до атмосферного давления и может привести к повреждению системы или травмам. Коэффициент объемного расширения прямо пропорционален уменьшению абсолютного давления. В системах высокого давления без модулей полевых станций расширение может быть настолько большим, что результат будет взрывоопасным. Установка FSM в точке отбора проб означает, что меньшая часть системы отбора проб подвергается воздействию высокого давления, что обеспечивает более безопасную общую среду.

Коллекторы распределения жидкости (FDH)

Коллекторы распределения жидкости представляют собой обычные компоненты, используемые в различных газовых и жидкостных системах. FDH обеспечивает путь потока, допуская несколько выпускных отверстий, действуя во многом как фитинг большого ответвления. Коллектор распределения жидкости характеризуется входом на одном конце и сливом на другом конце с несколькими выходами по бокам. Типичные коллекторы для распределения жидкости изготавливаются из куска трубы или стержня и имеют сварные или резьбовые торцевые соединения.

В качестве распределительного коллектора или коллектора FDH соединяет нескольких пользователей с источником технической жидкости. Типичные области применения включают:

• Охлаждающая вода
• Пар
• Сжатый воздух
• Азот для растений

Например, в типичном помещении анализатора один FDH является коллектором воздуха КИПиА, другой FDH — коллектором заводского азота, а еще один FDH — коллектором пара низкого давления. При необходимости несколько подсистем FDH можно соединить встык, чтобы увеличить длину жатки.

Как правило, FDH имеет главный запорный клапан и несколько выходов, каждый со своим запорным клапаном. Для потенциально влажных газов, таких как сжатый воздух или пар, лучше всего устанавливать FDH вертикально с дренажным клапаном внизу. Для работы с жидкостью лучше всего устанавливать FDH вертикально, чтобы подача входила снизу, а верхний клапан служил вентиляционным отверстием для удаления скопившегося воздуха или пропуска воздуха для слива FDH во время технического обслуживания.

Если у вас есть вопросы или дополнительная информация о стандартных предварительно спроектированных подсистемах Swagelok или о других услугах по оценке жидкостей и консультационных услугах, обратитесь в местный центр продаж и обслуживания.