Оптимизация отбора проб с предпроектированными модулями зонда, калибровки и переключения

Модули зондов отбора проб и другие способы упрощения отбора проб со стандартными подсистемами

<еm>Карим Махраз, менеджер по продуктам Swagelok, аналитическая инструментация

Стандартные предпроектированные подсистемы могут принести эффективность в операцию, упрощая дизайн систем отбора проб и контроля жидкостей. Использование стандартных систем имеет дополнительное преимущество значительного снижения затрат на установку, простоя и общего обслуживания, позволяя менеджерам заводов и объектов приобретать и собирать детали, обеспечивая согласованность между объектами — даже на разных континентах.

В конечном счете, менеджеры заводов и объектов экономят время, усилие и энергию, которые могут быть переориентированы на улучшение эффективности и снижение затрат в других областях завода.

Ниже приведены распространенные типы подсистем, которые могут улучшить производительность ваших систем отбора проб, и как каждая может работать для улучшения эффективности в вашей системе отбора проб.

Модули калибровки и переключения (CSM)

Основная функция CSM — кондиционирование и выбор процессных потоков или выбор потока калибровки для анализа. Минимум, каждая система должна иметь два входа — два входа процессного потока или один вход процессного потока и один вход потока калибровки. Система выбирает жидкость для анализа в ответ на пневматический сигнал давления от внешнего источника, обычно анализатора. Сигнал открывает один из модулей клапанов двойной блокировки и слива (DBB) селектора потока (SSV), соответствующий потоку, содержащему жидкость для анализа. Использование CSM, такого как предлагаемый Swagelok, предлагает несколько дополнительных преимуществ, включая:

• Разнообразие конфигураций кондиционирования пробы, доступных для удовлетворения требований приложения.
• Ручной вариант калибровки, позволяющий оператору калибровать анализатор в любое время.
• Цветокодированная идентификация потоков — входы процессного потока всегда синие, потоки калибровки оранжевые, байпас зеленый и выход белый.
• Интегрированная конструкция цикла потока для обеспечения согласованных времен доставки к анализатору по всем потокам и устранения любых мертвых зон или возможности перекрестного загрязнения потоков.
• Вентилируемый воздушный зазор, предотвращающий опасную возможность смешивания пневматического воздуха с системной жидкостью под давлением.
• Модульная конструкция, позволяющая легкое обслуживание. Индивидуальные компоненты могут быть удалены из сборки путем ослабления четырех винтов, доступных с верхней части панели. Нет риска случайной разборки всей единицы или нарушения других жидкостных соединений.
• Вариант байпаса, позволяющий высокий расход — и последующее сокращение задержки времени пробы — к CSM.

В зависимости от приложения, модуль быстрого цикла (объясненный подробнее ниже) может снабжать CSM потоком от байпас-фильтра быстрого цикла для улучшенного времени отклика к анализатору. CSM может включать дополнительные байпасы, которые могут быть возвращены в процессную линию — через быстрый цикл или отдельно — или отправлены в систему утилизации. Количество входов будет определяться количеством проб и линий калибровки, отправляемых к одному анализатору.

Модули зондов отбора проб (SPM)

Использование модулей зондов отбора проб в сочетании с клапанами зондов отбора проб (SPV) может улучшить безопасность, а также чистоту и своевременность пробы. Зонд обеспечивает более быстрый ответ анализатора за счет уменьшения объема системы отбора проб. Объем сопла может быть значительным, увеличивая требуемый объем продувки всей системы отбора проб. Также зонд позволяет извлекать пробу из центра процессной трубы, что устраняет извлечение осадка вдоль стенок трубы. Кроме того, использование срезов под углом 45° от зонда значительно уменьшает количество частиц, извлекаемых в систему отбора проб. Обе функции помогают гарантировать, что зонд извлекает репрезентативную пробу из процесса.

По этим причинам рекомендуется использовать зонд в трубах диаметром более 2 дюймов (50 мм). Это особенно критично для труб диаметром более 4 дюймов (100 мм). Конструкции зондов могут варьироваться по длине, диаметру, толщине стенки и материалам конструкции. Эти параметры влияют на прочность зонда, фильтрующую способность и внутреннюю скорость потока. Толще, более крупные сваренные зонды выдерживают больше воздействия от высоких процессных потоков, но предлагают более низкие скорости потока через больший внутренний диаметр. Однако эта более низкая скорость потока позволяет большему количеству частиц выпадать из зонда вместо продолжения в систему отбора проб. Меньшие втягивающиеся зонды не так прочны, как сваренные зонды, но их меньший внутренний объем обеспечивает более быстрые скорости потока к анализатору. Узнайте больше о модулях зондов отбора проб Swagelok здесь.

Модули быстрого цикла (FLM)

Модули быстрого цикла спроектированы для обработки высоких потоков в линиях транспорта пробы для сокращения задержек времени для онлайн систем анализаторов. Расположенные у укрытия анализатора и предлагающие байпас, модуль быстрого цикла (FLM) может изолировать систему отбора проб и ввести газа для очистки системы. FLM от Swagelok извлекает пробу через фильтр, используя высокий расход байпаса для поддержания чистоты фильтрующего элемента.

Быстрый цикл нуждается в двух процессных отводах: один для подачи пробы и один для возврата пробы. Чтобы избежать стоимости насоса для пробы и улучшить надежность системы отбора проб, выберите точку возврата, которая имеет более низкое давление, чем отвод подачи. Выбирайте местоположения процессных отводов максимально близко к анализатору. Если проба содержит конденсирующийся газ, нагрейте линии быстрого цикла и FLM выше температуры точки росы пробы при процессном давлении. Жидкая проба потребует нагрева только если необходимо предотвратить замерзание.

Модули полевых станций (FSM)

Модуль полевой станции (FSM) снижает давление процессного газа перед транспортировкой его к анализатору. Транспортировка газовой пробы при низком давлении предлагает три главных преимущества:

• Более быстрое время отклика анализатора: В высоконапорной линии с нисходящим контролем потока молекулы газа более плотно заполнены, что создает более низкую скорость потока и более длительные времена продувки. Снижение давления газовой пробы означает меньше молекул в линии транспорта пробы и компонентах кондиционирования пробы; поэтому легче промыть систему, и анализатор может быстрее реагировать на процессные изменения. Количество газа, удерживаемого в транспортной линии, пропорционально его абсолютному давлению. При половине абсолютного давления в линии в два раза меньше молекул газа, поэтому — при прочих равных — требуется половина времени для достижения свежей пробы анализатором. Обычно FSM используется, когда процессное давление 3 бар (manometric) (43.5 psig) или выше.
• Меньше конденсации: Относительная влажность газа прямо пропорциональна парциальному давлению водяного пара в смеси. Относительная влажность (или насыщение) 100% представляет максимальное парциальное давление водяного пара, возможное при рабочей температуре. Поэтому, если водяной пар в любой газовой смеси достигает 100% своего предела насыщения, водяной пар начнет конденсироваться в линии транспорта пробы. Чтобы избежать конденсации в газовом отборе проб, FSM снижает парциальное давление каждого газа в пробной смеси. Один способ снизить парциальное давление каждого газа — снизить общее системное давление; парциальное давление каждого газа снижается пропорционально изменению общего давления. Например, если абсолютное давление пробы урезается пополам, парциальное давление каждого газа в смеси также урезается пополам, что приводит к половине водяного насыщения в пробе. Использование FSM значительно снижает шанс образования конденсата в линии транспорта пробы.
• Более безопасная среда: Если система скомпрометирована, прессурный газ расширится до атмосферного давления быстро и может вызвать повреждение системы или личную травму. Объемный коэффициент расширения прямо пропорционален уменьшению абсолютного давления. В высоконапорных системах без модулей полевых станций расширение может быть настолько велико, что результат взрывоопасен по природе. Установка FSM в точке отбора пробы означает, что меньший участок системы отбора проб подвергается высокому давлению, в результате чего общая среда безопаснее.

Распределительные головки жидкостей (FDH)

Распределительные головки жидкостей — распространенные сборочные компоненты, используемые в различных газовых и жидкостных приложениях. FDH обеспечивает путь потока, позволяя множественные выходы, действуя примерно как большой ответвительный фитинг. Распределительная головка жидкости характеризуется входом на одном конце и сливом на другом конце с множественными выходами по бокам. Типичные распределительные головки жидкостей изготавливаются из куска трубы или бруска и имеют сваренные или резьбовые концовки.

Как распределительный коллектор или заголовок, FDH соединяет несколько пользователей с источником коммунальной жидкости. Типичные приложения включают:

• Охлаждающая вода
• Пар
• Сжатый воздух
• Заводской азот

В типичном доме анализатора, например, один FDH — это заголовок инструментального воздуха, другой FDH — заголовок заводского азота, и еще один FDH — заголовок НД пара. Если нужно, множественные подсистемы FDH могут быть скручены вместе, концом к концу, для более длинных прогонов заголовков.

Типично, FDH имеет основной клапан изоляции и несколько выходов — каждый со своим клапаном изоляции. Для потенциально влажных газов, таких как сжатый воздух или пар, лучше устанавливать FDH вертикально с сливным клапаном внизу. Для жидкостного сервиса лучше устанавливать FDH вертикально с подачей внизу и верхним клапаном, действующим как вентиль для удаления запертого воздуха или допуска воздуха для слива FDH во время обслуживания.

Для запросов или дополнительной информации о стандартных предпроектированных подсистемах Swagelok или других службах оценки и консультирования жидкостей, обратитесь в ваш локальный центр продаж и сервиса.