Een bemonsteringssysteem voor procesanalysatoren is een van de meest uitdagende systemen in uw fabriek. Het is niet alleen een uitdaging om te ontwerpen, maar ook om het nauwkeurig te bedienen. Als u hier een kleine aanpassing maakt, kan het zijn dat u elders een grote aanpassing moet doen. Het is geen wonder dat Swagelok zoveel goede vragen en aandachtige cursisten krijgt tijdens onze PASS-trainingen (Process Analyzer sampling system). "In de afgelopen 50 jaar dat ik les heb gegeven, heb ik gezien dat studenten veel nieuwe feiten hebben ervaren. Hier zijn de top vijf "aha" momenten van mijn proces analyse systeem cursisten door de jaren heen", aldus Tony Waters:
"Tijdvertraging is vaak langer dan ik had verwacht"
De meeste cursisten denken niet na over het belang van tijdvertraging in een analytisch instrumentatiesysteem en zijn vaak verbaasd over hoe laat sommige analysatormetingen worden ontvangen. De industrienorm is ongeveer één minuut voor de reactietijd - van het nemen van een monster tot het verkrijgen van een meting. Dit korte tijdsbestek levert bijna real-time metingen van procescondities op, zodat u direct aanpassingen kunt doen en verspilling van product tot een minimum kunt beperken.
In sommige gevallen kan het verkrijgen van een meting echter veel tijd in beslag nemen, zelfs als de analysator op slechts een paar meter afstand van de proceskraan is gemonteerd. Deze vertragingen worden een probleem als ze de verwachtingen van de ontwerper van het bemonsteringssysteem overschrijden. Een onnauwkeurige schatting of verkeerde aanname van de tijdvertraging kan resulteren in inadequate procesbeheersing.
De enige manier om de tijdvertraging te verminderen is door het systeemontwerp aan te passen. In onze trainingen over proces analyse systemen doen we een praktische oefening waarin we de tijdvertraging in een typisch bemonsteringssysteem berekenen. In de oefening heeft ons oorspronkelijke ontwerp een enorme vertraging van meer dan vijf uur. Maar na enkele snelle systeemaanpassingen brengen we die vertraging terug tot de industriestandaard van één minuut. De cursisten staan versteld van dit proces en gaan terug naar hun eigen faciliteiten om het te implementeren.
"Mijn monster is misschien niet representatief voor de procesomstandigheden"
Tijdvertraging is zo'n belangrijk punt om te corrigeren omdat het de "representativiteit" van uw monsteraflezing beïnvloedt. Met andere woorden, het geeft aan hoe representatief het monster is voor de vloeistof in de proceslijn op het moment dat u de meting van uw analyser krijgt. Bijvoorbeeld een proces analyse systeem met een vertraging van vijf uur of meer. Bij een negatieve meting zal de operator van het systeem het kwaliteitsprobleem corrigeren en denken dat het probleem is opgelost. De operator is zich er waarschijnlijk echter niet van bewust dat de meting meer dan vijf uur vertraagd was. In die tijd is er een heleboel inferieur product door het systeem gegaan en mogelijk al naar een klant verzonden.
Zelfs als u een goed monster neemt en de vertraging beperkt, kan het nog steeds niet representatief zijn door het ontwerp van uw bemonsteringssysteem. Bijvoorbeeld, dode hoeken of dode ruimtes in het procesanalysesysteem kunnen oude monsters opvangen die in het nieuwe kunnen uitlopen, waardoor een gemengd monster ontstaat dat niet overeenkomt met real-time procescondities.
Uw monster kan ook vervuild raken door lekken - geen lekken uit het monsternamesysteem zelf, maar lekken in het systeem vanuit de omgevingslucht. Er kan bijvoorbeeld zuurstof lekken in een systeem dat 100 procent stikstof bevat bij 6,8 bar / 100 psia omdat de partiële druk van zuurstof buiten het systeem groter is dan de partiële druk binnen het systeem. Dit soort lekkage kan worden opgelost door de partiële druk van het monsternamesysteem te verhogen om onbedoelde verontreiniging van de omgevingslucht te voorkomen.
"Ik moet meer aandacht besteden aan mijn coalescers"
Bij trainingen in het conditioneren van monsters denken de meeste deelnemers dat een coalescer een apparaat is dat wordt gebruikt om vloeistoffen te scheiden en te verwijderen uit een gasmonster. Hoewel dit gedeeltelijk waar is, klopt deze overtuiging alleen voor vloeistoffen die in aerosolvorm zweven. Aerosol is aanwezig in veel gasmonsters omdat versnellingsapparaten zoals cyclonen of zwaartekrachtscheiders niet in staat zijn om vloeistofdruppels te scheiden. Een coalescer in het monsternamesysteem zorgt ervoor dat de kleine druppels samenkomen en zich combineren tot grote druppels die gemakkelijker door de zwaartekracht gescheiden kunnen worden.
Cursisten zijn verrast als ze leren dat er twee omstandigheden zijn waardoor een coalescer meestal niet werkt. Ten eerste zal vrije vloeistof (d.w.z. vloeistof die geen aërosol is) dwars door een coalescer stromen met nauwelijks afscheiding vanwege de enorme omvang van de vloeistofdruppels. Ten tweede, als de stroomsnelheid door een coalescer te hoog is, worden de fijne aerosoldruppeltjes langs de coalescerelementen geduwd en worden ze niet uit het stromingstraject verwijderd. Beide scenario's verhogen de kans dat aërosoldruppeltjes de analysator bereiken en de betrouwbaarheid van uw metingen verminderen, waardoor de coalescer onbruikbaar wordt.
"Het verdampen van een vloeistof kan problematisch zijn"
Veel cursisten denken dat het verdampen van een vloeibaar monster eenvoudig is, maar er kan veel misgaan. Het doel is om de vloeistof onmiddellijk om te zetten in een damptoestand door de druk van de vloeistof snel te laten zakken. In plaats van het hele monster in damp om te zetten, kun je echter onbedoeld een gefractioneerd monster creëren door een combinatie van verdamping en verdamping. Als een monster eenmaal gefractioneerd is, is het niet langer geschikt voor analyse.
In zo'n scenario verdampen de lichtere gasmoleculen als eerste en verplaatsen ze zich stroomafwaarts naar de analysator, terwijl de zwaardere moleculen achterblijven in de vloeibare fase. Als gevolg hiervan is het monster dat de analysator bereikt niet langer een accurate weergave van het product dat uit de proceslijn komt. Door te begrijpen wat er gebeurt tijdens verdamping en meer te leren over het beheren van verdamping in een analysesysteem, kunt u dit in de toekomst voorkomen.
"Condensatie kan lastig zijn, maar oplossen is eenvoudig"
Condensatie is misschien wel het meest voorkomende probleem met gasmonsters. Cursisten zijn verrast als ze leren hoe snel gassen afkoelen (en hoe langzaam vloeistoffen afkoelen). Ze zijn echter ook blij om te leren dat het eenvoudig is om te voorspellen wanneer condensatie zal optreden en welke temperatuur nodig is om dit te voorkomen.
Denk aan een systeem dat de druk van een gasmonster in een veldstation verlaagt en dat zo dicht mogelijk bij de kraan moet worden geplaatst. Onthoud dat bijna alle gassen warmte verliezen tijdens een drukdaling (een fenomeen dat bekend staat als het Joule-Thomson-effect). Als je drukdaling minuscuul is, kun je waarschijnlijk een eenvoudige drukverminderende regelaar gebruiken zonder je zorgen te maken dat er condensatie ontstaat. Een aanzienlijke gasdrukverlaging zal echter condensatie veroorzaken vanwege het aanzienlijke warmteverlies. Dit is nog waarschijnlijker als het gas dicht bij zijn dauwpunttemperatuur is.
"Het ontwerpen van bemonsteringssystemen voor procesanalysatoren is een levenslange ontdekkingsreis. Er valt altijd wel iets nieuws uit te zoeken. Na 50 jaar ervaring met monstername-systemen leer ik zelf nog steeds bij - en af en toe heb ik zelf ook een "aha" moment. Training is de sleutel tot het verbeteren van je vaardigheden en ontdekken wat je nog moet leren. Zelfs als je in het veld bent, zul je waarschijnlijk zelf zulke momenten ervaren die kunnen leiden tot nauwkeurigere en betrouwbaardere aflezingen van proces analyse systemen voor iedereen."
