Een introductie van monstername-systemen

Monsters nemen...

...ook bekend als steekproeven, laboratoriumbemonstering, veldbemonstering, of soms gewoon bemonstering - omvat het verzamelen van een gas- of vloeistofmonster in een pijpleiding, tank of systeem. Het monster wordt vervolgens geanalyseerd om operators te helpen de procesomstandigheden te valideren, producten te evalueren op milieu-emissies volgens plaatselijke voorschriften en te bepalen of het product voldoet aan de specificaties van de klant.

Belangrijk is dat grabsampling een proces is dat moet worden uitgevoerd volgens vastgestelde richtlijnen en met betrouwbare apparatuur. Als het verkeerd wordt uitgevoerd, kan de integriteit van het monster worden aangetast, waardoor operators een onnauwkeurige analyse van hun processen krijgen. Dit kan de besluitvorming negatief beïnvloeden. In dit artikel worden de "best practices" voor grabsamplingsystemen beschreven voor zowel gasvormige als vloeibare vloeistoffen, de kenmerken van goed ontworpen en eenvoudig te bedienen bemonsteringssystemen en hoe op betrouwbare wijze de nauwkeurigheid van grabsample bemonstering kan worden bereikt.

Een introductie van bemonsteringssystemen

Met het blote oog is de werking van een industrieel gas- of vloeistofsysteem niet altijd eenvoudig te zien. Daarom worden bemonsteringsmethoden al geruime tijd gebruikt om operators een nauwkeurig beeld te geven van de procesomstandigheden en de media.

Monstername houdt in dat er een monster wordt genomen uit een gas- of vloeistofsysteem voor analyse in een laboratorium op afstand. Bemonsteringspanelen kunnen strategisch worden geplaatst op verschillende locaties binnen een installatie, zoals bij opslagcontainers, langs lange transportleidingen, op procesleidingen, bij fakkels en andere plekken waar gas of vloeistof moet worden verzameld voor analyse. Hoewel online analyzers steeds meer in trek zijn vanwege hun vermogen om procesvloeistoffen in realtime te analyseren, biedt de traditionele monstername nog steeds aanzienlijke voordelen.

Over het algemeen zijn grabsamplessystemen:

• Voordeliger dan online analyzers
• Gemakkelijker te installeren en te onderhouden dan analyzers, die ondergebracht moeten worden in analyzerbehuizingen
• Eenvoudig dichter bij proceslijnen te installeren
• In staat om alle monsteranalyses in een gecentraliseerd laboratorium uit te voeren
• Nuttig voor het valideren van de resultaten van een online analysator

Door grabsampling toe te passen, krijgt u inzicht in de feitelijke procesomstandigheden en beschikt u over de benodigde informatie om indien nodig aanpassingen te maken. De vraag is: Hoe kan een efficiënt grabsamplingsysteem in een fabriek worden geïmplementeerd?

Criteria	Grabsampling	Online analyzer
De vloerruimte in de fabriek is beperkt.
Het budget is beperkt.
Het proces betreft gevaarlijke materialen en de blootstelling aan mensen moet tot een minimum worden beperkt.
Gas- of vloeistofsysteem is groot en er moeten op meerdere punten monsters worden genomen.
De zuiverheid van het monster is een hoge prioriteit.
Tijdvertraging moet tot een minimum worden beperkt.
De snelheid van verandering in het proces is erg laag.
Het op temperatuur houden van het monster heeft hoge prioriteit.
De atmosferische omstandigheden in het veld zijn variabel.
Het proces dat bemonsterd wordt, bevat veel deeltjes.

Monsterneming en online analyzers zijn twee veelgebruikte manieren om de procesomstandigheden te controleren. 
Afhankelijk van uw criteria en behoeften kan de ene methode beter geschikt zijn voor uw processen dan de andere.

Voorbeelden van succesvolle monstername

In het ideale geval is uw monster een exacte chemische replica van de gas of vloeistof die op dat moment door uw systeem stroomt. Maar omdat het nemen van grabsample monsters een handmatig proces is, kunnen externe factoren ervoor zorgen dat uw monster de werkelijke procescondities minder nauwkeurig weergeeft.

Bij grabsampling is het doel om deze factoren zo veel mogelijk te minimaliseren. Hoewel specifieke overwegingen nodig kunnen zijn vanwege de unieke eigenschappen van uw proces en activiteiten, kan grabsampling een geschikte optie zijn.

Monsters moeten representatief zijn

Monsters moeten representatief zijn

Monsters moeten op tijd worden genomen

Monsters moeten op tijd worden genomen

Monsters moeten zuiver zijn

Monsters moeten zuiver zijn

Monsters moeten in de juiste container worden bewaard

Monsters moeten in de juiste container worden bewaard

Monsters moeten goed behandeld worden

Monsters moeten goed behandeld worden

Monsters moeten representatief zijn

Nauwkeurige analyse is afhankelijk van het nemen van een monster dat representatief is voor uw werkelijke procesomstandigheden. Het bereiken van dit nauwkeurigheidsniveau begint met het op de juiste manier extracten van uw monster uit de procestube of -pijp.

In de meeste systemen wordt het als een goede optie beschouwd om een probe te gebruiken om monsters te nemen uit het middelste derde deel van uw proceslijn. Probes zijn meestal gemaakt van metaal en worden op de plaats van de proceskraan in een mondstuk gestoken. De probe steekt uit in de procesvloeistof of -gas waar de monstervloeistof de probe ingaat, zodat de probe een continue stroom kan onttrekken voor analyse.

Zoals afgebeeld werkt de probe als een filter die vaste deeltjes, pijpschilfers en ingesloten vloeistofdruppels uit het geëxtraheerde monster helpt te verwijderen. Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden en het aantal deeltjes in de processtroom kunnen de filtercapaciteiten van de probe leiden tot aanzienlijke besparingen door een langere levensduur van de filters.

De filtereigenschappen van een probe zijn het resultaat van het momentum van de deeltjes. Traagheid zorgt ervoor dat de deeltjes in een processtroom stroomafwaarts bewegen in plaats van een scherpe bocht te maken in de probe. De afscheiding is het meest effectief als de deeltjes zwaarder of dichter zijn dan de procesvloeistof. Door te bemonsteren vanuit het midden van de processtroom en door mogelijke verontreinigingen eruit te filteren, kan een probe helpen om representatievere monsters te nemen dan alleen via een mondstukaansluiting.

Probes zijn niet altijd ideaal voor grabsampling. Als uw processtroom bijvoorbeeld geen vaste stoffen bevat, bieden de filtermogelijkheden van de probe weinig extra waarde. Als de kosten een rol spelen, kan het voordeliger zijn om probes weg te laten uit uw systeem. Bovendien kan in bepaalde toepassingen het weglaten van bepaalde vaste stoffen en vloeistoffen uit het monster de representativiteit van uw monster negatief beïnvloeden.

Monsters moeten op tijd worden genomen

Voor een succesvolle monstername is het belangrijk om te begrijpen wanneer het monster is genomen. Het is belangrijk om de tijd die het monster nodig heeft om van de proceslijn naar de monstercontainer te verplaatsen te minimaliseren, zodat externe factoren minder kans hebben om het monster te verstoren. Om de transporttijd te minimaliseren kan een probe opnieuw voordelen bieden. Door te bemonsteren in het midden van een proceslijn, waar de stroomsnelheid het hoogst is, kan een probe uw responstijd versnellen. Vervolgens kunnen containers van hoge kwaliteit helpen om de kwaliteit van uw monster te behouden. Containers van hoge kwaliteit kunnen echter geen nauwkeurige temperatuurniveaus handhaven gedurende lange perioden. Als dit een probleem is, is het wellicht beter om online analyse te overwegen.

Over het algemeen is een van de belangrijkste voordelen van een online analyzer de capaciteit om monsters direct in realtime te analyseren. Dit is vaak binnen een minuut nadat ze uit het hoofdproces zijn genomen. Dit is voordelig voor gevoelige
gas- of systeemvloeistoffen die snel van fase kunnen veranderen of anderszins aangetast kunnen raken nadat ze uit het proces zijn genomen. Bij grabsamplingtoepassingen kan het aanzienlijk langer duren voordat een monster uit een panel in het lab geanalyseerd is. Als uw procesomstandigheden snel veranderen, kan een online analyzer voordelig zijn. Zo kunt u snel wijzigingen aanbrengen in uw procesbesturing als dat nodig is, gebaseerd op de resultaten van de online analyzer. Als uw procesvloeistof langzaam verandert en geen snelle controlemaatregelen nodig heeft, kan het nemen van monsters met grabsampling de beste oplossing zijn.

Monsters moeten zuiver zijn

Het is belangrijk dat monsters vrij van verontreiniging zijn en blijven. Ongewenste deeltjes kunnen leiden tot onnauwkeurige of niet representatieve analyses in het laboratorium. Een goed ontwerp van het monsternamesysteem kan bijdragen aan een hogere mate van monsterzuiverheid. Ontwerpoverwegingen zijn:

Het vermijden van "dead legs"

Bij het ontwerp van de bemonsteringslocatie is het bijvoorbeeld belangrijk om "dead legs" stroomopwaarts van de bemonsteringscontainer te vermijden. Dit zijn ruimtes waarin oud monstermateriaal kan achterblijven en dit kan voorkomen bij T-stukken, drukmeters, temperatuurindicatoren of andere plaatsen. Het ingesloten materiaal kan in nieuwe monsters terechtkomen, waardoor de nauwkeurigheid beïnvloed wordt.

"Dead legs" gedragen zich niet op een voorspelbare manier, maar worden over het algemeen problematischer naarmate de verhouding tussen lengte en diameter toeneemt. Een lager debiet in de analyselijn verhoogt ook de mate van negatieve invloed van de "dead legs" op uw monster. Daarom is het het beste om een "dead leg" stroomafwaarts van de monsterfles of -cilinder te plaatsen om de kans op contaminatie te minimaliseren.

Zorg voor voldoende spoeling

Het "dode" volume dat vastzit in de transportleiding en het bemonsteringssysteem moet worden doorgespoeld voordat een monster wordt genomen. Door de transportleiding regelmatig door te spoelen blijft deze schoon, waardoor de kans op monstercontaminatie afneemt. Continue doorstroming kan ook helpen om de spoeltijd te verkorten.

Zorg voor efficiënt doorspoelen 

Het volledig doorspoelen van het monsternamepaneel tussen twee monsternemingen helpt om de kans te verkleinen dat achtergebleven materiaal het volgende monster beïnvloedt. Daarom is het belangrijk dat het monsternamesysteem een aparte doorspoelmogelijkheid heeft of voldoende doorstroming om het oude monster volledig door te spoelen naar een ontluchtingskanaal of een afvoersysteem. Daarnaast raden industrienormen aan om monstercilinders te reinigen en te drogen voordat ze opnieuw worden gebruikt om de kans op verontreiniging door oude monsterdeeltjes te verkleinen.

Deze afbeeldingen tonen veelvoorkomende "dead legs" die kunnen worden aangetroffen in grabsamplingsystemen.

Monsters moeten in de juiste container worden bewaard

Een goede opslag van de monsters - inclusief de keuze van de monstercontainer en de manier waarop de operator de monsters uitneemt en behandelt - is ook erg belangrijk voor een succesvolle bemonstering.

De keuze van de monsterhouder wordt bepaald door de fasesamenstelling en het gedrag van het monster. 

Ingrijpende druk- of temperatuurveranderingen kunnen het gedrag van uw monster beïnvloeden en de samenstelling ervan veranderen. Het is essentieel om rekening te houden met deze factoren:

• Temperatuurstijgingen of drukdalingen zorgen ervoor dat lichtere componenten eerder uit een vloeibaar monster verdampen dan zwaardere componenten.
• Temperatuurdalingen of drukverhogingen leiden ertoe dat zwaardere componenten eerder condenseren uit gasmonsters dan lichtere componenten.

Dit soort faseveranderingen veranderen de samenstelling van uw monster, waardoor het niet representatief is voor de werkelijke procescondities. Het is belangrijk om het monster waar mogelijk op procescondities te houden en de keuze van de container kan u daarbij helpen.

Flessen, meestal gemaakt van glas of soms polyethyleen, zijn het meest geschikt voor niet-vluchtige vloeistoffen of vloeistoffen met een maximale dampdruk van 1 bar (14,7 psi) bij omgevingscondities. Flessen zijn niet drukvast en moeten niet worden overwogen voor procesvloeistoffen die op een bepaalde druk moeten worden gehouden om faseverandering te voorkomen. Flessen zijn echter voordeliger, waardoor ze interessant zijn wanneer andere factoren het gebruik van een drukhoudende cilinder niet noodzakelijk maken.

Cilinders moeten worden gebruikt voor het nemen van monsters van vluchtige vloeistoffen en gassen. Cilinders kunnen het monster lange tijd onder druk houden, waardoor de representativiteit van het monster behouden blijft tijdens de verplaatsing van de cilinder van het bemonsteringspunt naar het laboratorium. Ze zijn ook een goede keuze als uw monsters giftig zijn, zodat de blootstelling en het risico voor gebruikers tot een minimum worden beperkt.

Bij het gebruik van cilinders is het ook belangrijk om rekening te houden met de constructiematerialen, die compatibel moeten zijn met de systeemvloeistof. Roestvrij staal 316 is een goede optie voor algemene industriële toepassingen, hoewel legeringen met hogere prestaties noodzakelijk kunnen zijn bij het nemen van monsters van bijzonder agressieve chemicaliën.

Monsters moeten goed behandeld worden

Omdat het nemen van grabsamples inherent een handmatig proces is, moeten operators de richtlijnen volgen bij het behandelen van monsters vanaf het verzamelpunt tot aan hun verplaatsing naar het laboratorium. Zelfs in de best ontworpen systemen voor grabsampling kunnen menselijke fouten leiden tot verontreiniging of, erger nog, letsel bij de operator.

Het nemen van een monster van een vloeistof uit een hogedrukbron kan leiden tot morsen en spatten van de procesvloeistof. Dit is niet alleen verspilling, maar kan ook een aanzienlijk veiligheidsrisico vormen voor de technicus. Het kan ook in strijd zijn met de milieuwetgeving.

Het gebruik van een open fles voor het transport van een vloeibaar monster terug naar het lab is niet alleen een risico op morsen, maar zal onvermijdelijk leiden tot onnauwkeurigheid van het monster. Lichte componenten in het monster zullen verdampen of fractioneren boven hun dauwpunt als ze niet onder een specifieke druk en temperatuur worden gehouden. Het dragen van een open fles stelt de technicus ook bloot aan potentieel gevaarlijke dampen.

Een goede training van uw operators kan helpen om een basiskennis op te bouwen. 

Waar moet u op letten in uw monsternamesysteem?

Monstername kan een zeer effectieve manier zijn om uw procesomstandigheden te controleren. Maar omdat het inherent de mogelijkheid van menselijke fouten introduceert, kan het nuttig zijn om te zoeken naar functies in uw monsternamepanelen en -systemen die het risico minimaliseren, de bruikbaarheid verbeteren en de veiligheid maximaliseren.

Hoewel voor uw specifieke toepassing misschien niet alle van de volgende ontwerpkenmerken nodig zijn, kunnen ze aanzienlijke voordelen bieden wanneer en waar ze van toepassing zijn.

Ontworpen voor uw proces

Omdat bemonstering van gassen en vluchtige vloeistoffen unieke overwegingen heeft in vergelijking met bemonstering van vloeistoffen, geeft het voordelen om systemen te installeren die specifiek voor deze processen ontworpen zijn.

Een gesloten lusbemonsteringssysteem bijvoorbeeld kan ideaal zijn voor het bemonsteren van gassen of vluchtige vloeistoffen. Dit is een proces waar het medium uit een proces wordt getrokken en op een lagere druklocatie (bijvoorbeeld aanzuigzijde van een pomp) naar het proces terugkeert door gebruik te maken van verschildruk om de vloeistof door het systeem te sturen. De monsters worden in duurzame, drukbestendige metalen monstercilinders gedeponeerd die voorkomen dat het monster ontsnapt, waardoor de operators worden beschermd. Ter vergelijking: in toepassingen waarbij de procesvloeistof geen risico loopt op fractionering wanneer deze bij atmosferische druk wordt opgeslagen, kan een monstername-systeem de vloeistof in een niet-drukvatbare fles met een zelfsluitende septumdop spuiten.

Goed ontworpen monsternamepanelen verbeteren ook het gebruiksgemak en verminderen de kans op fouten. Een paneel dat ontworpen is voor het nemen van gasmonsters kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat de cilinder goed georiënteerd is voor het verzamelen van monsters van bovenaf.

Met een klepsamenstel met tandwieloverbrenging kan de gebruiker eenvoudiger meerdere kleppen tegelijk bedienen voor een betrouwbaardere werking van het systeem.

Geared klepsamenstellingen

Monsters verkrijgen, ontluchten en doorspoelen worden allemaal bereikt door een reeks verschillende kleppen in een monsternamesysteem te bedienen. Traditioneel moeten deze kleppen onafhankelijk van elkaar in de juiste volgorde worden geactiveerd om een representatief monster te kunnen nemen.

Er zijn sets van kleppen met tandwielen aan elkaar verbonden zijn om elke klep in de juiste volgorde te bedienen, zodat de operator eenvoudiger de vloeistofstroom door het paneel en in de container kan regelen. Deze ontwerpeigenschap helpt de kans op fouten te verkleinen door te voorkomen dat kleppen in een verkeerde volgorde worden bediend, waardoor de kans op kruisbesmetting afneemt.

Een grabsamplingsysteem met continue doorstroming kan de spoeltijd verkorten en de nauwkeurigheid van het monster verbeteren.

Mogelijkheden voor continue doorstroming

Een monsternamesysteem dat ontworpen is voor continue doorstroming heeft het voordeel dat de spoeltijden korter worden als de transportleidingen lang zijn. Daarnaast helpt het de procescondities te handhaven en houdt het de transportleidingen schoon en klaar voor monstername. Continue doorstroming kan er ook voor zorgen dat een stroperig monster niet stolt in de transportleiding.

Functionaliteit met vast volume

Monsternemers met een vast volume voorkomen overvulling van monsterflessen door vooraf een specifieke hoeveelheid vloeistof af te meten voordat deze in de fles wordt gedoseerd. Deze functie kan de veiligheid van de operator verhogen en afval verminderen.

Geïntegreerde documentatie

Sommige systemen zijn verkrijgbaar met een gegraveerd, aanpasbaar instructieplaatje. Dit kan onbekende operators helpen om met meer vertrouwen een monster te nemen. Bemonsteringspanelen kunnen documentatie bevatten, zoals tekeningen, testrapporten, lijsten met reserveonderdelen en ander papierwerk die tijdens onderhoud geraadpleegd kunnen worden.

Corrosiebestendigheid

Grabsamplingpanelen komen regelmatig in contact met mogelijk corrosieve vloeistoffen of gassen en moeten daarom worden gemaakt van materialen die bestand zijn tegen degradatie op de lange termijn. Een constructie van 316 roestvast staal voor 

materialen die in contact komen met vocht, kan het corrosiepotentieel in veel algemene monstername-toepassingen verminderen. Constructies van 304 roestvast staal voor niet-bevochtigde materialen kunnen bijdragen aan duurzaamheid op lange termijn. Het selecteren van de juiste legeringcombinaties kan helpen om de prestaties te maximaliseren en tegelijkertijd de kosten te optimaliseren.

Lees over Materiaal Selectie

Verbeter vandaag en werk morgen efficiënter 

Het standaardiseren van uw selectie van grabsamplingpanelen kan ook uw algehele bedrijfsvoering ten goede komen. Vooral in grote installaties zijn er vaak veel locaties waar regelmatig grabsampling wordt uitgevoerd. 

Het toepassen van uniforme grabsamplingpanelen op al uw monsternemingslocaties kan verwarring verminderen en een consistent proces op elke plek bevorderen.

Wilt u de mogelijkheden voor grabsampling verder onderzoeken? Swagelok biedt volledig aanpasbare grabsamplingpanelen en monstercilinders die een veilige, efficiënte monsterafname mogelijk maken en tegelijkertijd voldoen aan de specifieke toepassingsbehoeften van uw fabriek. Met een verscheidenheid aan beschikbare configuraties en geavanceerde functies bieden we ideale monsternemingspaneelopties die veilig, intuïtief en eenvoudig te onderhouden zijn. Ze zijn bestelbaar als één enkel onderdeelnummer.

• Ontdek hoe grabsamplingsytemen en -modules zijn ontworpen voor veiligheid, gebruiksgemak en betrouwbare resultaten
• Kom meer te weten over trainingsmogelijkheden gegeven door Swagelok experts op gebied van sampling

Meer informatie over sampling surveys om systemen te controleren

Matt Dixon

Global Technical Lead, Swagelok