Print

Zvolte správný způsob předúpravy odebíraných vzorků

-- 07.12.2018

Postupujte podle níže uvedených kroků, abyste zajistili správný způsob vzorkování a měření plynů. 

Během provádění analýzy vzorků v analyzačním systému vzorkování může být nutné, aby operátor nejprve provedl předúpravu vlastností odebíraného vzorku, ještě než se vzorek dostane do vzorkovacího systému v blízkosti analyzátoru. Pokud je to v praxi skutečně zapotřebí, existují dvě možnosti konstrukčního řešení pro ustálení vlastností odebíraného vzorku: 

  1. jednotka (modul) polní (provozní) stanice umístěná poblíž vypouštěcího kohoutu;
  2. jednotka (modul) s rychlou smyčkou umístěná v blízkosti analyzátoru.  

Primární rozdíl mezi těmito dvěma způsoby spočívá v tom, kdy dochází k ustálení vlastností vzorku, tj. ještě než vstoupí do transportního potrubí vzorku (jednotka polní stanice na obr. 1 níže) nebo poté, co dosáhne polohy analyzátoru (jednotka s rychlou smyčkou na obr. 2 níže).

Výběr konstrukčního řešení systému závisí na typu použitého způsobu transportu vzorku a na tom, zda je vzorkem plyn nebo kapalina.

Nejprve zjistěte, který ze dvou systémů přenosu vzorků bude použit: 

  • jednopotrubní systém, jenž transportuje vzorek na místo, kde se nachází analyzátor, a posléze do místa, kde probíhá likvidace vzorku, jako je výfukové potrubí nebo kanál pro odpadní olej;
  • systém s rychlou smyčkou, jenž transportuje vzorek na místo, kde se nachází analyzátor, přičemž malá část průtoku prochází analyzátorem a většina průtoku se vrací zpět do procesu přes zpětný ventil. 

Další možnost volby obsahuje použití jednotky polní stanice či jednotky s rychlou smyčkou nebo žádné z nich. Obecně platí, že jednopotrubní systémy mohou nebo nemusejí používat jednotku polní stanice, zatímco rychlé smyčky používají téměř vždy jednotku s rychlou smyčkou. Systém bude zřídka využívat jak jednotky s rychlou smyčkou, tak jednotky polní stanice. Většina jednotek polních stanic je určena pro vzorkování plynů a používá jednopotrubní systémy pro transport vzorků. Obvykle se jedná o podsestavy obsahující zařízení, která filtrují vzorek, snižují tlak vzorku plynu nebo odpaří kapalný vzorek.

Většina jednotek s rychlou smyčkou je určena pro kapalné vzorky a používá přenos vzorku pomocí rychlé smyčky. Rychlé smyčky se stávají stále oblíbenější i pro vzorky plynů, a to kvůli environmentálním obavám souvisejícím s likvidací vzorků. Typicky jsou jednotky s rychlou smyčkou sestavy, které obsahují zařízení, jež filtrují analyzovaný vzorek a regulují průtok.

Existují ještě další rozdíly mezi jednotkami polních stanic a jednotkami s rychlou smyčkou, které pomáhají určit správné nastavení analyzačního systému vzorkování (viz tabulka 1).

 

Jednotka polní stanice

Jednotka polní stanice provádí předúpravu vlastností vzorku, dříve než vzorek vstoupí do transportního potrubí a doputuje do analyzátoru (obr. 1).

Většina jednotek polních stanic mění tlak nebo teplotu vzorku, odstraňuje nežádoucí tuhé látky nebo kapaliny z proudu. Během některých změn se vzorek zcela odpaří nebo zkondenzuje. Jiné jednotky dovolují vstup kalibračního plynu, zatímco některé umožňují dokonce analýzu vzorku ve vzorkovacím kohoutu, kde nedochází k transportu vzorků a není třeba používat transportní systém, ať už je jednopotrubní, nebo s rychlou smyčkou.

Dvě nejběžnější aplikace pro jednotku polní stanice slouží buď ke snížení tlaku plynového vzorku, nebo k odpaření kapalného vzorku. V obou případech je obtížné vrátit nízkotlaký plyn přímo do procesu, takže tento typ jednotky polní stanice vždy používá jednopotrubní transportní systém.

Pokud se vzorek musí vrátit zpět do procesu, je zapotřebí mít nainstalovaný systém obnovy vzorku. 

Jednotka s rychlou smyčkou

Jednotka s rychlou smyčkou předběžně upravuje vlastnosti vzorku poté, co se dostane do prostoru analyzátoru, jak je vidět na obrázku 2. U většiny rychlých smyček začíná úprava vzorku, když je průtok směrován do analyzátoru, obvykle prostřednictvím speciálního filtru s rychlou smyčkou umístěného v blízkosti analyzátoru. Jednotka s rychlou smyčkou obsahuje filtr s rychlou smyčkou a zařízení, která řídí tlak vzorků a jejich průtok, než se vrátí do procesu.

Jednotka s rychlou smyčkou obvykle neupravuje vlastnosti vzorku v terénu, takže zřídkakdy vyžaduje umístění polní stanice. Většina průtoků z rychlé smyčky zůstává nepozměněna a vrací se do procesu. 

Vzorky plynu

Pro odebírání vzorku plynu existují silné argumenty pro použití jednotky polní stanice ke snížení tlaku plynu nebo k jeho vyčištění před transportem.

Snížení tlaku plynu zlepšuje dobu odezvy; u dané rychlosti průtoku způsobí pokles tlaku v potrubí na polovinu stav, kdy se plyn pohybuje dvakrát rychleji. Snížení tlaku v potrubí na polovinu také sníží na polovinu relativní nasycení, čímž klesá pravděpodobnost kondenzace v potrubí. Navíc je plyn při nižším tlaku bezpečnější.

Tyto podněty poukazují na to, že jednotka polní stanice je vhodná k použití pro jakýkoli procesní plyn, který má tlak vyšší než 3 barg.

V praxi existuje několik důvodů, proč může být udržován vysoký tlak plynu ve vzorkovacím potrubí. Jedním z důvodů je problém s likvidací. Odvzdušnění průtoku vzorku do atmosféry nebo vzplanutí je přijatelné pouze pro neškodné vzorky zbavené uhlíku nebo síry. Vznícení vzorku uhlovodíku nebo sirovodíku vytváří nepřijatelné emise oxidu uhličitého nebo oxidu siřičitého. Tyto vzorky je zapotřebí vrátit prostřednictvím rychlé smyčky, kvůli čemuž může být vyžadován vyšší tlak v potrubí.

Mezi další důvody, proč nesnižovat tlak v potrubí, patří:

 

  • měření je vyžadováno při plném provozním tlaku, včetně teploty rosného bodu a hustoty;
  • analyzátor vyžaduje vysoký tlak vzorku kvůli měření hodnot ppm nebo ppb analytu;
  • umístění procesního kohoutu je v nepřístupném a výjimečně nebezpečném místě. 

Pokud platí některé z výše uvedených omezení, měla by rychlá smyčka pracovat při vysokém tlaku plynu. Přesto bývá instalace regulátoru tlaku plynu za jednotkou s rychlou smyčkou potřebná ke snížení tlaku vzorku na jeho cestě do analyzátoru.

Níže uvádíme několik dalších postřehů ohledně odběru vzorků plynů:

 

  • někdy je nutno před transportem plyn filtrovat; u procesních plynů existuje větší pravděpodobnost, že jsou znečištěné prachem, než je tomu u procesních kapalin, a jsou tudíž vyžadovány speciální sondy a filtry pro odstranění většiny pevných látek před transportem;
  • plynovody by měly být suché; pokud plyn obsahuje olejovitou kapalnou mlhu, měla by být před transportem vzorku odstraněna, zaolejovaný plynovod potrubí může totiž fungovat jako chromatografická kolona, což způsobuje odlišné časy odezvy pro každou látku ve vzorku;
  • rychlá smyčka je schopna transportovat plyn obsahující malé množství suspendované tuhé látky za předpokladu, že průtok je turbulentní. 

Vzorky kapalin

Rychlé smyčky se obvykle uplatňují pro odebírání vzorků kapalin, protože kapaliny je často obtížné zlikvidovat ekologickým způsobem, pokud vzorkem není pouze voda. Kapaliny jsou hmotnější a pro daný objemový tok mají obvykle větší hodnotu než plyny.

Dokonce i ekologicky správná likvidace vody není úplně nejlevnější záležitost. Například když se analyzuje voda o vysoké čistotě, spouští se nekontaminovaná kapalina často zpět do procesu.

Jednotka s rychlou smyčkou představuje obvykle lepší možnost volby než jednotka polní stanice, pokud kapalný vzorek obsahuje malé množství suspendovaných pevných látek nebo emulgované kapaliny. Rychlá smyčka přesune problém do prostoru analyzátoru, kde je snadnější jej vyřešit. Průtok v přívodním potrubí musí být turbulentní, aby byl vzorek dobře promíchán.

Ne všechny vzorky vyžadují předběžnou úpravu. Pokud je však nezbytná, proces předběžné úpravy jejich vlastností pravděpodobně ovlivní konstrukční řešení transportního systému vzorků. Pokud jsou vzorky plynu předběžně upraveny před uvedením do transportního potrubí, je pravděpodobné, že je zapotřebí mít k dispozici jednopotrubní systém s jednotkou polní stanice. Jsou-li kapalné vzorky předběžně upraveny poté, co se dostanou k analyzátoru, správnou volbu představuje systém rychlé smyčky s jednotkou rychlé smyčky.

Ačkoli jsou jednotky polních stanic někdy nezbytnou záležitostí, při určování jejich použití a umístění je vždy třeba zvážit případné problémy s jejich údržbou. Neumísťujte zařízení pro odběr vzorků na provozech zbytečně a nepotřebně. Je snadnější sledovat chování zařízení na úpravu vzorků, pokud jsou umístěna na stejné úrovni a co nejblíže analyzátoru. A až na to přijde, tak i oprava je snadněji uskutečnitelná. 

Randy Rieken je marketingový manažer pro oblast chemického průmyslu a rafinace; působí ve společnosti Swagelok Company. Tento článek byl převzat z původní příručky určené pro procesní vzorkování, která byla publikována pod názvem „Industrial Sampling Systems: Reliable Design and Maintenance for Process Analyzers“ v roce 2013;  jejím autorem je Tonyo Waters a publikovala ji společnost Swagelok Company.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

FORMY a PLASTY 2020
2020-10-07 - 2020-10-08
Místo: Brno
Výrobný manažment
2020-10-13 - 2020-10-14
Místo: Holiday Inn Žilina
ÚDRŽBA 2020 - „Efektivnost aplikace Průmyslu 4.0 do managementu údržby“
2020-10-14 - 2020-10-15
Místo: Konferenční centrum AV, zámek Liblice
Konference kvality 2020
2020-10-22 - 2020-10-22
Místo: Praha
Bezpečnost v průmyslu
2020-11-04 - 2020-11-04
Místo: Brno

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Vyskočilova 1561/4a
14000 Praha 4
tel. +420739552216

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2020 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI