8가지 일반적인 프로세스 분석기 정확도 문제

샘플링 시스템:8가지 일반적인 프로세스 분석기 정확도 문제

Tony Waters, 샘플링 시스템 전문가 및 강사

샘플링 시스템은 플랜트에서 가장 복잡한 시스템 중 하나입니다. 여기에는 공정 흐름 조건의 분석 판독값을 생성하기 위해 함께 작동해야 하는 수많은 구성 요소와 공정이 있습니다. 이 중요한 결과는 플랜트의 제어 목표를 달성하는 데 사용되므로 판독값은 정확하고 시기적절해야 합니다. 그러나 공장의 엔지니어와 기술자는 샘플링 시스템이 까다로울 수 있다는 것을 알고 있습니다. 시스템의 모든 요소는 공정 분석기 정확도에 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 팀이 분석기 신뢰성을 개선할 수 있도록 Swagelok 현장 엔지니어는 시스템 정확도에 영향을 미치는 8가지 일반적인 문제를 식별했습니다.

분석기 정확도에 미치는 영향

샘플링 시스템의 설계 실수는 다음에 영향을 주어 샘플 무결성을 위협할 수 있습니다.

• 대표성: 설계 결함으로 인해 샘플이 프로세스를 정확하게 나타내지 못하고 예측하지 못하거나 의도하지 않은 방식으로 프로세스 유체의 화학적 조성이 왜곡될 수 있습니다. 측정이 제어 목표를 충족하는지 확인하려면 시스템에 대표 샘플이 필요합니다.
• 적시성: 샘플을 캡처한 후 분석기 판독값을 얻는 사이에 과도한 시간 지연이 발생하면 공장에서 제품을 분실하거나 생산 오류를 수정하기 위해 값비싼 재처리를 할 위험이 있습니다. 업계 표준 응답 시간은 1분입니다.
• 호환성: 온도, 압력, 흐름 및/또는 상태가 공정 분석기의 요구 사항과 일치하지 않으면 샘플이 분석기에 손상을 주거나 정확도가 손상될 수 있습니다. 또한 정확한 분석기 결과는 잠재적으로 위험한 작동 조건에 플래그를 지정하여 안전한 공장 환경을 유지하는 데 도움이 됩니다.

공통 과제 식별 및 해결

도전 1:부적절한 탭 위치

탭 위치를 선택하는 것은 미묘한 결정일 수 있습니다. 한 가지 목표는 시간 지연을 피하는 것입니다. 탭이 공정 파이프의 저유량 섹션에 있는 경우 공정 화학 물질의 변경 사항이 분석 결과에 나타나는 데 더 오래 걸립니다. 타워 바닥, 탱크 또는 드럼과 같은 혼합 볼륨도 지연의 큰 원인입니다. 또한 시스템 설계자는 펌프 배출, 흐름 오리피스 또는 배관 엘보우에서 유도된 난류의 하류와 같이 샘플이 잘 혼합될 위치를 선택해야 합니다.

도전 2:프로브 오용

프로브를 사용하여 샘플을 캡처할 때 이상적으로는 프로세스 파이프의 중간 1/3에 도달할 만큼 충분히 길어야 하므로 대표적인 샘플을 당기게 됩니다. 또한 흐름이 더 빠르기 때문에 프로세스 파이프의 중앙 근처에서 더 빠른 결과를 얻을 수 있습니다. 그러나 프로브가 공진 진동을 겪지 않도록 항상 최대 허용 길이를 계산해야 합니다. 때로는 파이프 직경에 15%만 삽입하는 것으로 충분합니다. 부피가 크면 시간 지연이 발생하므로 프로브가 필요 이상으로 넓어서는 안 됩니다. 프로브 없이 노즐만 사용하는 경우 시스템의 부피가 훨씬 커져 상당한 지연이 발생할 수 있습니다.

과제 3:잘못된 Field Station 설계

가스 샘플을 사용하여 시스템 설계자는 가능한 한 빨리 압력을 낮추기를 원할 것입니다(시스템 설계에서 허용하는 경우 10-15psig 또는 5psig까지). 고압 가스는 분자가 빽빽하게 채워져 있기 때문에 더 느리게 이동하여 시간이 지연됩니다. 또한, 저압은 많은 가스 공정 분석기와 호환되지 않고 샘플의 대표성을 손상시키기 때문에 피하고 싶은 응축의 위험을 줄입니다. 저압을 유지하는 또 다른 이유는 작업자와 기술자의 안전입니다.

현장 스테이션의 조절기는 시료의 압력을 줄여 시료가 분석기로 더 빨리 흐르도록 합니다.

도전 4:빠른 루프 건너뛰기

액체 샘플을 기화할 때 샘플링 시스템은 기화 조절기의 업스트림을 우회하거나 빠른 루프가 필요할 수 있습니다. 그렇지 않으면 액체 샘플이 너무 느리게 흘러 소량의 액체가 많은 양의 가스를 생성하므로 시간 지연이 발생할 수 있습니다. 빠른 루프가 없으면 조절기 상류에 100mL 이상의 느리게 움직이는 액체 볼륨이 있을 수 있으며 이로 인해 많은 시간 지연이 발생할 수 있습니다.

도전 5:교착 상태

Deadlegs는 오래된 샘플 분자를 저장하고 천천히 새 샘플에 주입하여 샘플의 대표성을 손상시킵니다. 모든 포트가 흐르지 않는 한 샘플 라인의 모든 티 또는 크로스는 교착 상태입니다. 몇 가지 예에는 게이지 또는 스위치, 압력 릴리프 밸브 또는 실험실 샘플 포인트가 포함됩니다. 교착 상태는 고농도 스트림에서 저농도 스트림으로 전환할 때 분석 결과를 손상시킬 가능성이 더 큽니다. 교착 상태는 또한 저유량에서 문제가 될 가능성이 더 큽니다. 분석기와 직접 연결된 교착선은 이동하거나 제거해야 합니다.

도전 6:교차 스트림 오염

단일 3방향 밸브는 교정 유체와 샘플 사이에 충분한 장벽이 아닙니다. 이러한 배열을 사용하면 교정 유체가 밸브 시트를 가로질러 누출되어 샘플을 오염시킬 수 있습니다. 또는 프로세스 스트림 샘플이 교정 유체로 누출될 가능성이 더 큽니다. 두 시나리오 모두 분석을 망칠 것입니다. 더 나은 구성은 차단된 포트에서 누출이 샘플이 아닌 블리드 또는 벤트 라인으로 이동하도록 하는 이중 차단 및 블리드 설정입니다.

도전 7:부적절한 온도 및 압력

부분적인 상 변화를 방지하기 위해 샘플의 상 변화에 주의하십시오. 혼합 위상 샘플은 대표적인 것이 아니며 분석기와 호환되지 않을 수 있습니다. 샘플이 위상을 변경하는지 여부를 확인하는 것은 어렵지 않습니다. 소프트웨어 프로그램은 시스템의 화학 성분에 대한 위상 다이어그램을 생성할 수 있습니다. 일반적으로 가스 샘플은 이슬점 이상으로 유지하고(응축되지 않도록) 액체 샘플은 기포점보다 낮게 유지해야 합니다(가벼운 구성 요소가 끓지 않도록). 라인을 가열하는 경우 가열되지 않은 라인의 몇 인치만으로도 온도를 낮추고 결로를 유발할 수 있으므로 라인 전체를 가열해야 합니다. 가스를 이슬점보다 약 20°C 높게 유지하는 것을 목표로 하십시오.

과제 8:부적절한 샘플 컨디셔닝

샘플링 조건 시스템에서는 프로세스 분석기에 손상을 입히고 분석 결과를 손상시킬 수 있으므로 가스 샘플에서 액체를 제거하려고 합니다. 중력(녹아웃 포트 또는 폴백 튜브 사용) 또는 관성(운동 분리기 또는 사이클론 사용)을 사용하여 가스 샘플에서 큰 방울을 제거할 수 있습니다. 그러나 에어로졸로 부유하는 매우 미세한 방울은 유착기가 필요합니다. 그러나 코어레서가 큰 물방울을 걸러내지 않는다는 것을 이해하는 것이 중요합니다. 또한, 유속이 너무 높으면 더 작은 방울이 코어레서의 요소를 통해 밀려나야 하는 대로 흘러내리지 않습니다. 마지막으로 샘플이 코어레서를 떠나면서 이슬점 근처에서 다시 응축에 가까워집니다. 온도를 높이거나 압력을 낮추어 이슬점을 피하는 것이 도움이 됩니다. 니들 밸브로 압력 강하를 생성할 수 있습니다.

샘플링 시스템에서 공정 분석기 정확도에 대한 위협을 식별하고 해결하는 방법에 대한 자세한 내용은 Swagelok의 샘플링 시스템 실습 교육 과정을 살펴보거나 현지 Swagelok 영업 및 서비스 센터에 문의하여 산업용 샘플링 시스템 사본을 받으십시오. , Swagelok 교육 과정의 기반이 되는 교과서.