분석기 정확도 보장을 위한 3가지 필수 규칙

분석기 정확도를 위한 3가지 규칙

스테이시 필립스(Stacey Phillips), 현장 엔지니어링 매니저(아메리카)

대부분의 애플리케이션에서 운영자는 분석기 결과를 신뢰해 제품이 사양을 충족하는지 판단합니다. 하지만 분석기 결과가 최종 제품 특성을 정확하게 반영하지 못하면 샘플링 시스템 설계 또는 성능 문제로 공정 샘플이 손상되었을 가능성이 큽니다. 실제로 분석기 문제의 약 80%는 샘플링 시스템 성능 문제 때문입니다.

스웨즈락 현장 엔지니어들은 전 세계 다양한 산업에서 고객의 샘플링 시스템 부정확성이나 오프스펙 제품 진단을 돕습니다. 이 경험을 바탕으로 시스템 운영자가 항상 따라야 할 세 가지 규칙을 소개합니다.

#1. 시스템 호환성 최적화

정확한 분석기 결과는 시스템 유체와 호환되도록 설계된 샘플링 시스템에 달려 있습니다. 예를 들어, 가스와 액체는 서로 다른 니즈를 가지며 샘플링 시스템은 이를 수용하도록 설계되어야 합니다. 결과에 큰 영향을 미칠 수 있는 몇 가지 변수는 다음과 같습니다.

• 온도. 화학 조성은 온도에 민감하므로 온도 편차는 결과에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 뜨거운 기화기는 유입되는 액체 샘플을 끓게 할 수 있습니다. 반면 가스 샘플은 온도가 매우 빠르게 떨어지므로 운영자는 대표적인 온도를 유지하기 위한 적절한 조치를 취해야 합니다. 단열재와 튜브 가열 엘리먼트를 통합해 이 문제를 해결할 수 있습니다.
• 압력. 압력도 분석기 정확도에 영향을 줍니다. 샘플이 시스템을 통과하며 압력이 자연스럽게 떨어지는데, 적절한 조치를 취하지 않으면 문제가 발생할 수 있습니다. 액체 샘플의 압력 강하는 용해된 가스를 방출해 액체가 기포를 내거나 거품을 일으킬 수 있습니다. 적절한 밸브 선택으로 적정 압력 유지를 도울 수 있습니다.
• 유량. 샘플 유량이 느릴수록 튜빙 내부 벽에 더 큰 점성 항력이 가해져 고체가 형성됩니다. 분석기를 통과하기 위해 유체가 반드시 느려지기 전 샘플링 시스템 내에서의 더 빠른 유량은 좋은 샘플 혼합, 깨끗한 샘플 라인, 더 빠른 응답 시간을 위해 권장됩니다.

#2. 샘플 적시성 유지

운영자는 공정 라인에서 샘플이 채취된 시점과 분석기가 결과를 제공하는 시점 사이의 시간을 최소화해야 합니다. 지연은 샘플 특성이 변해 실제 공정 조건을 잘못 대표할 가능성을 높입니다. 시간 지연 최소화는 우선순위가 되어야 합니다.

이상적으로 시간 지연은 1분을 초과하지 않아야 합니다. 추가 지연을 유발할 수 있는 요인들:

• 압력. 이송 라인의 가스 압력은 탭 지점에서 최대한 낮춰야 밀도가 낮은 가스 샘플이 분석기로 더 빨리 이동할 수 있습니다.
• 프로브. 프로브는 샘플을 빠르게 채취하고 대표성 유지라는 이중 목적을 수행할 수 있습니다. 그러나 크기가 중요합니다. 애플리케이션에 불필요하게 큰 샘플 프로브는 더 큰 지연을 초래할 수 있습니다.
• 라인 사이징. 정확한 라인 사이징이 중요합니다. 프로브와 마찬가지로 과대 사이징된 라인은 지연을 증가시킬 수 있습니다. 샘플이 더 멀리 이동해야 하고 이송 라인 내부 부피가 클수록 시간 지연이 길어집니다.
• 데드 레그(Dead legs). 데드 레그 또는 미퍼지 볼륨은 분자가 샘플로 확산되게 해 분석기 응답 지연과 시스템 잠재적 오염을 초래합니다.
• 분석기 지연. 때로는 분석기 자체에서 지연이 발생합니다. 예를 들어 분석기가 수동 조작을 필요로 하면 운영자는 샘플 유입 시 분석을 개시할 준비가 되어 있어야 합니다.

시간 지연은 누적되며 작은 지연들이 합쳐질 수 있기 때문에, 샘플링 시스템 운영자가 상당한 지연 발생을 인지하지 못할 수 있습니다. 예를 들어 정상 조건에서 샘플이 샘플 탭에서 샘플 컨디셔닝 시스템까지 도달하는 데 49초가 걸릴 수 있습니다. 그러나 샘플 컨디셔닝 시스템 내 문제로 누적 지연이 발생하면 샘플 채취부터 분석기 결과 제공까지 1분 이내라는 목표 지연을 곧 초과할 수 있습니다. 이는 분석된 샘플이 전체 공정 유체를 더 이상 대표하지 못할 수 있음을 의미합니다.

#3. 샘플 조성 유지

첫 두 규칙을 성공적으로 따랐더라도, 샘플 조성의 무결성을 해치고 분석기 결과를 망칠 수 있는 추가 과제들이 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 예기치 않은 분별(Fractionation). 분별 또는 부분적 상변화는 분석기 결과를 극적으로 변경할 수 있습니다. 샘플이 분별되면 분석기는 원래 조성을 판단할 수 없어 비대표적인 판독값을 초래합니다. 적절한 온도와 압력 유지(규칙 #1 참조)로 분별을 방지할 수 있습니다.
• 흡착(Adsorption). 샘플 유체가 표면에 닿으면 몇 분자가 달라붙습니다. 흡착으로 인한 분자 손실은 샘플을 망칠 수 있습니다. 필터 엘리먼트, 레귤레이터 다이어프램, 튜브 벽, 가스 실린더에 적합한 재료를 선택해 시스템 설계나 유지보수 시 이 문제를 피하십시오.
• 오염(Contamination). 필터 선택은 오염 방지에 중요합니다. 대부분의 운영자는 시스템 필터의 중요성을 이해하지만, 잘못된 유형의 필터가 배치된 경우를 종종 발견합니다. 일부 필터는 공정 유체에 적합하지 않아 입자를 놓치고 더러운 샘플을 초래할 수 있습니다. 다른 유형의 필터는 유량을 심각하게 제한해 시간 지연을 극적으로 증가시키거나 분석기에 공정 유체를 기아 상태(starve)로 만들 수 있습니다. 데드 레그는 이전 샘플을 포함해 새로운 샘플과 혼합될 수 있게 함으로써 샘플 간 교차 오염을 유발할 수 있습니다. 다중 샘플 선택 및 전환 시, 스트림 선택 밸브가 시트 위로 누설될 경우 샘플 간 교차 오염을 방지하기 위해 더블 블록 앤 블리드(Double Block and Bleed, DBB) 밸브 배열을 갖춘 적절한 스트림 선택 밸브를 사용해야 합니다.

이 세 가지 규칙을 따르면 운영자가 대표적인 샘플과 정확한 분석기 판독값을 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다. 샘플링 시스템 문제 해결을 어디서 시작해야 할지 모르시겠습니까? 스웨즈락® 샘플링 시스템 평가 및 자문 서비스가 이러한 영역과 기타 개선 영역을 식별하는 데 도움을 드릴 수 있으며, 실행 가능한 통찰과 우선순위가 지정된 개선 권장사항으로 고객에게 고품질 제품을 제공할 수 있도록 지원합니다.

더 자세히 알고 싶으십니까? 오늘 연락주세요.