8 常见的过程分析器精度挑战

采样系统：8 个常见的过程分析仪精度挑战

Tony Waters，采样系统专家和讲师

采样系统是工厂中最复杂的系统之一。它们具有许多组件和过程，必须协同工作才能产生对工艺流条件的分析读数。该读数必须既准确又及时，因为这一重要结果将用于实现工厂的控制目标。然而，工厂的工程师和技术人员知道采样系统可能很挑剔。系统的每个元素都有可能影响过程分析仪的准确性。为了帮助您的团队提高分析仪的可靠性，世伟洛克现场工程师确定了影响系统精度的八种常见挑战。

对分析仪精度的影​​响

取样系统中的设计失误可能会通过影响以下方面来威胁样品的完整性：

• 代表性： 设计缺陷可能导致样品无法准确地代表过程，甚至会以无法预测或意外的方式扭曲过程流体的化学成分。系统需要有代表性的样本以确保测量符合控制目标。
• 时效性： 如果在采集样品和获得分析仪读数之间出现过长的时间延迟，工厂可能会冒产品丢失或成本高昂的重新处理以纠正生产错误的风险。标准的行业响应时间是一分钟。
• 兼容性： 如果温度、压力、流量和/或状态不符合过程分析仪的要求，则样品可能会损坏分析仪或影响其准确性。此外，准确的分析仪结果通过标记潜在的危险操作条件有助于维护安全的工厂环境。

识别和解决常见挑战

挑战 1：点击位置不当

选择水龙头位置可能是一个微妙的决定。一个目标是避免时间延迟。如果水龙头位于工艺管道的低流量部分，则工艺化学品的任何变化都需要更长的时间才能显示在分析结果中。混合体积，例如塔底、罐或桶，也是延迟的一大来源。此外，系统设计人员应选择样品充分混合的位置，例如泵排放、流量孔或管道弯头的诱导湍流下游。

挑战 2：探针滥用

使用探针采集样本时，理想情况下它应该足够长以到达过程管道的中间三分之一，因此您正在抽取具有代表性的样本。您还将在工艺管道中心附近获得更及时的结果，因为那里的流动速度更快。但是，您应该始终计算最大允许长度，以确保您的探头不会遭受共振。有时只需将 15% 插入管道直径就足够了。探头不应超过必要的宽度，因为大体积会导致时间延迟。如果仅使用喷嘴而不使用探头，系统可能会具有更大的体积，从而导致显着延迟。

挑战 3：不正确的现场站设计

对于气体样本，系统设计人员会希望尽快降低压力（降低到 10-15 psig，如果您的系统设计允许，甚至可以降低到 5 psig）。高压气体的移动速度较慢，因为分子紧密堆积，导致时间延迟。此外，低压降低了冷凝的风险，这是您要避免的，因为它与许多气体过程分析仪不兼容，并损害了样品的代表性。保持低压的另一个原因是操作员和技术人员的安全。

现场站的调节器可降低样品中的压力，使其能够更快地流入分析仪。

挑战 4：跳过快速循环

汽化液体样品时，您的采样系统可能需要快速回路或汽化调节器上游的旁路。否则，液体样品可能会流动得太慢，导致时间延迟，因为少量的液体会产生大量的气体。如果没有快速回路，调节器上游可能会有超过 100 mL 的缓慢流动的液体体积，这可能会导致数小时的时间延迟。

挑战 5：死角

死角通过存储旧的样品分子并缓慢地将它们渗入新样品中来损害样品的代表性。采样管线中的任何三通或十字都是死角，除非其所有端口都在流动。一些示例包括仪表或开关、泄压阀或实验室采样点。当您从高浓度流路切换到低浓度流路时，死角更有可能影响分析结果。在低流量时，死角也更可能成为问题。应移动或移除与分析仪直接相连的死角。

挑战 6：跨流污染

单个三通阀不足以成为校准液和样品之间的屏障。采用这种布置，校准流体可能会通过阀座泄漏并污染样品——或者，更有可能的是，过程流样品可能会泄漏到校准流体中。任何一种情况都会破坏分析。更好的配置是双阻塞和排放设置，可确保从任何阻塞端口的任何泄漏都将进入排放或排放管线，而不是进入样品。

挑战 7：温度和压力不当

当心样品中的相变，因为您想防止部分相变。混相样品不具代表性，可能与您的分析仪不兼容。确定您的样品是否正在改变阶段并不难。软件程序可以生成系统化学成分的相图。通常，您希望将气体样品保持在露点以上（因此它们不会冷凝），而将液体样品保持在其泡点以下（因此较轻的成分不会蒸发）。如果要加热管线，则必须加热所有管线，因为即使几英寸未加热的管线也足以降低温度并导致冷凝。旨在将气体保持在露点以上 20°C 左右。

挑战 8：不适当的样品调节

在采样条件系统中，您希望从气体样品中去除液体，因为它们可能会损害您的过程分析仪并影响您的分析结果。您可以通过重力（通过分离罐或备用管）或惯性（通过动力分离器或旋风分离器）去除气体样品中的大液滴。但是作为气溶胶悬浮的非常细的液滴需要聚结器。但是，重要的是要了解聚结器不会过滤掉大液滴。此外，如果流速太高，较小的液滴将被推过聚结器的元件，不会像应有的那样滴出。最后，当您的样品离开聚结器时，它将被饱和——接近露点并接近再次冷凝。提高温度或降低压力有助于远离露点。您可以使用针阀产生压降。

有关识别和解决取样系统中工艺分析仪准确性威胁的更多信息，请浏览世伟洛克的取样系统实践培训课程或联系您当地的世伟洛克销售和服务中心以获取工业取样系统的副本 ，世伟洛克培训课程所依据的教科书。