过程分析仪系统培训中最常见的 5 个启示：50 年回顾

过程分析器系统培训中最常见的 5 个启示

Tony Waters，采样系统专家，讲师

过程分析仪采样系统是您工厂中最具挑战性的系统之一。不仅设计具有挑战性，准确操作也具有挑战性。如果你在这里做了一个小的调整，你最终可能不得不在别处做一个大的调整。难怪世伟洛克在我们的过程分析仪取样系统 (PASS) 培训课程中会收到这么多好问题和细心的学员。在过去的 50 年中，我一直在教书，我观察到学生经历了许多顿悟。以下是这些年来我的过程分析系统学员的五个“啊哈”时刻：

“时间延迟通常比我预期的要长”

大多数学员没有考虑在分析仪器系统中解决时间延迟的重要性，并且经常对接收到某些分析仪测量值的延迟感到惊讶。行业标准的响应时间约为一分钟——从提取样本到获得读数。这种短时间框架提供了近乎实时的工艺条件读数，让您可以立即进行调整并最大限度地减少产品浪费。

然而，在某些情况下，获得读数的时间可能很长——即使分析仪安装在离过程水龙头只有几英尺远的地方。当这些延迟超出采样系统设计人员的预期时，就会成为一个问题。对时间延迟的不准确估计或错误假设可能导致过程控制不充分。

减少时间延迟的唯一方法是调整您的系统设计。我们在过程分析仪系统培训课程中进行了实际练习，我们在其中计算了典型采样系统中的时间延迟。在练习中，我们的初始设计有超过五个小时的巨大延迟。但是在进行了一些快速的系统修改后，我们将延迟降低到一分钟的行业标准。学员对此过程感到惊讶，并返回自己的设施实施。

“我的样品可能不代表工艺条件”

时间延迟是一个需要纠正的关键问题，因为它会影响样本读数的“代表性”。换句话说，它反映了在您获得分析仪读数时样品对工艺管线中流体的代表性程度。例如，延迟五小时或更长时间的过程分析仪系统。如果出现负读数，系统操作员将纠正质量问题并相信问题已解决。但是，操作员不太可能意识到读数延迟了五个多小时。在此期间，大量劣质产品通过系统，可能已经发货给客户。

即使您采取了适当的样本并限制了时间延迟，由于您的采样系统的设计，它仍然可能变得不具代表性。例如，工艺分析仪系统中的死角或死角可能会捕获旧样品，这些旧样品会渗入新样品中，从而产生不符合实时工艺条件的混合样品。

您的样品也可能因泄漏而受到污染——不是从取样系统本身泄漏，而是从周围环境空气泄漏到系统中。例如，氧气可能会泄漏到一个含有 100% 氮气、压力为 100 psia 的系统中，因为系统外的氧气分压大于系统内的分压。这种泄漏可以通过提高采样系统的分压来解决，避免意外污染环境空气。

“我需要更加注意我的聚结器”

在样品调节培训中，大多数与会者认为聚结器是一种用于从气体样品中分离和去除液体的设备。虽然这在一定程度上是正确的，但这种信念仅适用于以气溶胶形式悬浮的液体。许多气体样品中都存在气溶胶，因为旋风分离器或重力分离器等加速装置无法分离液滴。安装在采样系统中的聚结器使小液滴聚集在一起并结合成大液滴，从而更容易通过重力分离。

学员惊讶地发现，两种情况通常会使聚结器失效。首先，自由液体（即非气溶胶的液体）将直接流过聚结器，由于液滴的尺寸很大，几乎没有任何分离。其次，当通过聚结器的流速过高时，细小的气溶胶液滴会被推过聚结器元件，不会从流路中去除。这两种情况都会增加气溶胶液滴到达分析仪的可能性，并降低读数的可靠性——导致聚结器无用。

“蒸发液体可能会出现问题”

许多学员认为汽化液体样品很容易，但也可能会出错。目标是通过快速降低液体的压力将液体立即转化为蒸汽状态。但是，您可能会通过汽化和蒸发的组合无意中产生分馏样品，而不是将整个样品闪蒸成蒸汽。样品一旦分馏，就不再适合分析。

在这种情况下，较轻的气体分子首先蒸发并向下游移动到分析仪，而较重的分子则留在液相中。结果，到达分析仪的样品不再准确地代表从生产线上取出的产品。通过了解汽化过程中发生的情况并了解有关在分析系统中管理汽化的更多信息，您可以防止这种情况在未来发生。

“冷凝可能具有挑战性——但修复它很简单”

冷凝可能是气体样品中最常见的问题。学员惊讶地发现气体冷却的速度有多快（以及液体的冷却速度有多慢）。然而，他们也很高兴地了解到，很容易预测何时会发生冷凝，以及阻止冷凝发生所需的温度。

考虑一个降低现场站中气体样本压力的系统，该系统应尽可能靠近水龙头。请记住，几乎所有气体在压力下降期间都会失去热量（这种现象称为焦耳-汤姆逊效应）。如果您的压降很小，您可以使用简单的减压调节器，而不必担心产生冷凝。然而，由于显着的热损失，显着的气体压降将导致冷凝。当气体接近其露点温度时，这种情况更有可能发生。

过程分析仪取样系统设计是一个终生的探索之旅。总有一些新的东西要弄清楚。在采样系统方面拥有 50 年经验后，我仍在不断地自我学习——甚至时不时地实现自己的“啊哈”时刻。培训是提高你的技能和发现你还有什么要学的关键。即使您在现场，您也可能会经历一些自己的顿悟，这可能会为所有人带来更准确和可靠的过程分析仪系统读数。

关于作者

Tony Waters 是世伟洛克的行业专家和顾问。他在过程分析仪及其采样系统方面拥有 50 多年的经验，曾为分析仪制造商、最终用户和系统集成商担任工程和营销职务。他创办了三家公司，为过程工业提供专业的分析仪服务，是炼油厂和化工厂应用过程分析仪的专家。