Muestreo y transferencia de muestras
El sistema de procesamiento de muestras es necesario cuando los elementos sensores del analizador en línea no están instalados directamente en la tubería o el equipo de proceso. El sistema de procesamiento de muestras conecta el fluido fuente y el punto de descarga de uno o más instrumentos analíticos en línea. Su función es garantizar que el instrumento analítico obtenga una muestra representativa en el menor tiempo posible. El estado de la muestra (temperatura, presión, caudal y limpieza) es adecuado para las condiciones de funcionamiento del instrumento analítico.
El sistema de procesamiento de muestras puede realizar las siguientes funciones básicas: extracción, transmisión, procesamiento y descarga de muestras. Estas funciones básicas son también los componentes principales del sistema de muestras y el proceso básico de la muestra en el sistema.
El buen funcionamiento del instrumento analítico en línea a menudo no reside en el propio analizador, sino en la integridad y fiabilidad del sistema de procesamiento de muestras. Debido a la complejidad y precisión del analizador, la precisión del análisis se ve limitada por la representatividad de la muestra, su rendimiento en tiempo real y su estado físico. De hecho, los problemas de desvanecimiento en el sistema de procesamiento de muestras suelen ser mayores que el análisis, y su mantenimiento suele ser mayor que el propio analizador. Por lo tanto, debemos priorizar la función del sistema de procesamiento de muestras, al menos equiparándolo con el analizador.
Los requisitos básicos del sistema de procesamiento de muestras se pueden resumir de la siguiente manera:
1.La muestra obtenida por el analizador es consistente con la composición y el contenido del fluido fuente en la tubería o equipo.
2.Muestra con número mínimo
3. Fácil de operar y mantener.
4. Trabajo confiable y a largo plazo
5.La estructura del sistema es lo más simple posible.
6. Circuitos rápidos para reducir la latencia del transporte de muestras
Sonda de muestreo y muestreo
Selección de puntos de muestreo
Al seleccionar la posición del punto de muestreo del analizador en la línea de proceso, se deben seguir los siguientes principios. La mejor posición puede ser el equilibrio entre algunos puntos en cada punto:
1. Los puntos de muestreo deben ubicarse en los puntos sensibles que puedan reflejar los cambios en las propiedades y la composición del fluido del proceso.
2. El punto de muestreo debe estar en la posición más adecuada para el control del proceso para evitar retrasos innecesarios en el proceso.
3. El punto de muestreo debe estar en la posición donde la diferencia de presión del proceso disponible forme un circuito de circulación rápida.
4. El punto de muestreo debe seleccionarse en cuanto a temperatura, presión, limpieza, sequedad y otras condiciones de la muestra lo más cerca posible de la posición requerida por el analizador, a fin de minimizar la cantidad de componentes de procesamiento de la muestra.
5. La ubicación del punto de muestreo debe ser fácilmente accesible desde la escalera mecánica o la plataforma fija.
6. Los puntos de muestreo del analizador en línea se establecerán por separado de los del análisis de laboratorio.
Generalmente, se cree que el muestreo en puntos turbulentos donde se produce una buena mezcla en la mayoría de las tuberías de gas y líquido garantiza que la muestra sea verdaderamente representativa. Esto se debe a que una mezcla de gas o líquido no se mezcla completamente fácilmente a menos que exista turbulencia. El punto de muestreo puede seleccionarse aguas abajo de la última curva, inmediatamente después de una o más curvas de 90°, o en una posición relativamente tranquila aguas abajo del elemento de estrangulamiento (no se apoye cerca del elemento de estrangulamiento).
Evite lo siguiente tanto como sea posible:
1. No tome muestras aguas abajo de una tubería bastante larga y recta, porque el flujo de fluido en este lugar tiende a ser laminar y el gradiente de concentración en la sección transversal de la tubería da como resultado una composición no representativa de la muestra.
2.Evitar tomar muestras en lugares donde pueda haber contaminación o volúmenes muertos donde pueda haber gases, vapores, hidrocarburos líquidos, agua, polvo y suciedad.
3. No perfore directamente sobre la pared de la tubería. Si la muestra se toma directamente sobre la pared de la tubería, no se puede garantizar su representatividad, ya que el fluido se encuentra en estado laminar o turbulento, lo que dificulta garantizar su representatividad. En segundo lugar, la absorción o adsorción de la pared interna de la tubería produce un efecto memoria. Al reducirse la concentración real del fluido, se produce desorción, lo que altera la composición de la muestra. Este efecto es especialmente significativo en el análisis de trazas de componentes (como agua, oxígeno, monóxido de carbono, acetileno, etc.). Por lo tanto, la muestra debe extraerse con una sonda de muestreo de inserción.
Selección del tipo de sonda de muestreo
1. Para muestras de gas con un contenido de polvo inferior a 10 mg/m³ y muestras de líquido limpio, se puede utilizar una sonda de paso recto (abierta). Esta sonda de muestreo suele ser de varilla con un ángulo de 45°. La abertura se instala en la dirección del flujo del fluido. Las partículas que rodean la sonda se separan del fluido mediante el principio de separación por inercia, pero las partículas de menor tamaño no se pueden separar. La mayoría de las sondas de muestreo utilizadas en el análisis en línea son de este tipo.
2. Cuando la muestra líquida contiene pequeñas cantidades de partículas, materia viscosa, polímeros y cristales, es fácil que se produzcan obstrucciones. Por lo tanto, se puede muestrear con una sonda enchufable sin interrumpir la presión. La sonda también se puede utilizar para muestras de gas que contengan pequeñas cantidades de materia que se obstruye fácilmente (condensado, materia viscosa).
La sonda de muestreo, como se muestra en la figura 15-1, es una sonda de muestreo continua, insertable y extraíble a presión, también conocida como sonda de muestreo desmontable. Esta sonda permite extraer el tubo de muestreo del tubo presurizado para su limpieza, siempre que el proceso no se detenga. La invención consta de una junta de sellado y una válvula de compuerta (o válvula de bola) dispuestas en la sonda de paso recto.
Figura 15 - 1 Estructura de la sonda de muestreo tipo sonda desmontable
La estructura de la junta de sellado se muestra en la Figura 15-2. Esta estructura se divide en dos partes: la primera, que sujeta y fija el tubo de muestreo, adopta una estructura de sujeción y presión; la segunda, que conecta la brida de la válvula de compuerta con la brida, mediante una conexión roscada, sellando ambas partes mediante un elemento de sellado. Al instalar, asegúrese de que la ranura del tubo de muestreo esté alineada con la flecha (dirección del flujo del fluido) de la brida. Para facilitar la conexión y garantizar la seguridad, el extremo frontal del tubo de muestreo está soldado con un resalte para evitar que la presión lo expulse durante la extracción, lo que podría causar accidentes. Cuando el resalte llega al extremo del disco de la brida ciega, se cierra la válvula de compuerta y se gira la junta de sellado para extraer el tubo de muestreo.
Para muestras de gas con mayor contenido de polvo (>10 mg/m3), se puede utilizar una sonda de filtro para el muestreo.
Figura 15-2 Estructura de la junta de sellado
La sonda de muestreo con filtro es una sonda con filtro. El elemento filtrante está hecho de metal sinterizado o cerámica (<800 °C), carburo de silicio (>800 °C) y corindón (Al₂O₃) (>1000 °C), según la temperatura de la muestra. El diseño de la sonda debe contemplar la erosión por fluidos para lograr la autolimpieza.
El filtro montado en el cabezal de la sonda (dentro de la tubería de proceso) se denomina sonda de filtro integrado, y el filtro montado en la cola de la sonda (fuera de la tubería de proceso) se denomina sonda de filtro integrado. La desventaja de la sonda de filtro integrado es que no es fácil de extraer y limpiar, ya que solo se puede soplar con el modo de soplado inverso y la abertura del filtro no debe ser demasiado pequeña, lo que evita que el polvo se bloquee con frecuencia. La sonda es adecuada para la filtración gruesa primaria de muestras. La sonda de filtro externo es de uso común y permite extraer el filtro fácilmente para su limpieza. Al utilizar el filtro para muestrear el conducto de humos, dado que está ubicado fuera del conducto, para evitar que la condensación de humedad en los gases de combustión a alta temperatura bloquee el paso, se recomienda utilizar un modo de calentamiento eléctrico o de vapor para mantener la temperatura del gas de combustión muestreado por encima de la temperatura del punto de rocío. La sonda se utiliza ampliamente en el muestreo de gases de combustión de calderas, hornos de calefacción e incineradores.
No se debe utilizar una sonda de filtro para muestras de líquido sucio, ya que la suciedad húmeda tiene una fuerte adhesión y dificulta la autolimpieza mediante el lavado del fluido. Generalmente, se utiliza una sonda de paso recto de mayor diámetro para eliminar el líquido y la suciedad.
Para el muestreo de gas de craqueo de etileno, gas de combustión de regeneración de craqueo catalítico, gas de cola de recuperación de azufre, carbón o petróleo pesado y gas, gas de cola de horno rotatorio de cemento y otras condiciones complejas, se adoptará un dispositivo de muestreo de diseño especial.
Selección de especificaciones de la sonda, longitud de inserción y orientación
El tubo de acero inoxidable 316 se utiliza generalmente como sonda de muestreo. El volumen de la sonda debe limitarse al máximo para reducir su tamaño.
Las especificaciones de la sonda son las siguientes:
Tubo de 6 mm o 1/4" de diámetro exterior: para muestras de gas.
Tubo de 10 mm o 3/8" de diámetro exterior: para muestras líquidas.
Tubo de 3 mm o 1/8" de diámetro exterior: muestras líquidas para gasificación y transporte.
Tubo de 12 mm o 1/2" de diámetro exterior: para bucles de circulación rápida, muestras de gas con mayor carga de polvo y muestras de líquido denominadas sucias.
La longitud de la sonda se determina principalmente por la longitud de la inserción. Para garantizar la representatividad de la muestra, generalmente se considera que la longitud de la inserción es al menos 1/3 del diámetro interior de la tubería. La longitud de inserción recomendada por EEMVA para la norma n.° 138 es:
Longitud mínima: 30mm.
Longitud máxima: (0,56d+10) mm (d es el diámetro interior de la tubería).
Posición de inserción de la tubería de muestreoTubería horizontal: muestreo de gas, la sonda debe insertarse desde la parte superior de la tubería para evitar posibles líquidos o gotas; La muestra líquida, la sonda debe insertarse desde la pared lateral de la tubería para evitar el vapor y las burbujas que puedan existir en la parte superior de la tubería, y los residuos y sedimentos que puedan existir en la parte inferior de la tubería.
Tubería vertical: cuando el líquido se inserta desde la pared lateral de la tubería, el líquido se extrae de la sección de la tubería fluyendo desde abajo hacia arriba, para evitar la mezcla de gases cuando el líquido que fluye es anormal.
Consideraciones para el diseño y fabricación de sondas
Es importante tener en cuenta las siguientes cuestiones:
La sonda debe considerarse de la siguiente manera:
1. La sonda de muestreo debe fijarse mediante una unión de tubería corta en forma de T con brida.
2. Se considera el material utilizado y la parte del conjunto de unión en forma de T. La válvula de cierre es preferiblemente una válvula de compuerta o una válvula de bola. Cuando la muestra es gas a alta presión, se puede considerar el sistema de doble válvula de cierre, que constituye una medida de protección adicional de doble aislamiento.
3. La válvula de cierre de muestreo debe considerarse parte del conjunto de la sonda, y debe ser una válvula de compuerta o de bola. Cuando la muestra es gas a alta presión, se puede considerar el sistema de doble válvula de cierre, que constituye una medida de protección adicional de doble aislamiento.
4. La sonda de muestreo debe tener suficiente resistencia mecánica para mantener una fijación rígida en el fluido de proceso. Cuando la velocidad del fluido es alta y la fuerza del flujo es alta, si la sonda es delgada, se puede revestir el tubo de refuerzo para protegerla.
5.La posición de la sonda y la dirección del flujo de la tubería deben estar marcadas en la brida.
6. Al diseñar la sonda, se debe tener en cuenta que se evite la ruptura debido al efecto de resonancia.
transmisión de muestra
Requisitos básicos para la transmisión de muestras:
1. El tiempo de retardo de transmisión no debe exceder los 60 s, lo que requiere que la distancia entre el analizador y el punto de muestreo sea lo más corta posible, el volumen del sistema de transmisión lo más pequeño posible y el caudal de muestra lo más rápido posible (1,5 ~ 35 m/s es apropiado).
2. Si el tiempo es superior a 60 segundos después del flujo permitido por el analizador, se debe utilizar un sistema de bucle rápido.
3. La línea de transmisión es preferiblemente recta hasta el analizador, con solo un número mínimo de curvas y esquinas.
4. Sin rama muerta ni volumen muerto
5. Para las muestras de gas que contienen condensado, la línea de transmisión debe mantener una pendiente descendente. El punto más bajo debe estar cerca del analizador y contar con un tanque colector de condensado. La pendiente es de 1:12 y la viscosidad del condensado puede aumentarse a 1:5.
6. Se evita el cambio de fase, es decir, durante el proceso de transmisión, la muestra de gas se mantiene completamente en estado gaseoso y la muestra de líquido se mantiene completamente en estado líquido.
7. La tubería de muestra debe evitar pasar por el área de cambio extremo de temperatura, lo que provocará que la condición de la muestra cambie sin control.
8. El sistema de transmisión de muestras no debe tener fugas, a fin de evitar la fuga de muestras o la invasión del aire ambiental.
El circuito rápido es una tubería que acelera el flujo de muestra para acortar el tiempo de retardo de transmisión. Generalmente, se compone de dos tipos: un circuito de circulación rápida que regresa al dispositivo y un circuito de derivación rápida que conduce a los residuos.
Regreso rápido al dispositivo
El circuito de circulación rápida del dispositivo de retorno de herramientas se denomina circuito de circulación rápida, que utiliza la diferencia de presión en la línea de proceso y conecta una tubería entre los tramos superior e inferior, la muestra se extrae del proceso y se devuelve al sistema de circulación del proceso, la muestra que necesita el analizador se extrae del circuito cerca de un punto del analizador, consulte la Figura 15-3.
Los circuitos de derivación rápida se utilizan normalmente en las siguientes situaciones:
1.Cuando la descarga de la muestra no provoque riesgos ambientales ni contaminación.
2. Cuando el proceso de retorno de la muestra no es realista, como el gas después de la descompresión, el vapor después de la gasificación del líquido, etc.
3. Cuando el costo de recuperación de la muestra es mayor que su valor, el proceso de devolución de la muestra no es económico.
4. Devolución de muestras a un proceso que pueda provocar contaminación o degradación, como muestras mixtas medidas mediante múltiples vías de flujo, etc.
Línea de transmisión de muestra
Tuberías y accesorios
Las tuberías y accesorios utilizados para las tuberías de transmisión de muestras deberán cumplir los siguientes requisitos:
Se recomienda utilizar tubos sin costura de acero inoxidable 316 en la línea de transmisión de muestras. Estos tubos deben ser recocidos. Sus ventajas son:
El acero inoxidable 316 no reaccionará con los componentes en la trayectoria del flujo de muestra y tiene una excelente resistencia a la corrosión.
Los resultados muestran que la pared interior del tubo de acero sin costura es lisa, la adsorción en la muestra es pequeña y el grado de resistencia a la presión es alto.
El tubo está conectado mediante junta a presión y tiene un buen rendimiento de sellado y un pequeño volumen muerto.
El tubo con tratamiento de recocido tiene una alta flexibilidad, lo que es conveniente para la construcción de doblado y la conexión a presión.
La conexión de la tubería debe adoptar el modo de conexión a presión, se debe utilizar una junta de conexión a presión de tipo manguito de doble tarjeta, el material y las especificaciones de los accesorios de la tubería (juntas y válvulas) deben ser los mismos y coincidir con la tubería.
Evite el uso de tubos y accesorios no metálicos a menos que sus propiedades físicas y químicas tengan una clara ventaja y estén permitidos por el usuario.
Los tubos y accesorios de cobre sólo se pueden utilizar en sistemas neumáticos y de acompañamiento térmico, y no para la transmisión de muestras.
Determinación del tamaño del diámetro de la tubería
Dado que el caudal del sistema de muestreo es muy bajo en comparación con la logística del proceso, debido a la limitación del tiempo de retardo de transmisión, el diámetro de la tubería del pozo de cereza puede verse reducido. El diámetro de la tubería puede determinarse según la experiencia.
Tubo de 6 mm o 1/4" de diámetro exterior para muestra de gas
La muestra líquida es un tubo de 10 mm o 3/8" de diámetro exterior.
El circuito de circulación rápida o muestra sucia adopta un tubo de 12 mm o 1/2" de diámetro exterior.
Determinación del espesor de la pared
La capacidad de presión del tubo depende del espesor de la pared y está limitada por la temperatura. Los requisitos de espesor de la pared de la tubería de muestra en el diseño de ingeniería general son:
∮3×0,7 o 1/8"×0,028
∮6×1.0 o 1/4"×0.035
∮10×1.0 o 3/8"×0.035
∮12×1,5 o 1/2"×0,049
Equipos para instalaciones de lavado
En los siguientes casos, las tuberías y componentes de muestra deben estar equipados con instalaciones de lavado:
1. Cuando la viscosidad cinemática de la muestra es superior a 500 cSt (1 cSt = 1 mm2/s) (a 38 °C)
2.Posible solidificación o cristalización de las muestras.
3. Muestras corrosivas o tóxicas
4.Otras ocasiones para los usuarios
El medio de lavado puede ser nitrógeno o vapor, que debe introducirse desde aguas abajo adyacente al punto de muestreo, con especial atención al lavado de los componentes independientes adicionales del sistema (por ejemplo, filtros dobles paralelos, etc.).
Tubos, tuberías y accesorios
Diferencias entre tubería y tubo
Los tubos tipo tubería y tubo son dos tipos de tubos con diferentes diámetros, métodos de conexión, métodos de representación y rango de aplicación.
1. El tubo es un tubo de gran diámetro, con un diámetro de entre 15 y 1500 mm (1/2 y 60 pulgadas). También existen tubos de menor o mayor tamaño, pero de bajo consumo. El tubo es un tubo de pequeño diámetro, con un diámetro de entre 3 y 12 mm (1/8 y 1/2 pulgadas).
2. La tubería tiene tres tipos de conexión: brida, rosca y soldadura. Generalmente, se utiliza la brida, y la rosca se permite a baja presión. Sin embargo, debido a que la pared del tubo es muy delgada, la rosca no se adhiere a ella. Tras el tratamiento de recocido, se utiliza la conexión por abrazadera, también conocida como conexión a presión.
3. El tubo representa la especificación del diámetro del tubo con un diámetro nominal DN. El diámetro nominal no es igual al diámetro exterior ni al diámetro interior de la tubería, que es un número de tamaño comúnmente utilizado para todos los componentes (incluyendo tuberías, bridas, válvulas, juntas, etc.) en el sistema de tuberías. Las tuberías, bridas, válvulas y juntas con el mismo diámetro nominal pueden conectarse entre sí, independientemente de si las demás dimensiones (diámetro exterior, diámetro interior, espesor de pared, etc.) son iguales. En resumen, el diámetro nominal permite simplificar y unificar la conexión entre tubos, por lo que el DN representa el diámetro del tubo.
El "tubo" representa la especificación del diámetro exterior del tubo, por ejemplo, un tubo de 1/4" de diámetro exterior para un tubo de 1/4 de pulgada. Dado que el tubo se conecta mediante un manguito, esta conexión se relaciona con el diámetro exterior. Un tubo con el mismo diámetro exterior y la pieza de tubo se pueden conectar mediante el manguito. Por esta razón, el diámetro exterior se utiliza para expresar el tubo.
4. El espesor de pared de los tubos es estándar. Generalmente se expresa mediante el número de serie (N.º de serie, abreviado como Número de Serie). El N.º de serie también se denomina número de nivel de presión, y va del N.º de serie 5 al N.º de serie 160. Los tubos de diferentes diámetros o materiales tienen su serie estándar de espesor de pared. El N.º de serie es diferente. El espesor de pared real de un tubo del mismo diámetro o material es diferente.
El espesor de la pared del tubo está representado por el tamaño del espesor real (en pulgadas o mm)
5. El tubo es ampliamente utilizado, tanto en tuberías de proceso como en tuberías de ingeniería pública. Se utiliza exclusivamente en tuberías de medición de sistemas de instrumentación, tuberías de señales neumáticas y muestras de analizadores en línea.
Tipos, especificaciones y parámetros relacionados del tubo común
Existen varios tipos de tubos de uso común: según el material, se utilizan principalmente acero inoxidable 316 y acero inoxidable 304. Según el proceso de conformado, existen dos tipos de tubos de acero sin costura (laminados en caliente antes del estirado en frío) y tubos de acero soldados (soldados con fleje de acero). En el sistema de medición, existen dos tipos de tubos en pulgadas y metros, según el diámetro exterior y el espesor de pared.
El diámetro exterior y el espesor de pared de los tubos comúnmente utilizados, la presión de trabajo máxima permitida y sus coeficientes de degradación de temperatura se muestran en las Tablas 15-1 a 15-5.
Tabla 15-1 Especificaciones y presión máxima de trabajo permitida (bar) de tubos comunes fabricados en arroz (material 316SS o 6Mo)
Nota: 1. El sistema de presión de trabajo ASTM A-269 medido en la tabla, el factor de seguridad es 4:1 [factor de seguridad = presión de expansión (ruptura) : presión de trabajo]
2. La presión de trabajo indicada en la tabla es efectiva en el rango de temperatura del tubo de -20 a +100 °C. Si la temperatura aumenta, se debe multiplicar el coeficiente de degradación térmica. Véase la tabla 15-2.
Tabla 15-2 Coeficiente de degradación de temperatura del medidor de tubo
NOTA: Por ejemplo, un tubo de acero inoxidable 316 sin costuras con un diámetro exterior de 12 mm × 1,00 de espesor de pared tiene una presión de operación de 245 bar a temperatura ambiente (véase la Tabla 15-1). Si opera a 427 °C (800 °F) con un factor de degradación de temperatura de 0,80 (véase la Tabla 15-2), la presión de operación máxima admisible a esa temperatura es de 245 bar × 0,80 = 196 bar.
Tabla 15-3 Especificación de tubería de acero común en pulgadas Presión máxima de operación permitida (psi, lbs/in²) (tubería de acero sin costura 316 o 304)
Tabla 15-4 Especificaciones y presión de funcionamiento máxima permitida (psi) para tubos de pulgadas comunes (tubos de acero soldados 316 o 304)
NOTA: 1. Los datos de las tablas 15-3 y 15-4 están en línea con las normas ASME/ANSI B31.3 para tuberías de plantas químicas y refinerías (versión de 1987).
2. Los valores de presión de operación son los valores de presión a temperatura ambiente (72 °F o 22 °C) y los coeficientes de degradación de temperatura se muestran en la Tabla 15-5.
3. El factor de seguridad de presión es 4:1
4. Conversión de unidades lin=25,4 mm, 1 psi=6,89 kPa≈0,07 bar.
Tabla 15-5 Coeficiente de degradación de temperatura del tubo en pulgadas
Nota: Por ejemplo, un tubo de acero inoxidable 316 sin costuras con un diámetro exterior de 1/2" x 0,049 de espesor de pared (aproximadamente 12,7 mm de diámetro exterior x 1,25 mm de espesor de pared) tiene una presión de trabajo de 3500 psi (aproximadamente 245 bar) a temperatura ambiente. Si se opera a 800 °F (427 °C), su coeficiente de degradación térmica es de 0,80, a cuya temperatura la presión de trabajo máxima admisible es de 3500 psi x 0,80 = 2800 psi (aproximadamente 196 bar).
Accesorios para tubos
Existen muchos tipos de accesorios que se utilizan para los tubos, pero estos se pueden resumir de la siguiente manera.
Una unión intermedia (unión) se utiliza para conectar un tubo con otro, o una unión con ambos lados conectados mediante un manguito. Existen principalmente los siguientes tipos:
Conector intermedio recto Unión
Unión en T de tres vías con junta intermedia
Conector intermedio de cuatro vías Union Cross
Codo de unión con articulación media doblada
(curva de 90° y 45°)
Conector de placa pasante Unión de mamparo
La invención se utiliza para conectar tubos con diámetros de tubería diferentes, lo que comúnmente se denomina cabeza grande y también es una unión intermedia.
Un conector terminal se utiliza para conectar tubos, medidores, dispositivos auxiliares, etc. El conector se conecta al tubo mediante una abrazadera, de modo que se conecta al medidor, equipo auxiliar, etc., y se conecta al terminal del tubo. Por eso, se denomina conector terminal. Existen solo uno de los siguientes:
Conector de terminal de paso Conector
Conector de terminal de tres vías Conector en T
Conector de terminal doblado Conector Codo
Conector de mamparo con junta de terminal de placa pasante
El conector de calibre se utiliza para conectar el tubo al calibre, y también funciona como conector terminal. Existen dos tipos principales: conector de paso y conector de paso Te.
Otros, como los accesorios cortos (Adapter), los tapones para tuberías (Plug), los tapones para tuberías (Cap), etc., no son innecesarios ni superfluos.
Si se separa del accesorio, el accesorio que utiliza el tubo tiene dos modos de fijación.
Conexión de enchufe
La conexión de manguito se utiliza para conectar la junta y el tubo, que se conecta y sella mediante la fuerza de presión del aro circular. Por lo tanto, también se denomina conexión de presión. El aro circular se presenta en dos tipos: aro simple (de férula simple) y aro doble (de férula doble).
conexión roscada
La conexión roscada se utiliza para conectar juntas, instrumentos, equipos auxiliares, etc. Existen dos tipos de roscas comunes.
1. Rosca cónica para tubería. Existen dos tipos de roscas: NPT (ángulo dentado de 60°) y BSPT (ángulo dentado de 55°). El ángulo de conicidad es de 1°47'. Cuanto más apretada esté la conicidad, su deformación puede actuar como sellador, por lo que también se denomina "rosca de tubería sellada con rosca". En la práctica, se suele añadir un agente sellador, como cinta de PTFE, agente sellador de tubos compuestos, etc., para evitar fugas.
2. Rosca cilíndrica para tubería. Existen roscas rectas (ángulo de 60°) y roscas BSPT (ángulo de 55°). La rosca cilíndrica sin cono es una rosca recta que no tiene efecto de sellado, por lo que también se denomina "rosca sellada sin rosca". La junta se utiliza para sellar la conexión.
Además, la rosca en la superficie exterior de la unión se denomina rosca positiva y se identifica con M(Mel); la rosca en la superficie interior se denomina rosca hembra y se identifica con F(File). La rosca que gira en sentido horario se denomina rosca derecha, y la que gira en sentido antihorario se denomina rosca izquierda. El modelo de la rosca izquierda se identifica con LH; la rosca derecha no se identifica.
La mayoría de las roscas utilizadas en los accesorios de tuberías son roscas cónicas NPT, algunos de los cilindros de aire son roscas a izquierdas y, en otros casos, son roscas a derechas.
Debido a la variedad de accesorios para tuberías utilizados en la industria de tubos y a la discrepancia entre los modelos y especificaciones de los fabricantes, este manual ya no proporciona información al respecto. De hecho, según el tamaño, el tipo y el modo de conexión del accesorio, se puede seleccionar fácilmente según la muestra del producto.
Unión de tuberías tipo manguito
Los accesorios para tubos son accesorios para conectar tuberías (como su nombre indica). Se conectan y sellan mediante la fuerza de presión del aro circular, por lo que también se denominan juntas de presión. Existen dos tipos de accesorios de manguito: de casquillo simple y de casquillo doble. La Figura 15-5 muestra la estructura y el principio de funcionamiento del accesorio de doble casquillo.
Figura 15.5 Estructura y principio de funcionamiento de la unión de tuberías con manguito de doble tarjeta
Las dos abrazaderas son impulsadas para avanzar hacia el cuerpo de unión por el empuje generado por la rotación en el sentido de las agujas del reloj de la tuerca; bajo la acción de extrusión mutua del puerto cónico del cuerpo, la abrazadera frontal y la abrazadera trasera, la superficie cónica del tubo se presiona durante dos horas, y la conexión y el sellado se realizan mediante la fuerza de presión entre las dos superficies cónicas de la abrazadera frontal y la abrazadera trasera y el tubo.
Al conectar con un conector de manguito se deben tener en cuenta los siguientes puntos:
1. Antes de la conexión, el tubo debe ser redondo, el extremo del tubo no debe tener rebabas y la superficie no debe tener defectos evidentes.
2. Inserte el tubo en el conector, asegurándose de que el tubo de la jaula esté bien insertado y apriete la tuerca manualmente. Se recomienda trazar una línea entre el hexágono de la tuerca y el cuerpo de la unión como punto de partida para la rotación de la tuerca.
3. No es necesario utilizar una prensa para sujetar la tubería en la unión, ya que dejará una marca o un rasguño en la tubería e incluso convertirá la tubería en una elipse, lo que facilita las fugas.
4. Utilice la llave para apretar la tuerca en el sentido de las agujas del reloj; la unión de ≥1/4 pulg. (6 mm) debe girar 1 1/4 veces; el conector de <1/4 pulg. (6 mm) requiere una rotación de 3/4 como se muestra en la Figura 15-6.
5. Si necesita desconectar y volver a conectar, observe la posición de apriete original y utilice la llave para desconectar la conexión. Al volver a ensamblar, apriete la tuerca a su posición original y luego apriete suavemente la llave hasta que el par aumente ligeramente.
Conducción de calor por vapor
Trazado de calor y aislamiento térmico
El trazado térmico se refiere al uso de tubos de calor de vapor y tubos de calor eléctricos para calentar la tubería de muestra y compensar la pérdida de calor durante el proceso de transmisión, manteniendo así la temperatura de la muestra dentro de un rango determinado. El aislamiento térmico se refiere al recubrimiento de la superficie exterior de la tubería de muestra para reducir la disipación de calor al entorno o absorberlo durante el proceso de transmisión. También se refiere a las medidas de aislamiento adoptadas para garantizar que las muestras no se vean afectadas por la temperatura ambiente durante el proceso de transmisión.
La línea de transmisión de muestras suele requerir calor o aislamiento térmico para garantizar que el estado de fase y la composición de la muestra no se alteren por los cambios de temperatura. Una fuente importante de cambios de temperatura durante la transmisión de muestras son los cambios climáticos. China se encuentra en la franja monzónica continental, donde la diferencia de temperaturas extremas entre invierno y verano suele superar los 60 °C. Además, debe tenerse en cuenta el efecto de calentamiento de la radiación solar directa, ya que la temperatura superficial de la tubería de muestra puede alcanzar en ocasiones entre 80 y 90 °C bajo la exposición solar en verano. Por lo tanto, al diseñar la transmisión de muestras, se debe considerar la influencia de la temperatura ambiente en el estado de fase y la composición de la muestra.
La muestra de gas contiene componentes fáciles de condensar y debe administrarse con calor para mantener la temperatura por encima de su punto de rocío. La muestra líquida contiene componentes fáciles de gasificar y debe aislarse por debajo de la temperatura de evaporación o mantener la presión por encima de la presión de vapor. Las muestras para análisis de trazas (especialmente las de agua y oxígeno) deben transportarse con calor, ya que el efecto de adsorción de la pared del tubo aumenta con la disminución de la temperatura, mientras que el efecto de desorción es opuesto. Las muestras fáciles de condensar y cristalizar también deben recibir transferencia de calor. En resumen, según las condiciones y la composición de la muestra, y según los cambios en la temperatura ambiente, se debe elegir un método de aislamiento adecuado y determinar la temperatura de aislamiento.
Hay dos tipos de métodos de conservación del calor: conservación del calor mediante vapor y conservación del calor mediante electricidad.
The advantages and disadvantages of steam heating
The advantages of steam heat-accompanying are: The temperature is high and the heat is large, so the sample can be heated quickly and kept at a higher temperature. The disadvantages are as follows:
1.Because of the thin diameter of the steam pipe, the air pressure can not be too high and the height of the vertical pipe changes, the effective length of heat conduction is greatly limited, so that when the sample pipeline is long or heavy load heat conduction, the method of sectional heat conduction must be adopted. According to the foreign data, the maximum effective heat conduction length of steam is 100ft(30.48m). Therefore, for the 60m long sample pipeline, it is usually divided into two stages.
2.The fluctuation of steam pressure will lead to a large change of temperature, and the insufficient supply of gas or even short-term interruption of gas is sometimes occurred. It is difficult to meet the requirements of equilibrium and stability of the temperature associated with the heat of the sample pipeline.
3.It is very difficult to control the associated temperature when the sample pipeline is heated by steam, or it is not controllable (the sample processing box can be controlled by temperature control valve).
Thermal vapor and thermal insulation material
There are two kinds of steam accompanied with heat, ie low-pressure superheated steam and low-pressure saturated steam.
Table 15-6 Main physical properties of saturated steam(SH 3126—2001)
Aluminum silicate insulation rope, silicate products and so on are commonly used as insulation materials for sample pipelines. The thermal insulation materials commonly used in the sample processing box or the analysis thermal insulation box are polyurethane foam, polystyrene foam, etc. The selection of the associated steam pressure and the thickness of the insulation layer can be found in Table 15-7.
Table 15-7 Thickness of thermal insulation layer at different atmospheric temperatures (SH 3126-2001)
Aluminum silicate insulation rope, silicate products and so on are commonly used as insulation materials for sample pipelines. The thermal insulation materials commonly used in the sample processing box or the analysis thermal insulation box are polyurethane foam, polystyrene foam, etc. The selection of the associated steam pressure and the thickness of the insulation layer can be found in Table 15-7.
Table 15-7 Thickness of thermal insulation layer at different atmospheric temperatures (SH 3126-2001)
Figure 15-7 Structure of heavy and light heat tracing
When the sample is easy to condense, freeze and crystallize, heavy heat may be used; When the heavy heat accompanying the sample may cause polymerization, decomposition reaction or gasification of the liquid sample, the light heat accompanying the sample should be used.
Water trap for steam heat-treatment system
The hydrophobic device is also called a hydrophobic valve, and its function is to regularly discharge condensate in the steam heat-accompanying system, prevent the leakage of steam, and save energy. A water trap should be installed separately in each of the heat-associated systems.
According to its working principle and structure, the water repeller has many kinds. Currently, the commonly used water repeller in the instrument thermal insulation system is a thermal power type water repeller, and also a temperature-regulated water repeller which utilizes the principle of thermal expansion and cold contraction of temperature sensitive elements to drain water automatically. and a combination of temperature-regulated and thermo-dynamic water repellents. The water repeller is not in the work scope of online analytical instrument maintenance, and this book does not introduce.
Electrical Companion
Advantages and Disadvantages of Electric Heating
At present, most domestic industrial enterprises use steam-assisted heat treatment, the main reason is that the steam boiler already existed in the plant can be used, but the heat-assisted efficiency and the maintenance and consumption in the future operation are far less than the use of electric-assisted heat treatment economy. In addition, the material of the steam supply pipe network and the water return pipeline, the heat preservation installation and the future maintenance cost, and the purification cost of the steam water are also considerable.
Compared with steam heat-accompanying, electric heat-accompanying has the following advantages:
1.The electric heating system is a relatively simple heating system. It does not need a complex steam pipe network and water return pipeline as the steam heating system, and the required power supply and distribution facilities can be shared with other electrical lines.
2.The scope of heat loss and the operating and maintenance expenses of the electric heat accompanying the heat shall be limited to the heat accompanying the line
3.Electric heat is a very easy-to-control heat-accompanying system, its temperature control can be very accurate, this is the steam heat-accompanying system can not reach
4.No noise, no pollution, steam tracing has "run, run, drip, leak" phenomenon, electric heat tracing does not
5.The electric heat belt has a service life of 25 years or more, which is difficult to achieve with steam
6.Easy installation, use and maintenance
Many developed countries have widely adopted electric heating technology in the industrial field. At present, the electric heating has been adopted in the instrument system of large-scale petrochemical projects. Compared with the steam heat, the main disadvantage of electric heat is low temperature and low heat. The temperature range of the electric heating is usually lower than 250°C, and the steam heating range is up to 450°C. Some liquid samples still need to be gasified by steam heating.
Electric heating cable
There are several kinds of electric heating cable in the electric associated heat system:(1) Self-regulation of the electric heating cable; (2) Constant power electric heating cable; (3) power-limited electri heating cable; (4) Series-connected electric heating cable
The first three are all parallel type electric heating cable, which are composed of parallel electric heating elements between two parallel power supply. At present, most of the electrical heat of the sample transmission line is selected as self-regulation electrical heating cable, and generally does not need temperature controller. When the sample temperature is higher (such as the high temperature flue gas sample of CEMS system), the power-limited electric belt can be adopted.
The advantages of the constant power electric belt are low cost, and the disadvantage is that the electric belt has no self-temperature adjusting function, and is easy to overheat. The invention is mainly used for the heating of the process pipelines and equipment, and a temperature control system must be arranged when the sample pipelines are used for the heating.
The series-type electric associated belt is a associated belt which takes the cable core line as the heating body, namely, the core line with certain resistance is connected with current, the core line generates heat, the heating core line has two types, namely single core and multi-core, which are mainly used for the heat associated with long-distance pipelines.
Fig. 15-8 Structure of self-regulating and electric belt 1-nickel-plated copper power supply bus; 2 - Conductive plastics; 3-Fluoropolymer insulation; 4-tin-plated copper wire braided layer; 5-polyolefin sheath (suitable for general environment); 6-Fluoropolymer Sheath (for corrosive environments)
self-regulating electric belt
Self-regulating Electric Accompanying Band, also known as Power Self-regulating Electric Accompanying Band, is a kind of parallel electric accompanying band with positive temperature characteristic and self-regulating. Figure 15-8 is the structure of the self-regulating electric belt.
The self-regulation electric heating belt consists of two power supply and conductive plastic connected in parallel between the two power supply. The so-called conductive plastic is made by introducing a cross-linked semiconductor matrix into the plastic, which is a heating element in an electric heating belt. When the temperature of the heated material increases, the conductive plastic expands, the resistance increases and the output power decreases. When the temperature of the material is lowered, the conductive plastic contracts, the resistance is reduced, and the output power is increased, that is, different heat will be generated at different ambient temperatures, and the conductive plastic has the function of self-regulating the temperature. It can be cut or lengthened arbitrarily, and it is very convenient to use.
The electric heating belt is suitable for the situation of low maintenance temperature, especially the situation of difficult calculation of heat loss. Its output power (10°C) is 10W/m, 16W/m, 26W/m, 33W/m, 39W/m and so on, and its maximum maintaining temperature is 65°C and 121°C. The so-called highest maintenance temperature means that the electric heating system can continuously maintain the highest temperature of the object.
Most of the electrical heat associated with the sample transmission line in on line analysis are self-regulated electrical heating belt. In general, there is no need for temperature controller, and the starting current is about 3-5 times of the normal value. The selection of components and wires in the power supply circuit should meet the requirements of starting current.
Limited power electric companion
Power-limited electric heating cable is also a parallel type of electric heating belt, its structure is the same as the constant power electric heating belt, see figure 15-9, the difference is that it uses resistance alloy heating wire, this kind of heating element has the positive temperature coefficient characteristic, when the temperature of the heating material increases, can reduce the power output of the heating belt. Compared with the self-regulation electric belt, the regulation range is small, the main function is to limit the output power in a certain range to prevent overheating.
Figure 15-9 Limited power supply with electric heating belt 1-Copper Power Supply Bus Bar; 2,4-Fluoropolymer insulation; 3-resistance alloy electric heating wire; 5-Tin-plated copper wire braided layer; 6-Fluoropolymer sheath
This kind of electric heating belt is suitable for the situation of high maintaining temperature, its output power (10°C) has several kinds such as 16W/m, 33W/m, 49W/m, 66W/m, etc., the highest maintaining temperature has two kinds of 149°C and 204°C. The invention is mainly used for the sampling pipeline of the CEMS system, which is used for heat preservation of the high-temperature flue gas samples, so as to prevent the moisture in the flue gas from condensing and separating out during the transmission process.
Electric Trace Tubing
Electrical Trace Tubing is a combination of a sample transport tube, an electrical trace tropical, a moisture retention layer, and a sheath layer.
Figure 15-10 is the structure of self-regulating electric heat pipe cable. The cable is suitable for the situation of low maintenance temperature, the highest maintenance temperature is 65°C and 121°C, and the number of the sample tubes is single and double following.
Figure 15-10 Self-regulating electric heat pipe cable structure
Left—single sample pipe cable; right—double sample tube cables; Structure (from outside to inside): Sheath - Black PVC Plastics
moisture retention layer-non-hygroscopic glass fiber; Thermal reflection belt—aluminum copper polyester belt; Electric heating belt—self-regulation type;
Sample tube—Tube of various sizes and materials
In addition to the electric heat pipe cable, there is also a steam trace tube cable, which is the same structure as the electric heat pipe cable, except the steam heat pipe replaced the electric heat pipe. It has two types of heavy and light heat accompanying, and the number of single and double heat accompanying sample tubes. The heat pipe cable is convenient to use, which saves the trouble of on-site coating and heat preservation construction. The invention has good water proof, moisture proof and corrosion resistance, and is reliable and durable, which is worthy of recommendation.
The cable can be selected according to the type selection sample provided by the manufacturer, and it also needs to be verified and confirmed through calculation. Figure 15-11 The working curve of the self-regulation electric heat pipe cable. The sample tube is a single 1/4in Tube tube, the left longitudinal coordinate is electric heat power, unit W/ft; The vertical coordinate on the right is ambient temperature, unit°F; The lower horizontal coordinate is the temperature of the sample tube, unit°F. The required thermal power can be identified by the intersection of temperature and ambient temperature that the sample tube needs to maintain. The rough line in the middle of the figure is the working curve of different specifications of electric heating belt, for example, the rough line is the working curve of self-regulation electric heating belt with power 3W/ft (10W/m at 10°C), according to the change of the curve, we can find out the change of the temperature of the sample tube under different environmental temperature when using the adjoint thermal.
