Pengambilan sampel dan transfer sampel

Sistem pemrosesan sampel diperlukan ketika elemen sensor dari penganalisis online tidak dipasang langsung di dalam pipa atau peralatan proses. Sistem pemrosesan sampel adalah sistem yang menghubungkan fluida sumber dan titik keluaran dari satu atau lebih instrumen analitik online. Fungsinya adalah untuk memastikan bahwa instrumen analitik dapat memperoleh sampel yang representatif dalam waktu sesingkat mungkin. Kondisi sampel (suhu, tekanan, laju aliran, dan kebersihan) harus sesuai dengan kondisi operasi instrumen analitik.

Sistem pengolahan sampel dapat mencapai fungsi-fungsi dasar berikut: pengambilan sampel, pengiriman sampel, pengolahan sampel, dan pengeluaran sampel. Fungsi-fungsi dasar ini juga merupakan komponen utama dari sistem sampel dan proses dasar sampel dalam sistem tersebut.

Keberhasilan penggunaan instrumen analitik online seringkali tidak bergantung pada alat analisis itu sendiri, melainkan pada kelengkapan dan keandalan sistem pengolahan sampel. Karena alat analisis itu kompleks dan membutuhkan ketelitian tinggi, akurasi analisis dibatasi oleh keterwakilan sampel, kinerja waktu nyata, dan kondisi fisiknya. Bahkan, masalah kerusakan pada sistem pengolahan sampel seringkali lebih banyak daripada masalah analisis itu sendiri, dan perawatan sistem pengolahan sampel seringkali lebih banyak daripada perawatan alat analisis itu sendiri. Oleh karena itu, kita harus memberikan perhatian pada peran sistem pengolahan sampel, setidaknya menempatkannya pada posisi yang sama dengan alat analisis.

Persyaratan dasar sistem pengolahan sampel dapat dirangkum sebagai berikut:

1. Sampel yang diperoleh oleh alat analisis konsisten dengan komposisi dan kandungan cairan sumber di dalam pipa atau peralatan.

2. Sampel dengan jumlah minimal

3. Mudah dioperasikan dan dipelihara

4. Pekerjaan jangka panjang dan dapat diandalkan

5. Struktur sistem sesederhana mungkin.

6. Sirkuit cepat untuk mengurangi latensi pengiriman sampel

Pengambilan sampel dan alat pengukur sampel

Pemilihan titik pengambilan sampel

Prinsip-prinsip berikut harus diikuti saat memilih posisi titik pengambilan sampel analyzer pada jalur proses. Posisi terbaik mungkin merupakan kompromi dan pilihan yang diambil dari beberapa poin di setiap titik:

1. Titik pengambilan sampel harus ditempatkan pada titik-titik sensitif yang dapat mencerminkan perubahan sifat dan komposisi fluida proses.

2. Titik pengambilan sampel harus berada pada posisi yang paling sesuai untuk pengendalian proses guna menghindari keterlambatan proses yang tidak perlu.

3. Titik pengambilan sampel harus berada pada posisi di mana perbedaan tekanan proses yang tersedia membentuk lingkaran sirkulasi yang cepat.

4. Titik pengambilan sampel harus dipilih pada suhu, tekanan, kebersihan, kekeringan, dan kondisi lainnya yang sedekat mungkin dengan posisi yang dibutuhkan oleh alat analisis, untuk meminimalkan jumlah komponen pemrosesan sampel.

5. Lokasi titik pengambilan sampel harus mudah diakses dari eskalator atau platform tetap.

6. Titik pengambilan sampel pada analyzer online harus diatur secara terpisah dari titik pengambilan sampel pada analisis laboratorium.

Secara umum diyakini bahwa pengambilan sampel dari lokasi turbulen di mana pencampuran yang baik terjadi di sebagian besar pipa gas dan cairan memastikan bahwa sampel tersebut benar-benar representatif. Karena campuran gas atau cairan tidak mudah tercampur sepenuhnya kecuali ada turbulensi. Titik pengambilan sampel dapat dipilih pada posisi hilir dari tikungan terakhir tepat setelah satu atau lebih tikungan 90 derajat, atau pada posisi yang relatif tenang di hilir elemen pembatas aliran (jangan terlalu dekat dengan elemen pembatas aliran).

Hindari hal-hal berikut sebisa mungkin:

1. Jangan mengambil sampel di hilir pipa yang cukup panjang dan lurus, karena aliran fluida di lokasi ini cenderung laminar, dan gradien konsentrasi pada penampang pipa menghasilkan komposisi sampel yang tidak representatif.

2. Hindari pengambilan sampel di lokasi yang mungkin terkontaminasi atau di area yang sulit terkontaminasi di mana gas, uap, hidrokarbon cair, air, debu, dan kotoran mungkin ada.

3. Jangan mengebor langsung pada dinding pipa. Jika sampel diambil langsung pada dinding pipa, representasi sampel tidak dapat dijamin, tidak hanya karena fluida berada dalam keadaan laminar atau turbulen, tetapi juga dalam keadaan turbulen, representasi sampel sulit dijamin; Kedua, karena penyerapan atau adsorpsi dinding bagian dalam pipa akan menyebabkan efek memori, ketika konsentrasi fluida sebenarnya berkurang, desorpsi akan terjadi, komposisi sampel berubah, terutama untuk analisis komponen jejak (seperti air, oksigen, karbon monoksida, asetilen, dll.), efeknya sangat signifikan. Oleh karena itu, sampel harus diambil dengan menggunakan probe pengambilan sampel tipe sisipan.

Pemilihan jenis probe pengambilan sampel

1. Untuk sampel gas dengan kandungan debu kurang dari 10 mg/m3 dan sampel cairan bersih, probe lurus (tipe terbuka) dapat digunakan untuk pengambilan sampel. Probe pengambilan sampel lurus biasanya berupa probe tipe batang dengan sudut bidang 45°, bukaan dipasang searah aliran fluida, dan partikel di sekitar probe dipisahkan dari fluida dengan menggunakan prinsip pemisahan inersia, tetapi partikel dengan ukuran partikel yang lebih kecil tidak dapat dipisahkan. Sebagian besar probe pengambilan sampel yang digunakan dalam analisis online adalah probe jenis ini.

2. Ketika sampel cairan mengandung sedikit partikel, zat kental, polimer, dan kristal, mudah terjadi penyumbatan, dan dapat diambil sampelnya dengan probe yang dapat dicolokkan tanpa tekanan penghenti. Probe ini juga dapat digunakan untuk sampel gas yang mengandung sedikit zat yang mudah tersumbat (kondensat, zat kental).

Probe pengambilan sampel seperti yang ditunjukkan pada gambar 15-1 adalah probe pengambilan sampel yang dapat dilepas, dimasukkan dan ditarik, serta diberi tekanan, juga dikenal sebagai probe pengambilan sampel tipe lepas pasang, yang dapat mengeluarkan tabung pengambilan sampel dari tabung bertekanan untuk dibersihkan dalam kondisi proses tidak dihentikan. Inovasi ini terdiri dari sambungan penyegel dan katup gerbang (atau katup bola) yang disusun pada probe lurus.

Gambar 15 - 1 Struktur probe pengambilan sampel tipe probe yang dapat dilepas

Struktur sambungan penyegelan ditunjukkan pada Gambar 15-2. Struktur tersebut dapat dibagi menjadi dua bagian, satu adalah bagian penjepit dan penahan tabung pengambilan sampel, dan menggunakan struktur penjepit dan penekan; bagian kedua adalah bagian penghubung dengan flensa katup gerbang, yang menggunakan mode sambungan sekrup dan mewujudkan penyegelan antara kedua bagian tersebut dengan elemen penyegelan. Perhatikan untuk menyelaraskan orientasi alur tabung pengambilan sampel dengan orientasi panah (arah aliran fluida) pada flensa saat pemasangan. Untuk memudahkan pengoperasian pemasangan dan memastikan keamanan, ujung depan tabung pengambilan sampel dilas dengan tonjolan, sehingga mencegah tabung pengambilan sampel terlepas akibat tekanan di dalam tabung selama proses penarikan, sehingga menyebabkan kecelakaan keselamatan; ketika tonjolan mencapai ujung cakram flensa buta, katup gerbang dapat ditutup, kemudian sambungan penyegelan diputar untuk mengeluarkan tabung pengambilan sampel.

Untuk sampel gas dengan kandungan debu yang lebih tinggi (>10 mg/m3), probe filter dapat digunakan untuk pengambilan sampel.

Gambar 15-2 Struktur sambungan penyegelan

Yang disebut probe pengambilan sampel tipe filter adalah probe dengan filter, elemen filter menggunakan logam atau keramik yang disinter (<800°C), silikon karbida (>800°C), dan korundum Al2O3 (>1000°C) sesuai dengan suhu sampel. Desain probe harus mempertimbangkan penggunaan erosi fluida untuk mencapai tujuan pembersihan mandiri.

Filter yang dipasang pada kepala probe (di dalam pipa proses) disebut probe filter internal, dan filter yang dipasang pada ekor probe (di luar pipa proses) juga disebut probe filter eksternal. Kekurangan probe filter internal adalah filternya tidak mudah dilepas dan dibersihkan, hanya dapat dibersihkan dengan cara meniup terbalik, dan lubang filter tidak boleh terlalu kecil, sehingga mencegah debu sering tersumbat. Probe ini cocok untuk penyaringan kasar primer sampel. Probe filter eksternal umumnya digunakan, dan probe ini dapat dengan mudah dilepas filternya untuk dibersihkan. Ketika filter digunakan untuk pengambilan sampel gas buang, karena filter ditempatkan di luar gas buang, untuk mencegah kondensasi uap air dalam gas buang bersuhu tinggi menghalangi aliran gas buang, bagian filter harus menggunakan pemanasan listrik atau pemanasan uap untuk menjaga suhu gas buang yang diambil sampelnya di atas titik embun. Probe ini banyak digunakan dalam pengambilan sampel gas buang boiler, tungku pemanas, dan insinerator.

Tidak boleh menggunakan probe filter untuk sampel cairan kotor, karena kotoran basah memiliki daya rekat yang kuat, dan sulit untuk mencapai tujuan pembersihan sendiri dengan pencucian cairan. Umumnya, probe lurus dengan diameter yang lebih besar digunakan untuk mengambil cairan dan menghilangkan kotoran.

Untuk pengambilan sampel gas hasil perengkahan etilena, gas buang regenerasi perengkahan katalitik, gas buang pemulihan sulfur, batubara atau minyak dan gas berat, gas buang tanur putar semen, dan kondisi kompleks lainnya, harus digunakan perangkat pengambilan sampel dengan desain khusus.

Pemilihan Spesifikasi Probe, Panjang Penyisipan, dan Orientasi

Tabung baja tahan karat 316 biasanya digunakan sebagai probe pengambilan sampel. Volume probe harus dibatasi untuk mengurangi ukurannya seminimal mungkin.

Spesifikasi probe tersebut adalah sebagai berikut:

Tabung berdiameter luar 6mm atau 1/4" - untuk sampel gas.

Tabung berdiameter luar 10 mm atau 3/8 inci - untuk sampel cair.

Tabung OD 3mm atau 1/8" - Sampel cairan untuk gasifikasi dan pengangkutan.

Tabung OD 12mm atau 1/2" - Untuk loop sirkulasi cepat, sampel gas dengan kandungan debu tinggi, dan sampel cairan yang disebut kotor.

Panjang probe terutama ditentukan oleh panjang penyisipan. Untuk memastikan representativitas sampel, umumnya dianggap bahwa panjang penyisipan minimal 1/3 dari diameter dalam pipa. Panjang penyisipan yang direkomendasikan EEMVA untuk standar No. 138 adalah:

Panjang minimum: 30 mm.

Panjang maksimum: (0,56d+10) mm (d adalah diameter dalam pipa).

Posisi pemasukan alat pengambilan sampel pada pipa horizontal: untuk pengambilan sampel gas, alat pengukur harus dimasukkan dari bagian atas pipa untuk menghindari kemungkinan adanya cairan atau tetesan; untuk sampel cairan, alat pengukur harus dimasukkan dari dinding samping pipa untuk menghindari uap dan gelembung yang mungkin ada di bagian atas pipa, serta residu dan sedimen yang mungkin ada di bagian bawah pipa.

Pipa vertikal: Ketika cairan dimasukkan dari dinding samping pipa, cairan dikeluarkan dari bagian pipa yang mengalir dari bawah ke atas, untuk menghindari pencampuran gas ketika aliran cairan tidak normal.

Pertimbangan dalam mendesain dan membuat probe

Hal-hal berikut perlu diperhatikan.

Penyelidikan harus dipertimbangkan sebagai berikut:

1. Probe pengambilan sampel harus dipasang dengan sambungan pipa pendek berbentuk T dengan flensa.

2. Material yang digunakan, bagian dari rakitan sambungan berbentuk T dipertimbangkan, dan katup penghenti sebaiknya berupa katup gerbang atau katup bola. Jika sampel berupa gas bertekanan tinggi, sistem katup penghenti ganda dapat dipertimbangkan, yang merupakan tindakan perlindungan tambahan berupa isolasi ganda.

3. Katup penghenti pengambilan sampel harus dianggap sebagai bagian dari rakitan probe, dan katup penghenti tersebut harus berupa katup gerbang atau katup bola. Ketika sampel berupa gas bertekanan tinggi, sistem katup penghenti ganda dapat dipertimbangkan, yang merupakan tindakan perlindungan tambahan berupa isolasi ganda.

4. Probe pengambilan sampel harus memiliki kekuatan mekanik yang cukup untuk mempertahankan fiksasi yang kaku dalam fluida proses. Ketika kecepatan fluida cepat dan gaya alir besar, jika probe tipis, tabung penguat dapat dilapisi untuk melindungi probe.

5. Posisi probe dan arah aliran pipa harus ditandai pada flensa.

6. Dalam mendesain probe, perlu diperhatikan agar kerusakan akibat efek resonansi dapat dicegah.

transmisi sampel

Persyaratan dasar untuk pengiriman sampel:

1. Waktu tunda transmisi tidak boleh melebihi 60 detik, yang mengharuskan jarak antara penganalisis dan titik pengambilan sampel sesingkat mungkin, volume sistem transmisi sekecil mungkin, dan laju aliran sampel secepat mungkin (1,5~35 m/s dianggap tepat).

2. Jika waktu lebih dari 60 detik setelah aliran yang diizinkan oleh penganalisis, sistem loop cepat harus digunakan.

3. Saluran transmisi sebaiknya lurus menuju penganalisis, dengan jumlah belokan dan tikungan seminimal mungkin.

4. Tidak ada cabang mati dan volume mati

5. Untuk sampel gas yang mengandung kondensat, saluran transmisi harus memiliki kemiringan tertentu ke bawah, titik terendah harus dekat dengan penganalisis dan dilengkapi dengan tangki pengumpul kondensat. Kemiringan yang dibutuhkan adalah 1:12, dan viskositas kondensat dapat ditingkatkan menjadi 1:5.

6. Perubahan fasa dicegah, yaitu, selama proses transmisi, sampel gas sepenuhnya dijaga dalam keadaan gas dan sampel cair sepenuhnya dijaga dalam keadaan cair.

7. Saluran pengambilan sampel harus menghindari area perubahan suhu ekstrem, yang akan menyebabkan kondisi sampel berubah tanpa terkendali.

8. Sistem transmisi sampel tidak boleh bocor, untuk menghindari kebocoran sampel atau masuknya zat berbahaya ke udara lingkungan.

Sirkuit cepat adalah saluran yang mempercepat aliran sampel untuk mempersingkat waktu tunda transmisi sampel. Sirkuit cepat biasanya terdiri dari dua jenis, yaitu sirkuit sirkulasi cepat yang kembali ke perangkat dan sirkuit bypass cepat yang mengarah ke limbah.

Kembali ke perangkat dengan cepat

Sistem sirkulasi cepat pada perangkat pengembalian alat disebut sistem sirkulasi cepat, yang memanfaatkan perbedaan tekanan dalam jalur proses, dan menghubungkan pipa antara bagian atas dan bawah, sampel diambil dari proses dan dikembalikan ke sistem sirkulasi proses, sampel yang dibutuhkan oleh penganalisis diambil dari sistem sirkulasi yang dekat dengan titik penganalisis, lihat Gambar 15-3.

Sirkuit bypass cepat biasanya digunakan dalam situasi berikut:

1. Apabila pembuangan sampel tidak menimbulkan bahaya dan pencemaran lingkungan.

2. Ketika proses pengembalian sampel tidak realistis, seperti gas setelah dekompresi, uap setelah gasifikasi cair, dll.

3. Apabila biaya pengambilan kembali sampel lebih tinggi daripada nilainya, maka proses pengembalian sampel tersebut tidak ekonomis.

4. Mengembalikan sampel ke proses yang dapat menyebabkan kontaminasi atau degradasi, seperti sampel campuran yang diukur melalui beberapa jalur aliran, dll.

Contoh saluran transmisi

Pipa dan fitting

Pipa dan perlengkapan yang digunakan untuk jalur transmisi sampel harus memenuhi persyaratan berikut:

Pipa tabung tanpa sambungan dari baja tahan karat 316 sebaiknya dipilih untuk jalur transmisi sampel. Pipa tersebut harus dianil. Keuntungannya adalah:

Baja tahan karat 316 tidak akan bereaksi dengan komponen di jalur aliran sampel, dan memiliki ketahanan korosi yang sangat baik.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa dinding bagian dalam tabung baja tanpa sambungan halus, adsorpsi pada sampel sedikit, dan tingkat ketahanan tekanannya tinggi.

Tabung tersebut dihubungkan dengan sambungan tekan, dan memiliki kinerja penyegelan yang baik serta volume mati yang kecil.

Tabung hasil perlakuan anil memiliki fleksibilitas tinggi, yang memudahkan konstruksi pembengkokan dan sambungan tekan.

Penyambungan pipa harus menggunakan metode sambungan tekan, harus menggunakan sambungan tekan tipe selongsong kartu ganda, dan material serta spesifikasi perlengkapan pipa (sambungan dan katup) harus sama dan sesuai dengan pipa.

Hindari penggunaan pipa dan fitting non-logam kecuali sifat fisik dan kimianya memiliki keunggulan yang jelas dan diizinkan oleh pengguna.

Pipa dan fitting tembaga hanya dapat digunakan dalam sistem pneumatik dan sistem yang disertai panas, dan bukan untuk transmisi sampel.

Penentuan Ukuran Diameter Pipa

Karena laju aliran sistem pengambilan sampel sangat kecil dibandingkan dengan logistik proses, karena keterbatasan waktu tunda transmisi, diameter pipa sumur ceri dapat dikurangi. Diameter pipa dapat ditentukan berdasarkan pengalaman.

Tabung berdiameter luar 6 mm atau 1/4 inci untuk sampel gas.

Sampel cairan berupa tabung berdiameter luar 10 mm atau 3/8 inci.

Sistem sirkulasi cepat atau pengambilan sampel kotor menggunakan tabung berdiameter luar 12 mm atau 1/2 inci.

Penentuan Ketebalan Dinding

Kapasitas tekanan pipa berkaitan dengan ketebalan dinding dan dibatasi oleh suhu. Persyaratan ketebalan dinding pipa sampel dalam desain teknik umum adalah:

∮3×0,7 atau 1/8"×0,028

∮6×1.0 atau 1/4"×0.035

∮10×1.0 atau 3/8"×0.035

∮12×1,5 atau 1/2"×0,049

Peralatan untuk fasilitas pencucian

Dalam kasus-kasus berikut, pipa dan komponen sampel harus dilengkapi dengan fasilitas pencucian:

1. Ketika viskositas kinematik sampel lebih tinggi dari 500 cSt (1 cSt = 1 mm²/s) (pada suhu 38°C)

2. Kemungkinan terjadinya pembekuan atau kristalisasi sampel

3. Sampel korosif atau beracun

4. Kesempatan lain bagi pengguna

Media pembilas dapat berupa nitrogen atau uap, yang harus dimasukkan dari hilir yang berdekatan dengan titik pengambilan sampel, dengan perhatian khusus pada pembilasan komponen independen tambahan dari sistem (misalnya, filter ganda paralel, dll.).

Pipa dan fitting

Perbedaan antara Pipa dan Tabung

Pipa dan tabung adalah dua jenis tabung dengan diameter, metode penyambungan, metode representasi, dan cakupan aplikasi yang berbeda.

1. Pipa tabung adalah tabung dengan diameter besar. Diameter tabung berkisar antara 15~1500mm (1/2~60in). Ada juga pipa tabung yang berdiameter kurang atau lebih besar dari kisaran ini, tetapi penggunaannya sedikit. Tabung tabung adalah tabung berdiameter kecil, yang diameternya berkisar antara 1/8~1/2in (3~12mm).

2. Pipa memiliki tiga jenis mode penyambungan: penyambungan flensa, penyambungan ulir, dan penyambungan las. Dalam kebanyakan kasus, penyambungan flensa digunakan, dan penyambungan ulir diperbolehkan pada tekanan rendah. Namun, dinding pipa sangat tipis, sehingga ulir tidak diperbolehkan untuk menutupinya. Setelah perlakuan anil, digunakan cara penyambungan klem, yang juga dikenal sebagai penyambungan tekanan.

3. Istilah "Pipe tube" mewakili spesifikasi diameter pipa dengan diameter nominal DN. Diameter nominal tidak sama dengan diameter luar pipa atau diameter dalam pipa, yang merupakan angka ukuran yang umum digunakan untuk semua komponen (termasuk pipa, flensa, katup, sambungan, dll.) dalam sistem perpipaan, dan pipa, flensa, katup, sambungan dengan diameter nominal yang sama dapat dihubungkan satu sama lain, terlepas dari apakah dimensi lainnya (diameter luar, diameter dalam, ketebalan dinding, dll.) sama. Sederhananya, diameter nominal memungkinkan koneksi antar pipa menjadi lebih sederhana dan seragam, itulah sebabnya istilah "Pipe tube" menggunakan DN untuk mewakili diameter pipa.

Istilah "Tube" menunjukkan spesifikasi diameter tabung dengan diameter luar (OD), misalnya "1/4in OD Tube" untuk tabung dengan diameter luar 1/4 inci. Karena tabung dihubungkan melalui selongsong, cara penyambungan ini berkaitan dengan diameter luar. Tabung dengan diameter luar yang sama dan potongan tabung dapat dihubungkan melalui selongsong, itulah sebabnya tabung menggunakan OD untuk menyatakan diameter tabung.

4. Ketebalan dinding pipa standar. Biasanya dinyatakan dengan nomor seri ketebalan dinding (Sch.NO.—singkatan dari Schedule Number), Sch.No. juga disebut nomor tingkat tekanan, dari Sch.No.5 hingga Sch.No.160. Pipa dengan diameter atau material yang berbeda memiliki seri ketebalan dinding standar masing-masing. Atau, Sch.No. Ketebalan dinding aktual pipa dengan diameter atau material yang sama berbeda.

Ketebalan dinding tabung dinyatakan dalam ukuran ketebalan sebenarnya (dalam inci atau mm).

5. Pipa banyak digunakan, baik dalam pipa proses maupun pipa teknik umum. Tabung hanya digunakan dalam saluran pipa pengukuran sistem instrumen, saluran pipa sinyal pneumatik, dan sampel penganalisis online.

Jenis, spesifikasi, dan parameter terkait dari tabung umum.

Terdapat beberapa jenis pipa yang umum digunakan: Berdasarkan materialnya, terutama terbuat dari baja tahan karat 316 dan 304. Berdasarkan proses pembentukannya, terdapat dua jenis pipa baja tanpa sambungan (digulung panas sebelum ditarik dingin) dan pipa baja las (dilas dari baja strip). Terdapat dua jenis pipa inci dan pipa meter dalam sistem satuan pengukuran berdasarkan diameter luar dan ketebalan dindingnya.

Diameter luar dan ketebalan dinding tabung yang umum digunakan, tekanan kerja maksimum yang diizinkan, dan koefisien degradasi suhunya ditunjukkan pada Tabel 15-1 hingga 15-5.

Tabel 15-1 Spesifikasi dan tekanan kerja maksimum yang diizinkan (bar) untuk tabung berbahan dasar beras (bahan 316SS atau 6Mo)

Catatan: 1. Sistem tekanan kerja ASTM A-269 yang diukur dalam tabel, faktor keamanannya adalah 4:1 [faktor keamanan = tekanan ekspansi (pecah) : tekanan kerja]

2. Tekanan kerja dalam tabel berlaku pada rentang suhu tabung -20 hingga +100°C. Jika suhu meningkat, koefisien degradasi suhu harus dikalikan. Lihat tabel 15-2.

Tabel 15-2 Koefisien degradasi suhu meter tabung

CATATAN: Sebagai contoh, tabung 316SS tanpa sambungan dengan diameter luar 12mm × ketebalan dinding 1,00mm memiliki tekanan operasi 245bar pada suhu ruangan (lihat Tabel 15-1). Jika beroperasi pada suhu 800°F (427°C) dengan faktor degradasi suhu 0,80 (lihat tabel 15-2), tekanan operasi maksimum yang diizinkan pada suhu tersebut adalah 245bar × 0,80 = 196bar.

Tabel 15-3 Spesifikasi Pipa Tabung Inci Umum Tekanan Operasi Maksimum yang Diizinkan (psi, lbs/in2) (pipa baja tanpa sambungan 316 atau 304)

Tabel 15-4 Spesifikasi dan Tekanan Operasi Maksimum yang Diizinkan (psi) untuk Pipa Inci Umum (Pipa Baja Las 316 atau 304)

CATATAN: 1. Data dalam tabel 15-3 dan 15-4 sesuai dengan standar perpipaan pabrik kimia dan kilang ASME/ANSI B31.3 (versi 1987)

2. Nilai tekanan operasi adalah nilai tekanan pada suhu lingkungan (72°F atau 22°C), dan koefisien degradasi suhu ditunjukkan pada Tabel 15-5.

3. Faktor keamanan tekanan adalah 4:1

4. Konversi Satuan lin=25.4mm, 1psi=6.89kPa≈0.07bar.

Tabel 15-5 koefisien degradasi suhu tabung inci

Catatan: Sebagai contoh, tabung 316SS tanpa sambungan dengan diameter luar 1/2" x ketebalan dinding 0,049 (sekitar 12,7 mm diameter luar x 1,25 mm ketebalan dinding) memiliki tekanan kerja 3500 psi (sekitar 245 bar) pada suhu ruangan. Jika dioperasikan pada suhu 800°F (427°C), koefisien degradasi suhunya adalah 0,80, di mana pada suhu tersebut tekanan kerja maksimum yang diizinkan adalah 3500 psi x 0,80 = 2800 psi (sekitar 196 bar).

Fitting untuk Pipa

Ada banyak jenis fitting yang digunakan pada pipa, tetapi secara garis besar dapat diringkas sebagai berikut.

Sambungan tengah (Union) digunakan untuk menghubungkan pipa tabung dengan pipa tabung lainnya, atau sambungan dengan kedua sisi yang dihubungkan oleh selongsong. Secara umum, terdapat beberapa jenis berikut:

Konektor tengah lurus Union

Sambungan tengah tiga arah Union Tee

Konektor perantara empat arah Union Cross

Sendi tengah siku bengkok

(Tikungan 90° dan 45°)

Konektor pelat tembus, sambungan sekat.

Inovasi ini digunakan untuk menghubungkan pipa tabung dengan diameter pipa yang berbeda, yang biasa disebut kepala besar dan juga merupakan sambungan tengah.

Konektor terminal digunakan untuk menghubungkan pipa dan meteran, perangkat bantu, dll. Konektor dihubungkan dengan pipa tabung melalui selongsong penjepit, sehingga konektor terhubung dengan meteran, peralatan bantu, dll., dan merupakan konektor di ujung pipa tabung, sehingga konektor tersebut disebut konektor terminal. Hanya ada satu dari berikut ini:

Konektor terminal tembus

Konektor terminal tiga arah Konektor T

Konektor terminal bengkok Konektor siku

Konektor Sekat Sambungan Terminal Pelat Tembus

Konektor Pengukur digunakan untuk menghubungkan antara tabung dan pengukur, dan juga merupakan konektor terminal. Ada dua jenis utama: Pass Connect dan Pass Connect Te.

Lainnya, seperti fitting pendek (Adapter), sumbat pipa (Plug), penutup pipa (Cap), dan lain-lain, ada yang diperlukan dan ada yang tidak diperlukan.

Jika Anda terpisah dari sambungan, fitting yang digunakan oleh pipa tabung memiliki dua mode pemasangan.

Koneksi soket

Sambungan tipe selongsong digunakan untuk menyambungkan sambungan dan pipa tabung, yang dihubungkan dan disegel oleh gaya tekan dari cincin melingkar, sehingga sambungan tipe selongsong juga disebut sambungan tekanan. Cincin melingkar memiliki dua jenis cincin (cincin tunggal, Single Ferrule) dan cincin ganda (double hoop, Twin Ferrule).

sambungan berulir

Sambungan ulir digunakan untuk menghubungkan sambungan, instrumen, peralatan bantu, dan sebagainya. Ada dua jenis ulir umum.

1. Ulir pipa tirus Terdapat dua jenis ulir NPT (sudut gigi 60°) dan ulir BSPT (sudut gigi 55°). Sudut tirusnya adalah 1°47'. Semakin rapat kemiringannya, semakin besar kemungkinan deformasinya dapat berperan sebagai penyegel, sehingga disebut juga "ulir pipa yang disegel dengan ulir". Dalam penggunaan praktis, biasanya ditambahkan bahan penyegel, seperti pita PTFE, bahan penyegel tabung komposit, dll., untuk mencegah kebocoran.

2. Ulir pipa silindris. Terdapat ulir lurus (sudut 60°) dan ulir BSPT (sudut 55°). Ulir pipa silindris tanpa tirus, merupakan ulir pipa lurus, tidak memiliki efek penyegelan, sehingga disebut juga "ulir pipa tersegel tanpa ulir". Gasket (paking) digunakan untuk menyegel sambungan.

Selain itu, ulir pada permukaan luar sambungan disebut ulir positif, dan diberi label M (Mel); Ulir pada permukaan dalam sambungan disebut ulir betina, yang diberi label F (File). Ulir sekrup yang diputar searah jarum jam disebut ulir kanan, ulir sekrup yang diputar berlawanan arah jarum jam disebut ulir kiri, model ulir kiri diberi label LH, ulir kanan tidak diberi label.

Sebagian besar ulir yang digunakan pada fitting pipa tabung adalah ulir pipa kerucut NPT, beberapa silinder udara menggunakan ulir kiri, dan dalam kasus lain, menggunakan ulir kanan.

Karena beragamnya jenis fitting pipa yang digunakan pada pipa tabung, dan metode pembuatan model serta spesifikasi yang tidak konsisten dari berbagai produsen fitting pipa, manual ini tidak lagi memberikan informasi mengenai hal tersebut. Sebenarnya, berdasarkan ukuran, jenis, dan mode sambungan fitting, fitting dapat dipilih dengan mudah sesuai dengan contoh produk.

sambungan pipa tipe selongsong

Fitting Pipa adalah fitting untuk menghubungkan pipa tabung (seperti yang terlihat dari namanya dalam bahasa Inggris). Fitting ini dihubungkan dan disegel dengan gaya tekan dari cincin melingkar, sehingga disebut juga sambungan tekan. Ada dua jenis fitting selongsong: Ferrule Tunggal dan Ferrule Ganda. Gambar 15-5 adalah struktur dan prinsip kerja fitting selongsong ganda.

Gambar 15.5 Struktur dan Prinsip Kerja Sambungan Pipa Lengan Kartu Ganda

Kedua klem didorong maju menuju badan sambungan oleh gaya dorong yang dihasilkan oleh putaran searah jarum jam dari mur; di bawah aksi ekstrusi timbal balik dari lubang tirus badan, klem depan dan klem belakang, permukaan kerucut tabung ditekan selama dua jam, dan sambungan serta penyegelan terwujud oleh gaya tekan antara dua permukaan kerucut klem depan dan klem belakang dengan tabung.

Berikut beberapa poin yang perlu diperhatikan saat menghubungkan dengan fitting selongsong:

1. Sebelum disambungkan, selang harus bulat, ujung selang tidak bergerigi, dan permukaannya tidak memiliki cacat yang terlihat jelas.

2. Masukkan pipa tabung ke dalam konektor dan pastikan pipa di dalam sangkar terpasang dengan benar, lalu kencangkan mur dengan tangan. Disarankan untuk menarik garis antara segi enam mur dan badan sambungan sebagai garis dasar titik awal putaran mur.

3. Tidak perlu menggunakan ragum untuk menjepit pipa ke sambungan, karena ragum akan meninggalkan bekas atau goresan pada pipa, bahkan membuat pipa menjadi elips, yang mudah bocor.

4. Dengan menggunakan kunci inggris untuk mengencangkan mur searah jarum jam, sambungan dengan ukuran ≥1/4 inci (6 mm) perlu diputar 1 1/4 kali; konektor <1/4 inci (6 mm) memerlukan putaran 3/4 kali seperti yang ditunjukkan pada Gambar 15-6.

5. Jika Anda perlu melepas dan memasang kembali, perhatikan posisi pengencangan semula dan gunakan kunci pas untuk melepas sambungan. Saat dipasang kembali, kencangkan mur ke posisi semula, lalu kencangkan kunci pas secara perlahan hingga torsi sedikit meningkat.

Konduksi panas uap

Pemanasan dan isolasi termal

Pemanasan dengan metode heat tracing mengacu pada penggunaan pipa panas uap dan pipa panas listrik untuk memanaskan saluran sampel guna menambah panas yang hilang selama proses transmisi, agar suhu sampel tetap berada dalam kisaran tertentu. Isolasi termal mengacu pada tindakan pelapisan yang dilakukan pada permukaan luar saluran sampel untuk mengurangi pelepasan panas ke lingkungan sekitar atau menyerap panas dari lingkungan sekitar selama proses transmisi, atau dapat juga dikatakan sebagai tindakan isolasi yang dilakukan untuk memastikan bahwa sampel tidak terpengaruh oleh suhu lingkungan sekitar selama proses transmisi.

Saluran transmisi sampel seringkali membutuhkan panas atau isolasi panas untuk memastikan bahwa keadaan fasa dan komposisi sampel tidak berubah akibat perubahan suhu. Sumber perubahan suhu yang signifikan dalam proses transmisi sampel adalah perubahan cuaca. Tiongkok berada di sabuk monsun kontinental, sehingga perbedaan suhu ekstrem antara musim dingin dan musim panas seringkali lebih dari 60°C. Selain itu, efek pemanasan dari radiasi matahari langsung juga harus diperhitungkan, dan suhu permukaan pipa sampel terkadang dapat mencapai 80~90°C di bawah paparan sinar matahari pada musim panas. Oleh karena itu, pengaruh suhu lingkungan terhadap keadaan fasa dan komposisi sampel harus dipertimbangkan dalam desain transmisi sampel.

Sampel gas mengandung komponen yang mudah mengembun, dan harus disertai dengan pemanasan untuk menjaga suhu di atas titik embunnya; sampel cair mengandung komponen yang mudah menguap, dan sampel cair harus diisolasi dan dijaga suhunya di bawah suhu penguapan atau tekanannya dijaga di atas tekanan uap. Sampel analisis jejak (terutama jejak air dan jejak oksigen) harus diangkut dengan pemanasan, karena efek adsorpsi dinding tabung meningkat seiring dengan penurunan suhu, sedangkan efek desorpsinya sebaliknya. Sampel yang mudah mengembun dan mengkristal juga harus disertai dengan perpindahan panas. Singkatnya, sesuai dengan kondisi dan komposisi sampel, sesuai dengan perubahan suhu lingkungan, pilih cara isolasi yang wajar, dan tentukan suhu isolasi.

There are two kinds of heat-preservation methods: steam heat-preservation and electric heat-preservation.

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.