Campionamento e trasferimento del campione

Il sistema di elaborazione del campione è necessario quando i sensori dell'analizzatore in linea non sono installati direttamente nella tubazione o nell'apparecchiatura di processo. Il sistema di elaborazione del campione è un sistema che collega il fluido sorgente e il punto di scarico di uno o più strumenti analitici in linea. La sua funzione è garantire che lo strumento analitico possa ottenere un campione rappresentativo nel minor tempo possibile. Le condizioni del campione (temperatura, pressione, portata e purezza) sono adatte alle condizioni operative dello strumento analitico.

Il sistema di elaborazione dei campioni può svolgere le seguenti funzioni di base: estrazione del campione, trasmissione del campione, elaborazione del campione, scarico del campione. Queste funzioni di base costituiscono anche i componenti principali del sistema di campionamento e il processo di base del campione nel sistema.

L'efficacia dell'utilizzo dello strumento analitico online spesso non dipende dall'analizzatore stesso, ma dalla completezza e dall'affidabilità del sistema di elaborazione del campione. Poiché l'analizzatore è complesso e accurato, l'accuratezza dell'analisi è limitata dalla rappresentatività del campione, dalle prestazioni in tempo reale e dallo stato fisico. Infatti, i problemi di svenimento nel sistema di elaborazione del campione sono spesso più gravi dell'analisi stessa, e la manutenzione del sistema di elaborazione del campione è spesso più grave dell'analizzatore stesso. Pertanto, dovremmo attribuire importanza al ruolo del sistema di elaborazione del campione, almeno considerandolo nella stessa posizione dell'analizzatore.

I requisiti di base del sistema di elaborazione dei campioni possono essere riassunti come segue:

1. Il campione ottenuto dall'analizzatore è coerente con la composizione e il contenuto del fluido sorgente nella tubazione o nell'apparecchiatura.

2.Campione con numero minimo

3. Facile da usare e da manutenere

4. Lavoro affidabile e a lungo termine

5. La struttura del sistema è la più semplice possibile

6. Circuiti veloci per ridurre la latenza del trasporto del campione

Campionamento e sonda di campionamento

Selezione dei punti di campionamento

Nella scelta della posizione del punto di campionamento dell'analizzatore sulla linea di processo, è necessario seguire i seguenti principi. La posizione migliore potrebbe essere il compromesso tra alcuni punti in ciascun punto:

1. I punti di campionamento devono essere posizionati sui punti sensibili che possono riflettere i cambiamenti delle proprietà e della composizione del fluido di processo.

2. Il punto di campionamento deve essere nella posizione più adatta per il controllo del processo per evitare inutili ritardi nel processo

3. Il punto di campionamento dovrebbe trovarsi nella posizione in cui la differenza di pressione di processo disponibile forma un circuito di circolazione veloce

4. Il punto di campionamento deve essere selezionato in base alla temperatura, pressione, pulizia, secchezza e altre condizioni del campione, il più vicino possibile alla posizione richiesta dall'analizzatore, al fine di ridurre al minimo il numero di componenti di elaborazione del campione.

5. La posizione del punto di campionamento deve essere facilmente accessibile dalla scala mobile o dalla piattaforma fissa

6. I punti di campionamento dell'analizzatore online devono essere impostati separatamente da quelli dell'analisi di laboratorio

Si ritiene generalmente che il campionamento dai punti turbolenti, dove si verifica una buona miscelazione nella maggior parte delle condotte di gas e liquidi, garantisca la rappresentatività del campione. Infatti, una miscela di gas o liquidi non si miscela facilmente in assenza di turbolenza. Il punto di campionamento può essere selezionato a valle dell'ultima curva, subito dopo una o più curve a 90°, oppure in una posizione relativamente calma a valle dell'elemento di strozzamento (non posizionarsi a stretto contatto con l'elemento di strozzamento).

Evitare il più possibile quanto segue:

1. Non effettuare il campionamento a valle di un tubo piuttosto lungo e dritto, perché il flusso del fluido in questo punto tende ad essere laminare e il gradiente di concentrazione sulla sezione trasversale del tubo determina una composizione non rappresentativa del campione.

2. Evitare di effettuare campionamenti in punti in cui potrebbe essere presente contaminazione o in volumi morti in cui potrebbero essere presenti gas, vapori, idrocarburi liquidi, acqua, polvere e sporcizia.

3. Non forare direttamente sulla parete del tubo. Se il campione viene campionato direttamente sulla parete del tubo, non è possibile garantire la rappresentatività del campione, poiché non solo il fluido è in stato laminare o turbolento, ma anche in stato turbolento, è difficile garantire la rappresentatività del campione. In secondo luogo, a causa dell'assorbimento o dell'adsorbimento della parete interna della tubazione, si verifica l'effetto memoria. Quando la concentrazione effettiva del fluido si riduce, si verifica un desorbimento, che modifica la composizione del campione, in particolare per l'analisi di componenti in tracce (come acqua in tracce, ossigeno, monossido di carbonio, acetilene, ecc.), l'effetto è particolarmente significativo. Pertanto, il campione deve essere prelevato con una sonda di campionamento a inserimento.

Selezione del tipo di sonda di campionamento

1. Per campioni di gas con contenuto di polvere inferiore a 10 mg/m³ e campioni di liquidi puliti, è possibile utilizzare una sonda passante (di tipo aperto) per il campionamento. La sonda di campionamento passante è solitamente una sonda a stelo con un angolo di 45° rispetto al piano, l'apertura è installata nella direzione del flusso del fluido e le particelle attorno alla sonda vengono separate dal fluido utilizzando il principio della separazione per inerzia, ma le particelle con dimensioni inferiori non possono essere separate. La maggior parte delle sonde di campionamento utilizzate nelle analisi in linea sono sonde di questo tipo.

2. Quando il campione liquido contiene una piccola quantità di particolato, materiale viscoso, polimeri e cristalli, è facile che si verifichi un'ostruzione e può essere campionato tramite una sonda a innesto senza interrompere la pressione. La sonda può essere utilizzata anche per campioni di gas contenenti una piccola quantità di materiale facilmente occluso (condensa, materiale viscoso).

La sonda di campionamento, come mostrato nella figura 15-1, è una sonda di campionamento continua, inserita ed estratta a pressione, nota anche come sonda di campionamento a sonda staccabile, che può estrarre il tubo di campionamento dal tubo caricato a pressione per la pulizia a condizione che il processo non venga interrotto. L'invenzione è composta da un giunto di tenuta e da una valvola a saracinesca (o valvola a sfera) disposti sulla sonda passante.

Figura 15 - 1 Struttura della sonda di campionamento del tipo a sonda staccabile

La struttura del giunto di tenuta è mostrata nella Figura 15-2. La struttura può essere divisa in due parti: una è la parte di serraggio e fissaggio del tubo di campionamento, che adotta la struttura di serraggio e pressatura; la seconda è la parte di collegamento con la flangia della valvola a saracinesca, che adotta la modalità di collegamento a vite e realizza la tenuta tra le due parti tramite l'elemento di tenuta. Prestare attenzione ad allineare l'orientamento della scanalatura del tubo di campionamento con l'orientamento della freccia (direzione del flusso del fluido) sulla flangia durante l'installazione. Per facilitare l'operazione di inserimento e garantire la sicurezza, l'estremità anteriore del tubo di campionamento è saldata con una borchia, in modo da evitare che il tubo di campionamento venga espulso dalla pressione nel tubo durante il processo di estrazione, causando così un incidente; quando la borchia raggiunge l'estremità del disco della flangia cieca, la valvola a saracinesca può essere chiusa, quindi il giunto di tenuta viene ruotato per estrarre il tubo di campionamento.

Per campioni di gas con un contenuto di polvere più elevato (>10 mg/m3), è possibile utilizzare una sonda con filtro per il campionamento

Figura 15-2 Struttura del giunto di tenuta

La sonda di campionamento cosiddetta a filtro è una sonda con filtro, il cui elemento filtrante può essere in metallo sinterizzato o ceramica (<800 °C), carburo di silicio (>800 °C) e corindone Al2O3 (>1000 °C) a seconda della temperatura del campione. La progettazione della sonda dovrebbe prevedere l'uso dell'erosione fluida per raggiungere l'obiettivo dell'autopulizia.

Il filtro montato sulla testa della sonda (all'interno del tubo di processo) è chiamato sonda con filtro integrato, mentre il filtro montato sulla coda della sonda (all'esterno del tubo di processo) è chiamato sonda con filtro integrato. Lo svantaggio della sonda con filtro integrato è che il filtro non è facile da estrarre e pulire, solo il soffiaggio può essere effettuato tramite la modalità di soffiaggio inverso e l'apertura del filtro non può essere troppo piccola, evitando così il frequente intasamento della polvere. La sonda è adatta per la filtrazione primaria grossolana dei campioni. La sonda con filtro esterno è comunemente utilizzata e può essere facilmente rimossa per la pulizia. Quando il filtro viene utilizzato per il campionamento dei fumi, poiché è posizionato all'esterno del camino, per evitare che la condensa di umidità nei fumi ad alta temperatura ne blocchi il percorso, la parte filtrante deve adottare la modalità di riscaldamento elettrico o a vapore per mantenere la temperatura dei fumi di campionamento al di sopra della temperatura del punto di rugiada. La sonda è ampiamente utilizzata nel campionamento dei fumi di caldaie, forni di riscaldamento e inceneritori.

Non si dovrebbe utilizzare alcuna sonda filtrante per il campione di liquido sporco, poiché lo sporco umido ha una forte forza adesiva ed è difficile ottenere l'effetto autopulente mediante il lavaggio del fluido. Generalmente, si utilizza una sonda passante di diametro maggiore per rimuovere il liquido e rimuovere lo sporco.

Per il campionamento del gas di cracking dell'etilene, del gas di scarico della rigenerazione del cracking catalitico, del gas di coda del recupero dello zolfo, del carbone o del petrolio e gas pesanti, del gas di coda del forno rotante per cemento e di altre condizioni complesse, deve essere adottato un dispositivo di campionamento dal design speciale.

Selezione delle specifiche della sonda, lunghezza di inserimento e orientamento

Come sonda di campionamento viene solitamente utilizzato un tubo in acciaio inossidabile 316. Il volume della sonda deve essere limitato per ridurne il più possibile le dimensioni.

Le specifiche della sonda sono le seguenti:

Tubo da 6 mm o 1/4" di diametro esterno - per campioni di gas.

Tubo da 10 mm o 3/8" di diametro esterno - per campioni liquidi.

Tubo da 3 mm o 1/8" di diametro esterno - Campioni liquidi per gassificazione e trasporto.

Tubo da 12 mm o 1/2" di diametro esterno - Per cicli di circolazione rapidi, campioni di gas carichi di polvere e campioni liquidi chiamati sporchi.

La lunghezza della sonda è determinata principalmente dalla lunghezza dell'inserimento. Per garantire la rappresentatività del campione, si considera generalmente che la lunghezza dell'inserimento sia almeno 1/3 del diametro interno del tubo. La lunghezza di inserimento raccomandata per lo standard EEMVA n. 138 è:

Lunghezza minima: 30 mm.

Lunghezza massima: (0,56d+10) mm (d è il diametro interno del tubo).

Posizione di inserimento del campionamentoTubo orizzontale: campionamento del gas, la sonda deve essere inserita dalla parte superiore del tubo per evitare possibili liquidi o goccioline; campionamento del liquido, la sonda deve essere inserita dalla parete laterale del tubo per evitare il vapore e le bolle che possono essere presenti nella parte superiore del tubo, e i residui e i sedimenti che possono essere presenti nella parte inferiore del tubo.

Tubo verticale: quando il liquido viene inserito dalla parete laterale del tubo, il liquido viene estratto dalla sezione del tubo che scorre dal basso verso l'alto, in modo da evitare la miscelazione del gas quando il liquido che scorre è anomalo.

Considerazioni per la progettazione e la realizzazione delle sonde

È opportuno sottolineare i seguenti aspetti.

La sonda deve essere considerata come segue:

1. La sonda di campionamento deve essere fissata mediante un giunto tubolare corto a forma di T con flangia.

2. Si prendono in considerazione il materiale utilizzato e parte del giunto a T; la valvola di intercettazione è preferibilmente una valvola a saracinesca o una valvola a sfera. Quando il campione è costituito da gas ad alta pressione, si può prendere in considerazione il sistema a doppia valvola di intercettazione, che rappresenta un'ulteriore misura di protezione tramite doppio isolamento.

3. La valvola di intercettazione del campionamento deve essere considerata parte integrante del gruppo sonda e deve essere una valvola a saracinesca o a sfera. Quando il campione è costituito da gas ad alta pressione, è possibile prendere in considerazione il sistema a doppia valvola di intercettazione, che rappresenta un'ulteriore misura di protezione tramite doppio isolamento.

4. La sonda di campionamento deve avere una resistenza meccanica sufficiente a garantire un fissaggio rigido nel fluido di processo. Quando la velocità del fluido è elevata e la forza di flusso è elevata, se la sonda è sottile, il tubo di rinforzo può essere rivestito per proteggerla.

5. La posizione della sonda e la direzione del flusso della tubazione devono essere contrassegnate sulla flangia.

6.Nella progettazione della sonda, occorre tenere presente che si deve evitare la rottura dovuta all'effetto di risonanza.

trasmissione del campione

Requisiti di base per la trasmissione del campione:

1. Il tempo di ritardo della trasmissione non deve superare i 60 s, il che richiede che la distanza tra l'analizzatore e il punto di campionamento sia la più breve possibile, il volume del sistema di trasmissione il più piccolo possibile e la portata del campione la più rapida possibile (1,5~35 m/s è appropriato).

2. Se il tempo è superiore a 60 secondi dopo il flusso consentito dall'analizzatore, è necessario utilizzare un sistema a ciclo rapido

3. La linea di trasmissione è preferibilmente dritta verso l'analizzatore, con solo un numero minimo di curve e angoli

4. Nessun ramo morto e volume morto

5. Per i campioni di gas contenenti condensa, la linea di trasmissione deve mantenere una certa pendenza verso il basso, il punto più basso deve essere vicino all'analizzatore e dotato di un serbatoio di raccolta della condensa. Il rapporto di pendenza è 1:12 e la viscosità della condensa può essere aumentata a 1:5.

6. Viene impedito il cambiamento di fase, ovvero durante il processo di trasmissione il campione di gas viene mantenuto completamente allo stato gassoso e il campione liquido viene mantenuto completamente allo stato liquido.

7. La tubazione del campione deve evitare di passare attraverso l'area di variazione di temperatura estrema, che causerebbe una modifica senza controllo delle condizioni del campione

8. Il sistema di trasmissione del campione non deve presentare perdite, in modo da evitare la fuoriuscita di campioni o l'invasione dell'aria ambientale.

Il circuito rapido è una pipeline che accelera il flusso del campione per ridurne il ritardo di trasmissione. Il circuito rapido è solitamente composto da due tipologie: un circuito di circolazione rapida che ritorna al dispositivo e un circuito di bypass rapido che porta allo scarico.

Ritorno rapido al dispositivo

Il circuito di circolazione rapida del dispositivo di ritorno dell'utensile è chiamato circuito di circolazione rapida, che sfrutta la differenza di pressione nella linea di processo e collega una tubazione tra il tratto superiore e quello inferiore, il campione viene prelevato dal processo e restituito al sistema di circolazione del processo, il campione necessario all'analizzatore viene prelevato dal circuito vicino a un punto dell'analizzatore, vedere Figura 15-3.

I circuiti di bypass rapido vengono solitamente utilizzati nelle seguenti situazioni:

1. Quando lo scarico del campione non provoca rischi ambientali e inquinamento.

2. Quando il processo di restituzione del campione non è realistico, come nel caso del gas dopo la decompressione, del vapore dopo la gassificazione del liquido, ecc.

3. Quando il costo di recupero del campione è superiore al suo valore, il processo di restituzione del campione non è economico.

4. Restituzione di campioni a un processo che potrebbe portare a contaminazione o degradazione, come campioni misti misurati da più percorsi di flusso, ecc.

Esempio di linea di trasmissione

Tubi e raccordi

I tubi e i raccordi utilizzati per le condotte di trasmissione campione devono soddisfare i seguenti requisiti:

Per la linea di trasmissione del campione, si consiglia di utilizzare tubi senza saldatura in acciaio inossidabile 316. Il tubo deve essere ricotto. I vantaggi sono:

L'acciaio inossidabile 316 non reagisce con i componenti presenti nel percorso del campione e presenta un'eccellente resistenza alla corrosione.

I risultati mostrano che la parete interna del tubo in acciaio senza saldatura è liscia, l'adsorbimento sul campione è minimo e il grado di resistenza alla pressione è elevato.

Il tubo è collegato tramite giunto a pressione e presenta buone prestazioni di tenuta e un volume morto ridotto.

Il tubo sottoposto a trattamento di ricottura ha un'elevata flessibilità, che lo rende adatto alla piegatura di strutture e alla connessione tramite pressa.

Il collegamento del tubo deve essere effettuato tramite pressatura, utilizzando giunti a pressatura con manicotto a doppia scheda, il materiale e le specifiche dei raccordi (giunti e valvole) devono essere gli stessi e abbinati al tubo.

Evitare l'uso di tubi e raccordi non metallici a meno che le loro proprietà fisiche e chimiche non presentino un chiaro vantaggio e siano consentite dall'utente

I tubi e i raccordi in rame possono essere utilizzati solo in sistemi pneumatici e di accompagnamento termico e non per la trasmissione di campioni.

Determinazione della dimensione del diametro del tubo

Poiché la portata del sistema di campionamento è molto ridotta rispetto alla logistica del processo, a causa della limitazione del tempo di ritardo nella trasmissione, il diametro del tubo del pozzo di campionamento può essere ridotto. Il diametro del tubo può essere determinato in base all'esperienza.

Tubo da 6 mm o 1/4"OD per campione di gas

Il campione liquido è un tubo da 10 mm o 3/8"OD

Il circuito di circolazione rapida o il campione sporco adotta un tubo da 12 mm o 1/2" di diametro esterno.

Determinazione dello spessore della parete

La capacità di pressione del tubo è correlata allo spessore della parete ed è limitata dalla temperatura. I requisiti per lo spessore della parete della tubazione campione nella progettazione ingegneristica generale sono:

∮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

Attrezzature per impianti di lavaggio

Nei seguenti casi, le tubazioni e i componenti campione devono essere dotati di dispositivi di lavaggio:

1. Quando la viscosità cinematica del campione è superiore a 500 cSt (1 cSt = 1 mm2/s) (a 38 °C)

2.Possibile solidificazione o cristallizzazione dei campioni

3. Campioni corrosivi o tossici

4.Altre occasioni per gli utenti

Il mezzo di lavaggio può essere azoto o vapore, che devono essere introdotti a valle, in prossimità del punto di campionamento, prestando particolare attenzione al lavaggio dei componenti indipendenti aggiuntivi del sistema (ad esempio, doppi filtri paralleli, ecc.).

Tubo e raccordo

Differenze tra tubo e tubo

I tubi Pipe e Tube sono due tipi di tubi con diametri, metodi di collegamento, metodi di rappresentazione e campi di applicazione diversi.

1. Il tubo flessibile è un tubo di grande diametro. Il diametro del tubo è compreso tra 15 e 1500 mm (1/2-60 pollici). Esistono anche tubi flessibili di diametro inferiore o superiore a questo intervallo, ma che ne consumano poco. Il tubo flessibile è un tubo di piccolo diametro, il cui diametro è compreso tra 3 e 12 mm (1/8-1/2 pollici).

2. Il tubo presenta tre tipi di collegamento: flangiato, filettato e saldato. Nella maggior parte dei casi si utilizza il collegamento flangiato, mentre il collegamento filettato è consentito a bassa pressione. Tuttavia, poiché la parete del tubo è molto sottile, la filettatura non può ricoprirla. Dopo il trattamento di ricottura, si utilizza il collegamento a morsetto, noto anche come collegamento a pressione.

3. Il tubo rappresenta la specifica del diametro del tubo con un diametro nominale DN. Il diametro nominale non è uguale al diametro esterno del tubo o al diametro interno del tubo, che è un numero di dimensione comunemente utilizzato per tutti i componenti (inclusi tubi, flange, valvole, giunti, ecc.) nel sistema di tubazioni, e tubi, flange, valvole e giunti con lo stesso diametro nominale possono essere collegati tra loro, indipendentemente dal fatto che le altre dimensioni (diametro esterno, diametro interno, spessore della parete, ecc.) siano le stesse. In parole povere, il diametro nominale consente di semplificare e unificare la connessione tra il tubo e il tubo, motivo per cui il tubo utilizza il DN per rappresentare il diametro del tubo.

Il tubo rappresenta la specifica del diametro del tubo con un diametro esterno OD, ad esempio 1/4 di pollice di diametro esterno per un tubo con un diametro esterno di 1/4 di pollice. Poiché il tubo è collegato tramite il manicotto, questo metodo di collegamento riguarda il diametro esterno; il tubo con lo stesso diametro esterno e il pezzo di tubo possono essere collegati tramite il manicotto, motivo per cui il tubo utilizza il diametro esterno per esprimere il diametro del tubo.

4. Lo spessore della parete del tubo è standard. Di solito è espresso dal numero di serie dello spessore della parete (Sch.NO. - Numero di Tabella in breve), Sch.No. è anche chiamato numero del livello di pressione, da Sch.No. 5 a Sch.No. 160. Tubi di diversi diametri o materiali hanno la loro serie di spessori di parete standard. Oppure, Sch.No. Lo spessore effettivo della parete di un tubo dello stesso diametro o materiale è diverso.

Lo spessore della parete del tubo è rappresentato dalla dimensione effettiva dello spessore (in pollici o mm)

5. Il tubo è ampiamente utilizzato, sia nelle condotte di processo che in quelle di ingegneria pubblica. Il tubo è utilizzato solo nelle condotte di misura dei sistemi di strumentazione, nelle condotte dei segnali pneumatici e nei campioni degli analizzatori in linea.

Tipi, specifiche e parametri correlati dei tubi comuni

Esistono diversi tipi di tubi comunemente utilizzati: a seconda del materiale, ci sono principalmente acciaio inossidabile 316 e acciaio inossidabile 304. A seconda del processo di formatura, ci sono due tipi di tubi in acciaio senza saldatura (laminati a caldo prima della trafilatura a freddo) e tubi in acciaio saldati (saldati da nastri di acciaio). Esistono due tipi di tubi in pollici (tubo-metro) nel sistema di misurazione, a seconda del diametro esterno e dello spessore della parete.

Il diametro esterno e lo spessore della parete dei tubi comunemente utilizzati, la pressione di esercizio massima consentita e i loro coefficienti di degradazione della temperatura sono riportati nelle tabelle da 15-1 a 15-5.

Tabella 15-1 Specifiche e pressione di esercizio massima consentita (bar) dei comuni tubi in acciaio al carbonio (materiale 316SS o 6Mo)

Nota: 1. Il sistema di pressione di lavoro ASTM A-269 misurato nella tabella, il fattore di sicurezza è 4:1 [fattore di sicurezza = pressione di espansione (rottura): pressione di lavoro]

2. La pressione di esercizio indicata in tabella è efficace nell'intervallo di temperatura del tubo compreso tra -20 e +100 °C. Se la temperatura aumenta, il coefficiente di degradazione termica deve essere moltiplicato. Vedere la tabella 15-2.

Tabella 15-2 Coefficiente di degradazione della temperatura del misuratore a tubo

NOTA: Ad esempio, un tubo in acciaio inossidabile 316 senza saldatura con un diametro esterno di 12 mm × 1,00 di spessore della parete ha una pressione di esercizio di 245 bar a temperatura ambiente (vedere Tabella 15-1). Se opera a 800 °F (427 °C) con un fattore di degradazione della temperatura di 0,80 (vedere Tabella 15-2), la pressione di esercizio massima consentita a tale temperatura è 245 bar × 0,80 = 196 bar.

Tabella 15-3 Specifiche comuni per tubi da pollici Pressione di esercizio massima consentita (psi, libbre/pollice quadrato) (tubi in acciaio senza saldatura 316 o 304)

Tabella 15-4 Specifiche e pressione operativa massima consentita (psi) per tubi in pollici comuni (tubi in acciaio saldato 316 o 304)

NOTA: 1. I dati nelle tabelle 15-3 e 15-4 sono in linea con gli standard ASME/ANSI B31.3 per le tubazioni degli impianti chimici e delle raffinerie (versione del 1987)

2. I valori della pressione di esercizio sono i valori di pressione a temperatura ambiente (72°F o 22°C) e i coefficienti di degradazione della temperatura sono mostrati nella Tabella 15-5.

3. Il fattore di sicurezza della pressione è 4:1

4. Conversione unità lin=25,4 mm, 1 psi=6,89 kPa≈0,07 bar.

Tabella 15-5 coefficiente di degradazione della temperatura del tubo in pollici

Nota: ad esempio, un tubo 316SS senza saldatura con diametro esterno di 1/2" x spessore della parete di 0,049 (circa 12,7 mm di diametro esterno x 1,25 mm di spessore della parete) ha una pressione di esercizio di 3500 psi (circa 245 bar) a temperatura ambiente. Se utilizzato a una temperatura di 800 °F (427 °C), il suo coefficiente di degradazione della temperatura è 0,80, temperatura alla quale la pressione di esercizio massima consentita è 3500 psi x 0,80 = 2800 psi (circa 196 bar).

Raccordi per tubi

Esistono molti tipi di raccordi utilizzati nei tubi, ma possono essere riassunti come segue.

Un giunto intermedio (unione) viene utilizzato per il collegamento tra un tubo e l'altro, oppure un giunto con entrambe le estremità collegate da un manicotto. Esistono principalmente i seguenti tipi:

Connettore intermedio passante diretto Unione

Giunto intermedio a tre vie

Connettore intermedio a quattro vie Union Cross

Unione dell'articolazione mediale piegata del gomito

(curvatura a 90° e 45°)

Connettore passante a piastra

L'invenzione serve per collegare tubi con diametri diversi, comunemente chiamati testa grande, ed è anche un giunto intermedio.

Un connettore terminale viene utilizzato per il collegamento di tubi e contatori, dispositivi ausiliari, ecc. Il connettore è collegato al tubo tramite un manicotto di serraggio, in modo che il connettore sia collegato al contatore, all'apparecchiatura ausiliaria, ecc. ed è un connettore al terminale del tubo, per questo motivo il connettore è chiamato connettore terminale. Esistono solo uno dei seguenti tipi:

Connettore terminale passante Connettore

Connettore terminale a tre vie Connettore a T

Connettore terminale piegato Connettore a gomito

Giunto terminale a piastra passante Connettore passante

Il connettore Gage viene utilizzato per il collegamento tra il tubo e il misuratore, ed è anche un connettore terminale. Esistono due tipi principali: Pass Connect e Pass Connect Te.

Altri, come i raccordi corti (adattatore), i tappi per tubi (tappo), i tappi per tubi (tappo), ecc., non sono superflui o superflui.

Se si è separati dall'attacco, il raccordo utilizzato dal tubo flessibile ha due modalità di attacco.

Collegamento della presa

Il raccordo a manicotto viene utilizzato per collegare il giunto al tubo, che viene collegato e sigillato dalla forza di pressione del cerchio circolare; per questo motivo, il raccordo a manicotto è anche chiamato raccordo a pressione. Il cerchio circolare ha due tipi di cerchio (cerchio singolo, ghiera singola) e cerchio doppio (cerchio doppio, ghiera doppia).

collegamento filettato

La filettatura viene utilizzata per collegare giunti, strumenti, apparecchiature ausiliarie e così via. Esistono due tipi di filettatura comune.

1. Filettatura conica per tubi Esistono due tipi di filettature NPT (angolo di dentatura di 60°) e filettature BSPT (angolo di dentatura di 55°). L'angolo di conicità della filettatura è di 1°47'. Più la filettatura è stretta, più la sua deformazione può svolgere una funzione di tenuta, per questo è anche chiamata "filettatura di tubo sigillata con filettatura". Nell'uso pratico, di solito viene aggiunto un agente sigillante, come nastro in PTFE, agente sigillante per tubi composti, ecc., per prevenire perdite.

2. Filettatura cilindrica. Esistono filettature diritte (angolo di 60°) e filettature BSPT (angolo di 55°). La filettatura cilindrica senza conicità è una filettatura diritta, non ha effetto sigillante, quindi è anche chiamata "filettatura non filettata con tenuta stagna". La guarnizione viene utilizzata per sigillare la connessione.

Inoltre, la filettatura sulla superficie esterna del giunto è chiamata filettatura positiva ed è etichettata con M(Mel); la filettatura sulla superficie interna del giunto è chiamata filettatura femmina ed è etichettata con F(File). La filettatura che ruota in senso orario è chiamata filettatura destra, quella che ruota in senso antiorario è chiamata filettatura sinistra; il modello della filettatura sinistra è etichettato con LH, mentre la filettatura destra non è etichettata.

La maggior parte delle filettature utilizzate nei raccordi per tubi sono filettature coniche NPT, alcuni cilindri pneumatici hanno filettature sinistrorse e, in altri casi, hanno filettature destrorse.

A causa della varietà di raccordi utilizzati nei tubi e dei metodi incoerenti di modelli e specifiche dei produttori di raccordi, questo manuale non fornisce più informazioni al riguardo. Infatti, in base alle dimensioni, al tipo e alla modalità di collegamento del raccordo, è possibile selezionarlo comodamente in base al campione di prodotto.

Giunto per tubi a manicotto

Il raccordo per tubi è un raccordo per il collegamento di tubi (come si evince dal nome inglese). Viene collegato e sigillato dalla forza di pressione del cerchio circolare, per questo è anche chiamato giunto a pressione. Esistono due tipi di raccordo a manicotto: a ghiera singola e a ghiera doppia. La Figura 15-5 mostra la struttura e il principio di funzionamento del raccordo a doppio manicotto.

Figura 15.5 Struttura e principio di funzionamento del giunto per tubi a manicotto a doppia scheda

I due morsetti vengono spinti in avanti verso il corpo del giunto dalla spinta generata dalla rotazione in senso orario del dado; sotto l'azione di estrusione reciproca della porta conica del corpo, del morsetto anteriore e del morsetto posteriore, la superficie conica del tubo viene premuta per due ore e la connessione e la sigillatura vengono realizzate dalla forza di pressione tra le due superfici coniche del morsetto anteriore e del morsetto posteriore e del tubo.

Quando si effettua il collegamento con un raccordo a manicotto, è necessario tenere presente i seguenti punti:

1. Prima del collegamento, il tubo deve essere rotondo, l'estremità del tubo non deve presentare sbavature e la superficie non deve presentare difetti evidenti.

2. Inserire il tubo nel connettore e assicurarsi che il tubo nella gabbia sia inserito correttamente, quindi serrare il dado a mano. Si consiglia di tracciare una linea tra l'esagono del dado e il corpo del giunto come linea di base del punto di partenza della rotazione del dado.

3. Non è necessario utilizzare la morsa per fissare il tubo nel giunto, la morsa lascerebbe un segno o un graffio sul tubo, trasformandolo addirittura in un'ellisse, che potrebbe facilmente causare perdite.

4. Utilizzando la chiave per serrare il dado in senso orario, il giunto ≥1/4 di pollice (6 mm) deve ruotare 11/4 volte; il connettore <1/4 di pollice (6 mm) richiede 3/4 di rotazione come mostrato nella Figura 15-6.

5. Se è necessario scollegare e ricollegare, annotare la posizione di serraggio originale e utilizzare la chiave per scollegare il collegamento. Una volta rimontato, serrare il dado nella posizione originale, quindi serrare delicatamente la chiave fino a quando la coppia non aumenta leggermente.

Conduzione del calore del vapore

Tracciamento termico e isolamento termico

Il tracciamento termico si riferisce all'uso di tubi di calore a vapore e tubi di calore elettrici per riscaldare la tubazione del campione e compensare la perdita di calore durante il processo di trasmissione, al fine di mantenere la temperatura del campione entro un certo intervallo. L'isolamento termico si riferisce alle misure di rivestimento adottate sulla superficie esterna della tubazione del campione per ridurre la dissipazione di calore verso l'ambiente circostante o assorbire calore dall'ambiente circostante durante il processo di trasmissione; può anche essere definito come l'insieme delle misure di isolamento adottate per garantire che i campioni non siano influenzati dalla temperatura circostante durante il processo di trasmissione.

La linea di trasmissione del campione necessita spesso di calore o isolamento termico per garantire che lo stato di fase e la composizione del campione non vengano alterati dalle variazioni di temperatura. Una fonte significativa di variazione di temperatura nel processo di trasmissione del campione è il cambiamento delle condizioni meteorologiche: la Cina si trova nella fascia monsonica continentale, e la differenza tra le temperature estreme invernali ed estive è spesso superiore a 60 °C. Inoltre, è necessario tenere conto dell'effetto riscaldante della radiazione solare diretta e la temperatura superficiale della tubazione del campione può talvolta raggiungere gli 80~90 °C sotto l'esposizione al sole in estate. Pertanto, l'influenza della temperatura ambiente sullo stato di fase e sulla composizione del campione deve essere considerata nella progettazione della trasmissione del campione.

Il campione di gas contiene componenti che si condensano facilmente e deve essere trattato con calore per mantenere la temperatura al di sopra del punto di rugiada; il campione liquido contiene componenti che si gassano facilmente e deve essere isolato e isolato al di sotto della temperatura di evaporazione o mantenuto a una pressione superiore alla pressione di vapore. I campioni per analisi in tracce (in particolare acqua e ossigeno in tracce) devono essere trasportati con calore, poiché l'effetto di adsorbimento della parete del tubo aumenta con la diminuzione della temperatura, mentre l'effetto di desorbimento è opposto. I campioni che si condensano facilmente e cristallizzano devono essere trattati con calore. In breve, in base alle condizioni e alla composizione del campione, e in base alla variazione della temperatura ambiente, si sceglie il metodo di isolamento più appropriato e si determina la temperatura di isolamento.

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.