דגימה והעברת דגימה

מערכת עיבוד הדגימות נדרשת כאשר רכיבי החיישן של המכשיר המקוון אינם מותקנים ישירות בצינור התהליך או בציוד. מערכת עיבוד הדגימות היא מערכת המחברת את נוזל המקור ואת נקודת הפליטה של ​​מכשיר אנליטי אחד או יותר. תפקידה להבטיח שהמכשיר האנליטי יוכל לקבל דגימה מייצגת בזמן הקצר ביותר. מצב הדגימה (טמפרטורה, לחץ, קצב זרימה וניקיון) מתאים לתנאי ההפעלה של המכשיר האנליטי.

מערכת עיבוד הדגימות יכולה להשיג את הפונקציות הבסיסיות הבאות: שאיבת דגימות, העברת דגימות, עיבוד דגימות, פריקת דגימות. פונקציות בסיסיות אלו הן גם המרכיבים העיקריים של מערכת הדגימות והתהליך הבסיסי של הדגימה במערכת.

האם ניתן להשתמש היטב במכשיר האנליטי המקוון לרוב אינו תלוי במנתח עצמו, אלא בשלמות ובאמינות של מערכת עיבוד הדגימות. מכיוון שהמנתח מורכב ומדויק, דיוק הניתוח מוגבל על ידי ייצוגיות הדגימה, ביצועי הזמן אמת ומצב פיזי. למעשה, בעיות ההתעלפות במערכת עיבוד הדגימות הן לרוב גדולות יותר מהניתוח, ותחזוקת מערכת עיבוד הדגימות לרוב גדולה יותר מהמנתח עצמו. לכן, עלינו לייחס חשיבות לתפקיד מערכת עיבוד הדגימות, לפחות לשים אותה באותו מיקום כמו המנתח שיש לקחת בחשבון.

ניתן לסכם את הדרישות הבסיסיות של מערכת עיבוד דגימות כדלקמן:

1. הדגימה המתקבלת על ידי המנתח עולה בקנה אחד עם הרכב ותכולת נוזל המקור בצנרת או בציוד.

2. דגימה עם מספר מינימלי

3. קל לתפעול ולתחזוקה

4. עבודה לטווח ארוך ואמינה

5. מבנה המערכת פשוט ככל האפשר

6. מעגלים מהירים להפחתת זמן השהייה של העברת דגימות

דגימה וגשש דגימה

בחירת נקודות דגימה

יש לפעול לפי העקרונות הבאים בעת בחירת מיקום נקודת הדגימה של המנתח בקו התהליך. המיקום הטוב ביותר עשוי להיות פשרה ופשרה בין נקודות מסוימות בכל נקודה:

1. נקודות הדגימה צריכות להיות ממוקמות בנקודות הרגישות שיכולות לשקף את השינויים בתכונות ובהרכב של נוזל התהליך.

2. נקודת הדגימה צריכה להיות במיקום המתאים ביותר לבקרת התהליך כדי למנוע עיכוב מיותר בתהליך

3. נקודת הדגימה צריכה להיות במיקום שבו הפרש הלחץ הזמין בתהליך יוצר לולאת סירקולציה מהירה.

4. יש לבחור את נקודת הדגימה בטמפרטורת הדגימה, בלחץ, בניקיון, ביובש ובתנאים אחרים הקרובים ככל האפשר למיקום הנדרש על ידי המנתח, על מנת למזער את מספר רכיבי עיבוד הדגימה.

5. מיקום נקודת הדגימה צריך להיות נגיש בקלות מהמדרגות הנעות או מהרציף הקבוע.

6. נקודות הדגימה של המנתח המקוון יוגדרו בנפרד מאלו של ניתוח המעבדה.

מקובל לחשוב שדגימה מהמקומות הסוערים שבהם מתרחש ערבוב טוב ברוב צינורות הגז והנוזל מבטיחה שהדגימה תהיה מייצגת באמת. מכיוון שתערובת גז או נוזל אינה מתערבבת בקלות לחלוטין אלא אם כן יש טורבולנציה. ניתן לבחור את נקודת הדגימה במיקום במורד הזרם של הכיפוף האחרון מיד לאחר כיפוף אחד או יותר של 90 מעלות, או במיקום רגוע יחסית במורד הזרם של גוף הוויסות (אל תנוח קרוב לגוף הוויסות).

הימנעו ככל האפשר מהדברים הבאים:

1. אין לדגום במורד הזרם של צינור ארוך וישר למדי, מכיוון שזרימת הנוזל במיקום זה נוטה להיות למינרית, ומפלט הריכוזים על חתך הרוחב של הצינור גורם להרכב לא מייצג של הדגימה.

2. הימנעו מדגימה במקומות בהם עלול להימצא זיהום או בנפחים מתים בהם עלולים להימצא גזים, אדים, פחמימנים נוזליים, מים, אבק ולכלוך.

3. אין לקדוח ישירות על דופן הצינור. אם הדגימה נדגמת ישירות על דופן הצינור, לא ניתן להבטיח ייצוג של הדגימה, לא רק שהנוזל במצב למינרי או טורבולנטי, אלא גם במצב טורבולנטי, קשה להבטיח ייצוג של הדגימה; שנית, בגלל ספיגה או ספיחה של הדופן הפנימית של הצינור יגרום לאפקט זיכרון, כאשר ריכוז הנוזל בפועל יורד, תתרחש ספיחה, הרכב הדגימה משתנה, במיוחד עבור ניתוח רכיבים זעירים (כגון מים זעירים, חמצן, פחמן חד-חמצני, אצטילן וכו'), ההשפעה משמעותית במיוחד. לכן, יש להוציא את הדגימה באמצעות גשש דגימה מסוג החדרה.

בחירת סוג גשש הדגימה

1. עבור דגימות גז עם תכולת אבק נמוכה מ-10 מ"ג/מ"ק ודגימות נוזל נקי, ניתן להשתמש בגשוש ישר (סוג פתוח) לדגימה. גשוש הדגימה הישר הוא בדרך כלל גשוש מסוג מוט עם זווית של 45 מעלות במישור, הפתח מותקן בכיוון זרימת הנוזל, והחלקיקים סביב הגשוש מופרדים מהנוזל באמצעות עקרון הפרדת האינרציה, אך לא ניתן להפריד חלקיקים בעלי גודל חלקיקים קטן יותר. רוב גשושי הדגימה המשמשים בניתוח מקוון הם גשושים כאלה.

2. כאשר הדגימה הנוזלית מכילה כמות קטנה של חומר חלקיקי, חומר צמיג, פולימר וגבישים, קל לגרום לחסימה, וניתן לדגום אותה באמצעות גלאי חיבור ללא עצירת לחץ. ניתן להשתמש בגלאי גם עבור דגימות גז המכילות כמות קטנה של חומר הנספג בקלות (מעובה, חומר צמיג).

גלאי הדגימה כפי שמוצג באיור 15-1 הוא גלאי דגימה בלתי-עצור, המוכנס בלחץ ונשלף, המכונה גם גלאי דגימה נשלף, שיכול להוציא את צינור הדגימה מהצינור הטעון בלחץ לצורך ניקוי בתנאי שהתהליך לא נעצר. ההמצאה מורכבת מחיבור איטום ושסתום שער (או שסתום כדורי) המסודרים על גלאי הכניסה הישרה.

איור 15 - 1 מבנה גשש דגימה מסוג גשש הניתן להסרה

מבנה מפרק האיטום מוצג באיור 15-2. ניתן לחלק את המבנה לשני חלקים, האחד הוא חלק ההידוק והקיבוע של צינור הדגימה, והוא מאמץ את מבנה ההידוק והלחיצה; החלק השני הוא החלק המחבר עם האוגן של שסתום השער, המאמץ את מצב חיבור הברגה ומממש את האיטום בין שני החלקים על ידי רכיב האיטום. יש להקפיד ליישר את כיוון החריץ של צינור הדגימה עם כיוון החץ (כיוון זרימת הנוזל) על האוגן בעת ​​ההתקנה. על מנת להקל על פעולת החיבור ולהבטיח בטיחות, הקצה הקדמי של צינור הדגימה מרותך עם בוסט, כדי למנוע את התפוצצות צינור הדגימה עקב הלחץ בצינור במהלך תהליך השליפה, ובכך לגרום לתאונה בטיחותית; כאשר הבוסט מגיע לקצה דיסק האוגן העיוור, ניתן לסגור את שסתום השער, ולאחר מכן מסובבים את מפרק האיטום כדי להוציא את צינור הדגימה.

עבור דגימות גז עם תכולת אבק גבוהה יותר (>10 מ"ג/מ"ק), ניתן להשתמש בגשש סינון לדגימה

איור 15-2 מבנה חיבור איטום

גשש דגימה מסוג פילטר הוא גשש עם פילטר, כאשר אלמנט המסנן משתמש במתכת מסונטרת או קרמיקה (<800°C), סיליקון קרביד 800°C) וקורונדום Al2O3 (>1000°C) בהתאם לטמפרטורת הדגימה. תכנון הגשש צריך לקחת בחשבון את השימוש בסחיפה נוזלית כדי להשיג את מטרת הניקוי העצמי.

המסנן המותקן על ראש הגשוש (בתוך צינור התהליך) נקרא גשוש מסנן מובנה, והמסנן המותקן על זנב הגשוש (מחוץ לצינור התהליך) נקרא גשוש מסנן מובנה. החיסרון של גשוש המסנן המובנה הוא שלא קל להוציא ולנקות את המסנן, ניתן לבצע רק את הנשיפה במצב נשיפה הפוך, ופתח המסנן לא יכול להיות קטן מדי, ובכך למנוע חסימה תכופה של אבק. הגשוש מתאים לסינון גס ראשוני של דגימות. גשוש מסנן חיצוני נמצא בשימוש נפוץ, וניתן להסיר את המסנן בקלות מהגשוש לצורך ניקוי. כאשר משתמשים במסנן לדגימת הארובה, מכיוון שהמסנן מסודר מחוץ לארובה, על מנת למנוע התעבות לחות בגז הפליטה בטמפרטורה גבוהה לחסום את התנועה, חלק המסנן צריך לאמץ מצב חימום חשמלי או חימום בקיטור כדי לשמור על טמפרטורת גז הפליטה הנדגם מעל טמפרטורת נקודת הטל. הגשוש נמצא בשימוש נרחב בדגימת גזי פליטה של ​​דוודים, תנורי חימום ומשרפות.

אין להשתמש בגשוש סינון לדגימת נוזל מלוכלך, מכיוון שללכלוך הרטוב יש כוח הדבקה חזק, וקשה להשיג את מטרת הניקוי העצמי על ידי שטיפת הנוזל. בדרך כלל, משתמשים בגשוש ישר בקוטר גדול יותר כדי להסיר את הנוזל ולהסיר את הלכלוך.

עבור דגימת גז פיצוח אתילן, גז פליטה של ​​התחדשות פיצוח קטליטי, גז זנב של שחזור גופרית, פחם או נפט כבד וגז, גז זנב מכבשן סיבובי מלט ותנאים מורכבים אחרים, יש לאמץ התקן דגימה בעל עיצוב מיוחד.

בחירת מפרטי גשוש, אורך הכנסה וכיוון

צינור פלדת אל-חלד 316 משמש בדרך כלל כגשש דגימה. יש להגביל את נפח הגשושית כדי להקטין את גודלה ככל האפשר.

המפרט של הגשושית הוא כדלקמן:

צינור בקוטר 6 מ"מ או 1/4 אינץ' - לדגימות גז.

צינור בקוטר 10 מ"מ או 3/8 אינץ' - לדגימות נוזליות.

צינור בקוטר 3 מ"מ או 1/8 אינץ' - דגימות נוזליות לגיזוז והובלה.

צינור בקוטר 12 מ"מ או 1/2 אינץ' - עבור לולאות סירקולציה מהירות, דגימות גז עמוסות יותר באבק ודגימות נוזליות הנקראות מלוכלכות.

אורך הגשוש נקבע בעיקר על ידי אורך החיבור. על מנת להבטיח ייצוג של המדגם, מקובל בדרך כלל שאורך החיבור יהיה לפחות 1/3 מהקוטר הפנימי של הצינור. אורך החיבור המומלץ של EEMVA עבור תקן מס' 138 הוא:

אורך מינימלי: 30 מ"מ.

אורך מקסימלי: (0.56d+10) מ"מ (d הוא הקוטר הפנימי של הצינור).

מיקום הכנסת הדגימה צינור אופקי: דגימת גז, יש להכניס את הגשוש מראש הצינור כדי למנוע נוזלים או טיפות אפשריות; דגימת הנוזל, יש להכניס את הגשוש מדופן הצדדית של הצינור כדי למנוע אדים ובועות שעלולים להימצא בחלק העליון של הצינור, ושאריות ומשקעים שעלולים להימצא בתחתית הצינור.

צינור אנכי: כאשר הנוזל מוכנס מדופן הצינור, הנוזל מוציאים אותו מקטע הצינור הזורם מלמטה למעלה, כדי למנוע ערבוב גז כאשר הנוזל זורם בצורה לא תקינה.

שיקולים בתכנון וביצוע גששים

יש לציין את הסוגיות הבאות.

יש לשקול את הבדיקה באופן הבא:

1. יש לקבע את חיישן הדגימה באמצעות חיבור צינור קצר בצורת T עם אוגן.

2. החומר בו נעשה שימוש, חלק ממכלול החיבור בצורת T נלקח בחשבון, ושסתום העצירה הוא רצוי שסתום שער או שסתום כדורי. כאשר הדגימה היא גז בלחץ גבוה, ניתן לשקול מערכת שסתום עצירה כפולה, שהיא אמצעי הגנה נוסף של בידוד כפול.

3. יש לשקול את שסתום העצירה של הדגימה כחלק ממכלול הגשוש, ושסתום העצירה צריך להיות שסתום שער או שסתום כדורי. כאשר הדגימה היא גז בלחץ גבוה, ניתן לשקול את מערכת שסתום העצירה הכפולה, שהיא אמצעי הגנה נוסף של בידוד כפול.

4. על גלאי הדגימה להיות בעל חוזק מכני מספיק כדי לשמור על קיבוע נוקשה בנוזל התהליך. כאשר מהירות הנוזל גבוהה וכוח הזרימה גדול, אם גלאי דק, ניתן לכסות את צינור החיזוק כדי להגן על גלאי.

5. יש לסמן את מיקום הגשוש ואת כיוון הזרימה של הצינור על האוגן.

6. בתכנון הגשושית, יש לציין כי נמנעת הקרע עקב אפקט התהודה.

שידור מדגם

דרישות בסיסיות להעברת דגימות:

1. זמן השהיית השידור לא יעלה על 60 שניות, דבר המחייב המרחק בין המנתח לנקודת הדגימה קצר ככל האפשר, נפח מערכת ההולכה קטן ככל האפשר וקצב זרימת הדגימה מהיר ככל האפשר (1.5~35 מטר/שנייה הוא המתאים).

2. אם הזמן עולה על 60 שניות לאחר הזרימה המותרת על ידי המנתח, יש להשתמש במערכת לולאה מהירה.

3. רצוי שקו ההולכה יהיה ישר למנתח, עם מספר מינימלי של כיפופים ופינות

4. אין ענף מת ונפח מת

5. עבור דגימות גז המכילות מעובה, קו ההולכה צריך לשמור על שיפוע מסוים כלפי מטה, הנקודה הנמוכה ביותר צריכה להיות קרובה למנתח ולהיות מצוידת במיכל איסוף מעובה. יחס השיפוע הוא 1:12, וניתן להגדיל את צמיגות המעובה ל-1:5.

6. שינוי הפאזה נמנע, כלומר, במהלך תהליך ההולכה, דגימת הגז נשמרת לחלוטין במצב גזי והדגימה הנוזלית נשמרת לחלוטין במצב נוזלי.

7. צינור הדגימה צריך להימנע ממעבר דרך אזור שינויי טמפרטורה קיצוניים, מה שיגרום לתנאי הדגימה להשתנות ללא שליטה.

8. מערכת העברת הדגימות לא תדלף, על מנת למנוע דליפת דגימות או חדירת אוויר סביבתי.

המעגל המהיר הוא צינור המאיץ את זרימת הדגימה כדי לקצר את זמן ההשהיה של שידור הדגימה. המעגל המהיר מורכב בדרך כלל משני סוגים, כלומר, מעגל זרימה מהיר החוזר למכשיר ומעגל מעקף מהיר המוביל לפסולת.

חזרה מהירה למכשיר

לולאת הסירקולציה המהירה של התקן החזרת הכלים נקראת לולאת סירקולציה מהירה, אשר מנצלת את הפרש הלחצים בקו התהליך, ומחברת צינור בין החלק העליון והתחתון, הדגימה נשאבת מהתהליך ומוחזרת למערכת הסירקולציה של התהליך, הדגימה הדרושה למנתח נשאבת מהלולאה קרוב לנקודה במנתח, ראה איור 15-3.

מעגלי מעקף מהיר משמשים בדרך כלל במצבים הבאים:

1. כאשר פריקת הדגימה אינה גורמת למפגעים סביבתיים ולזיהום.

2. כאשר תהליך החזרת הדגימה אינו מציאותי, כגון הגז לאחר דקומפרסיה, האדים לאחר גיזוז נוזלי וכו'.

3. כאשר עלות השחזור של הדגימה גבוהה מערכה, תהליך החזרת הדגימה אינו כלכלי.

4. החזרת דגימות לתהליך שעלול להוביל לזיהום או להתדרדרות, כגון דגימות מעורבות הנמדדות על ידי נתיבי זרימה מרובים וכו'.

קו תמסורת לדוגמה

צינורות ואביזרים

הצינורות והאביזרים המשמשים לצינורות הולכת דגימות יעמדו בדרישות הבאות:

יש להעדיף צינור חלק מפלדת אל-חלד 316 בקו ההולכה לדוגמה. יש לחשל את הצינור. היתרונות הם:

פלדת אל-חלד 316 לא תגיב עם הרכיבים בנתיב זרימת הדגימה, ובעלת עמידות מצוינת בפני קורוזיה.

התוצאות מראות שהדופן הפנימית של צינור הפלדה החלק חלקה, הספיחה על הדגימה קטנה, ודרגת העמידות ללחץ גבוהה.

הצינור מחובר באמצעות מפרק לחיצה, ובעל ביצועי איטום טובים ונפח מת קטן.

לצינור הטיפול לחישול גמישות גבוהה, הנוחה לבניית כיפוף וחיבור לחץ.

חיבור הצינור צריך להיות בשיטת חיבור לחץ, יש להשתמש בחיבור לחץ מסוג שרוול כרטיס כפול, החומר והמפרט של אביזרי הצינור (מפרקים ושסתומים) צריכים להיות זהים ומותאמים לצינור.

הימנעו משימוש בצינורות ואביזרים שאינם מתכתיים אלא אם כן לתכונותיהם הפיזיקליות והכימיות יש יתרון ברור והמשתמש מותר לעשות זאת.

ניתן להשתמש בצינורות ובאביזרים של הנחושת רק במערכות פנאומטיות ומלוות חום, ולא להעברת דגימות.

קביעת גודל קוטר הצינור

מכיוון שקצב הזרימה של מערכת הדגימה קטן מאוד בהשוואה ללוגיסטיקה של התהליך, עקב מגבלת זמן השהיית השידור, קוטר הצינור של באר הדובדבן עשוי להיות מופחת. ניתן לקבוע את קוטר הצינור בהתאם לניסיון.

צינור בקוטר 6 מ"מ או 1/4 אינץ' לדגימת גז

דגימת הנוזל היא צינור בקוטר 10 מ"מ או 3/8 אינץ'

לולאת הסירקולציה המהירה או הדגימה המלוכלכת מאמצת צינור בקוטר 12 מ"מ או 1/2 אינץ'.

קביעת עובי דופן

קיבולת הלחץ של הצינור קשורה לעובי הדופן ומוגבלת על ידי הטמפרטורה. הדרישות לעובי דופן צינור הדגימה בתכנון הנדסי כללי הן:

∮3×0.7 או 1/8"×0.028

∮6×1.0 או 1/4"×0.035

∮10×1.0 או 3/8"×0.035

∮12×1.5 או 1/2"×0.049

ציוד למתקני כביסה

במקרים הבאים, יש לצייד את צינורות הדגימה והרכיבים במתקני שטיפה:

1. כאשר הצמיגות הקינמטית של הדגימה גבוהה מ-500cSt (1cSt = 1mm2/s) (ב-38°C)

2. התמצקות או התגבשות אפשרית של דגימות

3. דגימות קורוזיביות או רעילות

4. אירועים אחרים עבור משתמשים

מדיום השטיפה יכול להיות חנקן או קיטור, אשר יש להחדיר מהזרם במורד הזרם הסמוך לנקודת הדגימה, תוך מתן תשומת לב מיוחדת לשטיפת הרכיבים העצמאיים הנוספים של המערכת (למשל, מסננים כפולים מקבילים וכו').

צינור ואביזרים

הבדלים בין צינור לשפופרת

צינורות הצינור והצינורות הם שני סוגים של צינורות בעלי קטרים, שיטות חיבור, שיטות ייצוג וטווח יישום שונים.

1. צינור הצינור הוא צינור בקוטר גדול. קוטר הצינור הוא בין 15~1500 מ"מ (1/2~60 אינץ'). ישנם גם צינורות צינור קטנים או גדולים יותר מטווח זה, אך משתמשים בהם מעט. צינור הצינור הוא צינור בקוטר קטן, שקוטרו הוא בין 1/8~1/2 אינץ' (3~12 מ"מ).

2. לצינור שלושה סוגי חיבור: חיבור אוגן, חיבור הברגה וחיבור ריתוך. ברוב המקרים משתמשים בחיבור אוגן, וחיבור הברגה מותר בלחץ נמוך. עם זאת, דופן הצינור דקה מאוד, והברגה אינה מורשת לכסות אותה, לאחר טיפול חישול, נעשה שימוש בשיטת חיבור מהדק, המכונה גם חיבור לחץ.

3. קוטר הצינור מייצג את מפרט קוטר הצינור של הצינור עם קוטר נומינלי DN. הקוטר הנומינלי אינו שווה לקוטר החיצוני של הצינור או לקוטר הפנימי של הצינור, שהוא מספר גודל הנפוץ עבור כל הרכיבים (כולל צינורות, אוגנים, שסתומים, מפרקים וכו') במערכת הצינורות, וניתן לחבר את הצינורות, האוגנים, השסתומים והמפרקים בעלי קוטר נומינלי זהה זה לזה, ללא קשר לשאלה האם מידות אחרות (קוטר חיצוני, קוטר פנימי, עובי דופן וכו') זהות. במילים פשוטות, הקוטר הנומינלי מאפשר לפשט ולאחד את החיבור בין הצינור לצינור, ולכן קוטר הצינור משתמש ב-DN כדי לייצג את קוטר הצינור.

קוטר הצינור מייצג את מפרט קוטר הצינור של הצינור עם קוטר חיצוני חיצוני, כגון צינור בקוטר חיצוני של 1/4 אינץ' עבור צינור צינור בקוטר חיצוני של 1/4 אינץ'. מכיוון שהצינור מחובר באמצעות שרוול, דרך חיבור זו מתייחסת לקוטר החיצוני, הצינור בעל אותו קוטר חיצוני וחלק הצינור יכולים להיות מחוברים באמצעות השרוול, וזו הסיבה שהצינור משתמש בקוטר החיצוני כדי לבטא את קוטר הצינור.

4. עובי הדופן של צינור הוא סטנדרטי. הוא מבוטא בדרך כלל על ידי המספר הסידורי של עובי הדופן (Sch.NO. - Schedule Number בקיצור), Sch.No. נקרא גם מספר רמת הלחץ, מ-Sch.No.5 עד Sch.No.160. צינורות בקטרים ​​או חומרים שונים הם בעלי סדרת עובי דופן סטנדרטית משלהם. או, Sch.No. עובי הדופן בפועל של צינור מאותו קוטר או חומר שונה.

עובי הדופן של הצינור מיוצג על ידי גודל העובי בפועל (באינצ'ים או מ"מ)

5. הצינור נמצא בשימוש נרחב, והוא משמש הן בצינור התהליך והן בצינור ההנדסה הציבורית. הצינור משמש רק בצינור המדידה של מערכות מכשירים, צינור אותות פנאומטי ודגימה של מנתח מקוון.

סוגים, מפרטים ופרמטרים קשורים של צינור נפוץ

ישנם מספר צינורות נפוצים: בהתאם לחומר, יש בעיקר פלדת אל-חלד 316 ופלדת אל-חלד 304. בהתאם לתהליך העיצוב, ישנם שני סוגים של צינורות פלדה חלקים (מגולגלים חם לפני משיכה קרה) וצינורות פלדה מרותכים (מרותכים באמצעות פלדת רצועה). ישנם שני סוגים של צינורות אינץ' במערכת יחידת המדידה בהתאם לקוטר החיצוני ועובי הדופן.

הקוטר החיצוני ועובי הדופן של צינורות נפוצים, לחץ העבודה המרבי המותר ומקדמי פגיעה בטמפרטורה שלהם מוצגים בטבלאות 15-1 עד 15-5.

טבלה 15-1 מפרטים ולחץ עבודה מרבי מותר (בר) של צינורות נפוצים המיוצרים מאורז (חומר 316SS או 6Mo)

הערה: 1. מערכת לחץ העבודה ASTM A-269 הנמדדת בטבלה, מקדם הבטיחות הוא 4:1 [מקדם בטיחות = לחץ התפשטות (קריעה): לחץ עבודה]

2. לחץ העבודה בטבלה יעיל בטווח הטמפרטורות של -20 עד +100 מעלות צלזיוס של הצינור. אם הטמפרטורה עולה, יש להכפיל את מקדם הפירוק של הטמפרטורה. ראה טבלה 15-2.

טבלה 15-2 מקדם ירידה בטמפרטורה של מד צינורות

הערה: לדוגמה, צינור 316SS חלק בקוטר חיצוני של 12 מ"מ × 1.00 עובי דופן בעל לחץ פעולה של 245 בר בטמפרטורת החדר (ראה טבלה 15-1). אם פועלים בטמפרטורה של 800°F (427°C) עם גורם ירידה בטמפרטורה של 0.80 (ראה טבלה 15-2), לחץ הפעולה המרבי המותר בטמפרטורה זו הוא 245 בר × 0.80 = 196 בר.

טבלה 15-3 מפרט צינורות נפוץ בקוטר אינץ' לחץ הפעלה מרבי מותר (psi, ליברות/אינץ' רבוע) (צינור פלדה חלק 316 או 304)

טבלה 15-4 מפרטים ולחץ פעולה מרבי מותר (psi) עבור צינור אינץ' נפוץ (צינורות פלדה מרותכים 316 או 304)

הערה: 1. הנתונים בטבלאות 15-3 ו-15-4 תואמים לתקני ASME/ANSI B31.3 לצנרת של מפעלים כימיים ובתי זיקוק (גרסת 1987)

2. ערכי לחץ ההפעלה הם ערכי הלחץ בטמפרטורת הסביבה (72°F או 22°C), ומקדמי ירידת הטמפרטורה מוצגים בטבלה 15-5.

3. מקדם בטיחות הלחץ הוא 4:1

4. המרת יחידה ליניארית = 25.4 מ"מ, 1psi = 6.89kPa ≈0.07bar.

טבלה 15-5 מקדם ירידה בטמפרטורה של צינור אינץ'

הערה: לדוגמה, צינור 316SS חלק עם קוטר חיצוני של 1/2 אינץ' x עובי דופן של 0.049 (כ-12.7 מ"מ קוטר חיצוני x עובי דופן של 1.25 מ"מ) בעל לחץ עבודה של 3500psi (כ-245 בר) בטמפרטורת החדר. אם הוא מופעל בטמפרטורה של 800°F (427°C), מקדם ירידת הטמפרטורה שלו הוא 0.80, ובטמפרטורה זו לחץ העבודה המרבי המותר הוא 3500psi x 0.80 = 2800psi (כ-196 בר).

אביזרים לצינור

ישנם סוגים רבים של אביזרים המשמשים צינורות, אך ניתן לסכם אותם כדלקמן.

חיבור אמצעי (Union) משמש לחיבור בין צינור ה-Tube לצינור ה-Tube, או חיבור שבו שני הצדדים מחוברים באמצעות שרוול. קיימים בעיקר הסוגים הבאים:

מחבר אמצעי ישר

טי-סינון אמצעי תלת-כיווני

מחבר ביניים ארבעה כיוונים יוניון קרוס

מפרק אמצעי כפוף, מרפק איחוד

(כיפוף של 90° ו-45°)

מחבר דרך לוחית

ההמצאה משמשת לחיבור צינורות צינור בקטרים ​​שונים, המכונה בדרך כלל ראש גדול והוא גם מפרק אמצעי.

מחבר קצה משמש לחיבור צינורות ומדים, התקני עזר וכו'. המחבר מחובר לצינור הצינור באמצעות שרוול מהדק, כך שהמחבר מחובר למד, לציוד העזר וכו', והוא מחבר בקצה צינור הצינור, ולכן המחבר נקרא מחבר קצה. יש רק אחת מהאפשרויות הבאות:

מחבר מסוף מעבר מחבר

מחבר מסוף תלת-כיווני מחבר טי

מחבר מסוף כפוף מרפק מחבר

מחבר מסוף דרך צלחת

מחבר המדידה משמש לחיבור בין הצינור למד, והוא גם מחבר סופי. ישנם שני סוגים עיקריים: Pass Connect ו-Pass Connect Te.

אחרים, כגון אביזרים קצרים (Adapter), פקקי צינור (Plug), מכסי צינור (Cap) וכו', אינם מיותרים או מיותרים.

אם אתם מופרדים מהקובץ המצורף, לחיבור המשמש את צינור הצינור יש שני מצבי חיבור.

חיבור שקע

חיבור מסוג שרוול משמש לחיבור החיבור לצינור, המחובר ונאטם על ידי כוח הלחיצה של החישוק העגול, ולכן חיבור מסוג שרוול נקרא גם חיבור לחץ. לחישוק העגול ישנם שני סוגי חישוק (חישוק יחיד, טבעת חדה) וחישוק כפול (חישוק כפול, טבעת כפולה).

חיבור הברגה

חיבור הברגה משמש לחיבור המפרק, המכשיר, הציוד הנלווה וכן הלאה. ישנם שני סוגים של הברגות משותפות.

1. הברגת צינור מחודדת ישנם שני סוגים של הברגות NPT (זווית שיניים של 60°) והברגות BSPT (זווית שיניים של 55°). זווית ההתחדדות של ההתחדדות היא 1°47'. ככל שההברגה הדוקה יותר, כך השימוש בעיוות שלה יכול למלא תפקיד של איטום, ולכן היא נקראת גם "הברגת צינור אטומה בהברגה". בשימוש מעשי, בדרך כלל מוסיפים חומר איטום, כגון סרט PTFE, חומר איטום של צינור מורכב וכו', כדי למנוע דליפה.

2. הברגת צינור גלילית. ישנם הברגות ישרות (זווית של 60°) והברגות BSPT (זווית של 55°). הברגת צינור גלילית ללא התחדדות, היא הברגת צינור ישרה, אין לה אפקט איטום, ולכן היא נקראת גם "הברגת צינור אטומה ללא הברגה". האטם (gasket) משמש לאיטום החיבור.

בנוסף, ההברגה על המשטח החיצוני של החיבור נקראת הברגה חיובית, ומסומנת ב-M(Mel); ההברגה על המשטח הפנימי של החיבור נקראת הברגה נקבה, המסומנת ב-F(File). הברגת הבורג המסובבת עם כיוון השעון נקראת הברגת בורג ימנית, הברגת הבורג המסובבת נגד כיוון השעון נקראת הברגת בורג שמאלי, דגם הברגת הבורג השמאלי מסומן LH, הברגת הבורג הימני אינה מסומנת.

רוב ההברגות המשמשות באביזרי צנרת הם הברגות חרוטיות מסוג NPT, חלק מגלילי האוויר הם הברגות שמאליות, ובמקרים אחרים, הם הברגות ימניות.

בשל מגוון אביזרי הצינור המשמשים בצינורות Tube, והשיטות הלא עקביות של דגם ומפרט של יצרני אביזרי הצינור, מדריך זה אינו מספק עוד מידע בנושא זה. למעשה, בהתאם לגודל, לסוג ולמצב החיבור של האביזר, ניתן לבחור את האביזר בנוחות בהתאם לדוגמת המוצר.

מפרק צינור מסוג שרוול

מחבר צינורות הוא מחבר לחיבור צינורות צינור (כפי שניתן לראות משמו האנגלי). הוא מחובר ונאטם על ידי כוח הלחיצה של חישוק עגול, ולכן הוא נקרא גם חיבור לחיצה. ישנם שני סוגים של מחבר שרוול: מחבר יחיד וחיזוק כפול. איור 15-5 מציג את המבנה ועקרון העבודה של מחבר שרוול כפול.

איור 15.5 מבנה ועקרון עבודה של חיבור צינור בעל שרוול כרטיס כפול

שני המהדקים מונעים להתקדם לעבר גוף המפרק על ידי הדחף שנוצר על ידי סיבוב האום בכיוון השעון; תחת פעולת הבליטה ההדדית של פתח ההתחדדות של הגוף, המהדק הקדמי והמהדק האחורי, המשטח החרוטי של הצינור נלחץ במשך שעתיים, והחיבור והאטימה מתממשים על ידי כוח הלחיצה בין שני המשטחים החרוטיים של המהדק הקדמי והמהדק האחורי לבין צינור הצינור.

יש לשים לב לנקודות הבאות בעת חיבור עם מחבר שרוול:

1. לפני החיבור, הצינור חייב להיות עגול, קצה הצינור ללא גרגרים, והמשטח ללא פגם ברור

2. הכנס את צינור הצינור לתוך המחבר וודא שהצינור בכלוב מוכנס למקומו והדק את האום ידנית. מומלץ לצייר קו בין משושה האום לגוף המפרק כנקודת הבסיס של סיבוב האום.

3. אין צורך להשתמש במלחציים כדי להדק את הצינור לתוך החיבור, המלחציים ישאיר סימן או שריטה על הצינור, ואף יהפוך את הצינור לצורת אליפסה, שקל לדלוף ממנה.

4. בעזרת מפתח ברגים, הידקו את האום בכיוון השעון. יש להדק את המחבר בקוטר 6 מ"מ (≥1/4 אינץ') 1.5 פעמים; מחבר בקוטר 6 מ"מ (<1/4 אינץ') דורש סיבוב של 3/4 כפי שמוצג באיור 15-6.

5. אם עליך לנתק ולחבר מחדש, שים לב למיקום ההידוק המקורי והשתמש במפתח כדי לנתק את החיבור. לאחר הרכבה מחדש, הדקו את האום למיקומו המקורי, לאחר מכן הדקו בעדינות את המפתח עד שהמומנט יגדל מעט.

הולכת חום קיטור

מעקב חום ובידוד תרמי

מעקב חום מתייחס לשימוש בצינור חום קיטור וצינור חום חשמלי לחימום צינור הדגימה כדי להשלים את אובדן החום בתהליך ההולכה, על מנת לשמור על טמפרטורת הדגימה בטווח מסוים. בידוד תרמי מתייחס לאמצעי הציפוי הננקטים על פני השטח החיצוניים של צינור הדגימה על מנת להפחית את פיזור החום לסביבה הסובבת או לספוג חום מהסביבה הסובבת במהלך תהליך ההולכה, ניתן גם לומר שהוא אמצעי בידוד הננקטים כדי להבטיח שהדגימות לא יושפעו מטמפרטורת הסביבה במהלך תהליך ההולכה.

קו העברת הדגימה זקוק לעיתים קרובות לחום או לבידוד חום כדי להבטיח שמצב הפאזה וההרכב של הדגימה לא ישתנו עקב שינויי טמפרטורה. מקור משמעותי לשינויי טמפרטורה בתהליך העברת הדגימה הוא שינויי מזג האוויר. סין נמצאת בחגורת המונסון היבשתית, וההפרש בין טמפרטורות קיצוניות בחורף ובקיץ הוא לעתים קרובות יותר מ-60 מעלות צלזיוס. בנוסף, יש לקחת בחשבון את השפעת החימום של קרינת שמש ישירה, וטמפרטורת פני השטח של צינור הדגימה יכולה לפעמים להגיע ל-80~90 מעלות צלזיוס תחת חשיפה לשמש בקיץ. לכן, יש לקחת בחשבון את השפעת טמפרטורת הסביבה על מצב הפאזה וההרכב של הדגימה בתכנון העברת הדגימה.

דגימת הגז מכילה רכיבים שקל להתעבות, ויש ללוות אותה בחום כדי לשמור על הטמפרטורה מעל נקודת הטל שלה; דגימת הנוזל מכילה רכיבים שקל להתגיז, ויש לבודד את דגימת הנוזל מתחת לטמפרטורת האידוי או לשמור על לחץ מעל לחץ האדים. דגימות ניתוח עקבות (במיוחד עקבות מים ועקבות חמצן) חייבות להיות מועברות בחום, מכיוון שאפקט הספיחה של דופן הצינור עולה עם ירידת הטמפרטורה, בעוד שאפקט הספיחה הפוך. דגימות שקל להתעבות ולהתגבש חייבות להיות מלוות גם בהעברת חום. בקיצור, בהתאם לתנאים ולהרכב הדגימה, בהתאם לשינוי טמפרטורת הסביבה, יש לבחור את דרך הבידוד הסבירה ולקבוע את טמפרטורת הבידוד.

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.