サンプリングとサンプルの転送
サンプル処理システムは、オンライン分析装置のセンサー要素がプロセスパイプラインまたは装置に直接設置されていない場合に必要です。サンプル処理システムは、ソース流体と1つまたは複数のオンライン分析装置の排出点を接続するシステムです。その機能は、分析装置が最短の時間差で代表サンプルを取得できるようにすることです。サンプルの状態（温度、圧力、流量、清浄度）は、分析装置の動作条件に適しています。
サンプル処理システムは、サンプル抽出、サンプル伝送、サンプル処理、サンプル排出といった基本機能を実現します。これらの基本機能は、サンプルシステムの主要構成要素であり、システム内におけるサンプルの基本処理でもあります。
オンライン分析機器がうまく活用できるかどうかは、分析装置自体ではなく、サンプル処理システムの完全性と信頼性に大きく左右されます。分析装置は複雑で高精度であるため、分析精度はサンプルの代表性、リアルタイム性能、物理的状態によって制限されます。実際、サンプル処理システムにおける故障の問題は分析そのものよりも多く、サンプル処理システムのメンテナンスは分析装置自体よりも重要になることが多いです。したがって、サンプル処理システムの役割を重視し、少なくとも分析装置と同等の立場で検討する必要があります。
サンプル処理システムの基本要件は次のようにまとめられます。
1.分析装置によって得られたサンプルは、パイプラインまたは機器内のソース流体の組成および含有量と一致しています。
2.最小限の数のサンプル
3.操作とメンテナンスが簡単
4.長期にわたる信頼できる仕事
5.システム構造は可能な限りシンプルにする
6.サンプル転送の遅延を減らす高速回路
サンプリングとサンプリングプローブ
サンプリングポイントの選択
プロセスラインにおける分析計のサンプリングポイントの位置を選択する際には、以下の原則に従う必要があります。最適な位置は、各ポイントにおけるいくつかの点のトレードオフと妥協点となる場合があります。
1. サンプリング ポイントは、プロセス流体の特性と組成の変化を反映できる感度の高いポイントに配置する必要があります。
2. 不要なプロセス遅延を避けるために、サンプリングポイントはプロセス制御に最も適した位置に配置する必要があります。
3.サンプリングポイントは、利用可能なプロセス圧力差が高速循環ループを形成する位置にある必要があります。
4.サンプル処理コンポーネントの数を最小限に抑えるために、サンプルの温度、圧力、清浄度、乾燥度などの条件が分析装置に必要な位置にできるだけ近いサンプリングポイントを選択する必要があります。
5.サンプリングポイントの位置は、エスカレーターまたは固定プラットフォームから容易にアクセスできる必要があります。
6.オンライン分析装置のサンプリングポイントは、実験室分析装置のサンプリングポイントとは別に設定する必要がある。
ほとんどのガスおよび液体パイプラインにおいて、良好な混合が生じる乱流箇所からサンプリングを行うことで、サンプルが真に代表性を持つことが保証されると一般的に考えられています。これは、乱流がなければガスまたは液体の混合物は完全に混合されにくいためです。サンプリング地点は、1つ以上の90度屈曲部の直後の最後の屈曲部の下流、または絞り装置の下流の比較的穏やかな位置（絞り装置に近接しない位置）に選択できます。
以下のことはできるだけ避けてください。
1. かなり長くてまっすぐなパイプの下流ではサンプルを採取しないでください。この場所では流体の流れが層流になる傾向があり、パイプの断面の濃度勾配によりサンプルの組成が代表的でなくなります。
2. 汚染が存在する可能性のある場所、またはガス、蒸気、液体炭化水素、水、ほこり、汚れが存在する可能性のあるデッドボリュームでのサンプリングは避けてください。
3. パイプ壁に直接穴を開けないでください。パイプ壁から直接サンプルを採取すると、サンプルの代表性を保証することができません。流体が層流または乱流状態にあるだけでなく、乱流状態にある場合も、サンプルの代表性を保証することが困難です。また、パイプ内壁への吸収または吸着によりメモリー効果が発生し、流体の実際の濃度が低下すると脱着が起こり、サンプルの組成が変化します。特に微量成分（微量水分、酸素、一酸化炭素、アセチレンなど）の分析では、その影響が顕著です。そのため、サンプルは挿入型サンプリングプローブで採取する必要があります。
サンプリングプローブタイプの選択
1. 粉塵含有量が10mg/m3未満のガスサンプルおよび清浄な液体サンプルの場合、直通型（オープン型）プローブを用いてサンプリングを行うことができます。直通型サンプリングプローブは通常、平面に対して45°の角度を持つ棒状のプローブで、開口部は流体の流れ方向に設置されています。プローブ周囲の粒子は慣性分離の原理によって流体から分離されますが、粒子径の小さい粒子は分離できません。オンライン分析で使用されるサンプリングプローブのほとんどは、このプローブです。
2. 液体サンプルに少量の粒子状物質、粘性物質、ポリマー、結晶などが含まれており、目詰まりを起こしやすい場合、プラグインプローブを使用することで、圧力を停止することなくサンプリングできます。また、このプローブは、目詰まりしやすい物質（凝縮物、粘性物質）を少量含む気体サンプルにも使用できます。
図15-1に示すサンプリングプローブは、ノンストップ型の圧力挿入・引出式サンプリングプローブであり、着脱式プローブとも呼ばれる。プロセスを停止させない状態で、加圧チューブからサンプリングチューブを引き出して洗浄することができる。本発明は、直進プローブ上に配置されたシールジョイントとゲートバルブ（またはボールバルブ）から構成される。
図15-1 着脱式プローブ型サンプリングプローブの構造
シーリングジョイントの構造を図15-2に示します。構造は2つの部分に分かれており、1つはサンプリングチューブの締め付け固定部分で、締め付けと加圧構造を採用しています。2つ目はゲートバルブのフランジとの接続部分で、ねじ接続モードを採用し、シール要素によって2つの部分間のシールを実現します。設置時に、サンプリングチューブの溝の方向とフランジの矢印の方向（流体の流れ方向）を合わせるように注意してください。プラグイン操作を容易にし、安全性を確保するために、サンプリングチューブの先端にはボスが溶接されており、引き抜き時にチューブ内の圧力によってサンプリングチューブが吹き飛ばされて安全事故が発生するのを防止します。ボスがブラインドフランジディスクの端に達すると、ゲートバルブが閉じられ、シーリングジョイントを回転させてサンプリングチューブを取り出すことができます。
粉塵含有量が高いガスサンプル（>10mg/m3）の場合は、フィルタープローブを使用してサンプリングすることができます。
図15-2 シーリングジョイントの構造
いわゆるフィルター型サンプリングプローブはフィルターを備えたプローブであり、フィルターエレメントにはサンプル温度に応じて焼結金属またはセラミック（<800℃）、炭化ケイ素（>800℃）、コランダムAl2O3（>1000℃）が採用されます。プローブの設計においては、流体の浸食作用を利用して自己洗浄機能を実現することを考慮する必要があります。
プローブヘッド（プロセスパイプの内側）に取り付けられたフィルターを内蔵フィルタープローブと呼び、プローブテール（プロセスパイプの外側）に取り付けられたフィルターを内蔵フィルタープローブと呼びます。内蔵フィルタープローブの欠点は、フィルターの取り外しや清掃が容易ではなく、逆吹き出しモードでのみ吹き出しが可能で、フィルターの口径を小さくすることができないため、ダストが頻繁に詰まるのを防ぐことができます。このプローブは、サンプルの一次粗ろ過に適しています。一般的に使用されているのは外部フィルタープローブで、プローブのフィルターは簡単に取り外して清掃できます。このフィルターを煙道のサンプリングに使用する場合、フィルターは煙道の外側に配置されているため、高温の煙道ガス中の水分の凝縮が経路を塞ぐのを防ぐために、フィルター部分は電気加熱または蒸気加熱モードを採用して、サンプリングする煙道ガスの温度を露点温度以上に保つ必要があります。このプローブは、ボイラー、加熱炉、焼却炉の排ガスサンプリングに広く使用されています。
汚れた液体サンプルにはフィルタープローブを使用しないでください。これは、湿った汚れは付着力が強く、液体の洗浄によるセルフクリーニングが困難だからです。一般的には、液体と汚れを除去するために、直径の大きいストレート型プローブが使用されます。
エチレン分解ガス、接触分解再生排ガス、硫黄回収排ガス、石炭または重質油ガス、セメントロータリーキルン排ガスなどの複雑な条件のサンプル採取には、特別に設計されたサンプル採取装置を採用する必要があります。
プローブ仕様、挿入長さ、方向の選択
サンプリングプローブとしては通常、316ステンレス鋼管が使用されます。プローブの容積は、可能な限り小型化するために制限する必要があります。
プローブの仕様は次のとおりです。
6mm または 1/4"OD チューブ - ガスサンプル用。
10mm または 3/8"OD チューブ - 液体サンプル用。
3mm または 1/8 インチ OD チューブ - ガス化および輸送用の液体サンプル。
12mm または 1/2 インチ外径チューブ - 高速循環ループ、高塵粒子を多く含んだガスサンプル、およびダーティと呼ばれる液体サンプル用。
プローブの長さは主に挿入長によって決まります。サンプルの代表性を確保するため、一般的には挿入長はパイプ内径の1/3以上とされています。EEMVA No.138規格における推奨挿入長は以下のとおりです。
最小長さ: 30mm。
最大長さ: (0.56d+10) mm (dはパイプの内径)。
サンプリングの挿入位置水平パイプ：ガスサンプリングの場合、液体や液滴の混入を避けるため、プローブはパイプの上部から挿入する必要があります。液体サンプルの場合、パイプの上部に存在する可能性のある蒸気や気泡、およびパイプの底部に存在する可能性のある残留物や沈殿物を避けるため、プローブはパイプの側壁から挿入する必要があります。
垂直配管：配管の側壁から液体を挿入すると、下から上へ流れる配管部分から液体が取り出されるため、流れる液体に異常がある場合でもガスの混合を回避できます。
プローブの設計と製造に関する考慮事項
以下の点に注意する必要があります。
プローブは次のように考慮する必要があります。
1. サンプリングプローブはフランジ付きのT字型短管ジョイントで固定する必要があります。
2. 使用材料、T字型ジョイントアセンブリの一部を考慮し、ストップバルブはゲートバルブまたはボールバルブとすることが望ましい。サンプルが高圧ガスの場合は、二重遮断による保護対策として、二重ストップバルブシステムを検討することができる。
3. サンプリングストップバルブはプローブアセンブリの一部として考慮する必要があり、ストップバルブはゲートバルブまたはボールバルブとする必要があります。サンプルが高圧ガスの場合は、二重遮断による追加の保護対策として、二重ストップバルブシステムを検討できます。
4. サンプリングプローブは、プロセス流体中にしっかりと固定できるだけの機械的強度を備えている必要があります。流体速度が速く、流体力が大きい場合、プローブが細い場合は、補強チューブをスリーブで覆ってプローブを保護することができます。
5. プローブの位置とパイプラインの流れの方向をフランジにマークする必要があります。
6.プローブの設計においては、共鳴効果による破裂を防止することに留意する必要があります。
サンプル伝送
サンプル送信の基本要件:
1.伝送遅延時間は60秒を超えてはなりません。そのためには、分析装置とサンプリングポイント間の距離をできるだけ短くし、伝送システムの容積をできるだけ小さくし、サンプルの流速をできるだけ速くする必要があります（1.5〜35m / sが適切です）。
2.分析装置が許容する流量から60秒以上経過した場合は、高速ループシステムを使用する必要があります。
3.伝送線路はアナライザまで直線で、曲がりや角は最小限に抑えることが望ましい。
4.デッドブランチとデッドボリュームなし
5. 凝縮液を含むガスサンプルの場合、伝送ラインは一定の下向きの勾配を維持し、最下点は分析装置の近くに設置し、凝縮液回収タンクを設置する必要があります。勾配の勾配は1:12で、凝縮液の粘度は1:5まで上げることができます。
6. 相変化が防止され、つまり、透過プロセス中に、ガスサンプルは完全にガス状態に保たれ、液体サンプルは完全に液体状態に保たれます。
7.サンプルパイプラインは、サンプルの状態が制御不能に変化する原因となる極端な温度変化領域を通過することを避ける必要があります。
8.サンプル伝送システムは、サンプルの漏洩や環境空気の侵入を防ぐために、漏れがないようにする必要があります。
高速回路は、サンプルの流れを加速し、サンプル伝送遅延時間を短縮するパイプラインです。高速回路は通常、装置に戻る高速循環回路と、廃棄物につながる高速バイパス回路の2種類で構成されています。
デバイスへのクイックループバック
ツール返却装置の高速循環ループは、プロセスライン内の圧力差を利用し、パイプラインを上流と下流に接続し、プロセスからサンプルを抽出してプロセス循環システムに戻します。分析装置に必要なサンプルは、分析装置のポイントに近いループから抽出されます（図15-3を参照）。
高速バイパス回路は通常、次のような状況で使用されます。
1.サンプルの排出が環境に危害や汚染を引き起こさない場合。
2. 減圧後のガス、液体ガス化後の蒸気など、サンプルを戻す処理が現実的でない場合。
3. サンプルの回収コストがその価値よりも高い場合、サンプルを返却するプロセスは経済的ではありません。
4.複数の流路で測定された混合サンプルなど、汚染や劣化につながる可能性のあるプロセスにサンプルを戻すこと。
サンプル伝送線路
パイプと継手
サンプル伝送パイプラインに使用されるパイプおよび継手は、次の要件を満たす必要があります。
サンプル伝送ラインには、316ステンレス鋼シームレスチューブが推奨されます。このパイプは焼鈍処理する必要があります。利点は以下のとおりです。
316ステンレス鋼はサンプル流路内の成分と反応せず、耐腐食性に優れています。
結果から、シームレス鋼管の内壁は滑らかで、サンプルへの吸着が少なく、耐圧グレードが高いことがわかりました。
チューブはプレスジョイントで接続されており、シール性が良くデッドボリュームが小さいです。
焼鈍処理したチューブは柔軟性が高く、曲げ施工や圧接接続に便利です。
パイプの接続はプレス接続方式を採用し、ダブルカードスリーブ式プレス接続ジョイントを使用し、管継手（ジョイント、バルブ）の材質と仕様はパイプと同じで、パイプに適合したものにする必要があります。
非金属製のチューブや継手は、その物理的・化学的特性に明らかな利点があり、ユーザーが許可しない限り、使用しないでください。
銅管および継手は空気圧および熱を伴うシステムでのみ使用でき、サンプル伝送には使用できません。
パイプ径サイズの決定
サンプルシステムの流量はプロセス物流に比べて非常に小さいため、伝送遅延時間の制限により、チェリーウェルの配管径を小さくすることができます。配管径は経験に基づいて決定できます。
ガスサンプル用の6 mmまたは1/4インチODチューブ
液体サンプルは10mmまたは3/8インチ外径チューブです
クイック循環ループまたはダーティーサンプルには、12mm または 1/2 インチ OD チューブが採用されています。
壁厚の測定
管の耐圧は壁厚と関連し、温度によって制限されます。一般的なエンジニアリング設計におけるサンプルパイプラインの壁厚の要件は次のとおりです。
∮3×0.7 または 1/8"×0.028
∮6×1.0 または 1/4"×0.035
∮10×1.0 または 3/8"×0.035
∮12×1.5 または 1/2"×0.049
洗浄施設用設備
以下の場合、サンプルパイプラインおよびコンポーネントには洗浄設備を備える必要があります。
1.サンプルの動粘度が500cSt（1cSt=1mm2/s）（38℃）を超える場合
2.サンプルの固化または結晶化の可能性
3.腐食性または毒性のあるサンプル
4.ユーザーにとってのその他の機会
フラッシング媒体としては窒素または蒸気が挙げられますが、これらはサンプリングポイントに隣接する下流から導入する必要があります。その際、システムの追加の独立コンポーネント（並列二重フィルターなど）のフラッシングには特に注意する必要があります。
チューブパイプと継手
パイプとチューブの違い
パイプとチューブは、直径、接続方法、表現方法、適用範囲が異なる 2 種類のチューブです。
1. パイプチューブは直径の大きい管です。管径は15～1500mm（1/2～60インチ）です。この範囲より小さい、または大きいパイプチューブもありますが、あまり使用されません。チューブチューブは直径の小さい管で、管径は1/8～1/2インチ（3～12mm）です。
2. パイプの接続方式には、フランジ接続、ねじ接続、溶接接続の3種類があります。ほとんどの場合、フランジ接続が使用され、低圧の場合はねじ接続も可能です。ただし、管壁が非常に薄いため、ねじが管壁を覆うことができない場合は、焼鈍処理後にクランプ接続（圧力接続とも呼ばれます）を使用します。
3. パイプチューブは、呼び径DNのチューブの管径規格を表します。呼び径は、パイプの外径や内径と等しくなく、配管システム内のすべてのコンポーネント（パイプ、フランジ、バルブ、ジョイントなどを含む）に共通に使用されるサイズ番号です。同じ呼び径のパイプ、フランジ、バルブ、ジョイントは、他の寸法（外径、内径、壁の厚さなど）が同じかどうかに関係なく、互いに接続できます。簡単に言えば、呼び径はチューブとチューブの接続を簡素化および統一することを可能にするため、パイプチューブではDNを使用してチューブ径を表します。
チューブは、外径ODを持つチューブの管径規格を表します。例えば、外径が1/4インチのチューブは1/4インチODチューブと呼ばれます。チューブはスリーブを介して接続されるため、この接続方法は外径に関係します。同じ外径のチューブとチューブピースはスリーブを介して接続できます。これが、チューブが外径を使用して管径を表す理由です。
4. パイプの肉厚は標準です。通常、肉厚の通し番号（Sch.NO.、略してSchedule Number）で表されます。Sch.No.は圧力レベル番号とも呼ばれ、Sch.No.5からSch.No.160まであります。異なる直径や材質の管には、標準肉厚シリーズ（Sch.No.）が存在します。同じ直径や材質の管でも、実際の肉厚は異なります。
チューブの壁の厚さは、実際の厚さのサイズ（インチまたはmm）で表されます。
5. パイプは広く使用されており、プロセス配管と公共工学配管の両方に使用されています。チューブは、計装システムの計測配管、空気圧信号配管、およびオンライン分析装置のサンプル配管にのみ使用されます。
一般的なチューブの種類、仕様、および関連パラメータ
一般的に使用される鋼管にはいくつかの種類があります。材質によって、主に316ステンレス鋼と304ステンレス鋼があります。成形工程によって、シームレス鋼管（熱間圧延後に冷間引抜を行うもの）と溶接鋼管（帯鋼を溶接したもの）の2種類があります。計量単位システムには、外径と肉厚に応じてインチ管とメートル管の2種類があります。
一般的に使用されるチューブの外径と肉厚、最大許容使用圧力および温度劣化係数を表15-1～15-5に示す。
表15-1 一般的な米管（材質316SSまたは6Mo）の仕様と最大許容作動圧力（bar）
注：1. 表中の作動圧力システムASTM A-269の測定では、安全係数は4：1です[安全係数=膨張（破裂）圧力：作動圧力]
2. 表中の作動圧力は、チューブの温度範囲が-20～+100℃の場合に有効です。温度が上昇する場合は、温度劣化係数を乗じる必要があります。表15-2をご参照ください。
表15-2 管式流量計の温度劣化係数
注：例えば、外径12mm、肉厚1.00mmのシームレス316SS管の場合、室温での運転圧力は245barです（表15-1参照）。温度劣化係数が0.80で800°F（427°C）で運転する場合（表15-2参照）、その温度における最大許容運転圧力は245bar×0.80=196barとなります。
表15-3 一般的なインチチューブのパイプ仕様最大許容動作圧力（psi、lbs/in2）（316または304シームレス鋼管）
表15-4 一般的なインチ管（316または304溶接鋼管）の仕様と最大許容動作圧力（psi）
注: 1. 表15-3および15-4のデータは、ASME/ANSI B31.3化学プラントおよび製油所配管規格（1987年版）に準拠しています。
2.動作圧力値は周囲温度（72°Fまたは22°C）での圧力値であり、温度劣化係数は表15-5に示されています。
3.圧力安全係数は4:1
4.単位変換 lin=25.4mm、1psi=6.89kPa≈0.07bar。
表15-5インチ管の温度劣化係数
注：例えば、外径1/2インチ×肉厚0.049インチ（外径約12.7mm×肉厚約1.25mm）のシームレス316SSチューブは、室温での使用圧力が3500psi（約245bar）です。800°F（427°C）の温度で動作する場合、温度劣化係数は0.80となり、この温度での最大許容使用圧力は3500psi×0.80=2800psi（約196bar）となります。
チューブ用継手
チューブに使われる継手には多くの種類がありますが、これらは以下のようにまとめられます。
中間継手（ユニオン）は、チューブとチューブの接続に用いられ、または両側をスリーブで接続する継手です。主に以下の種類があります。
ストレートスルーミドルコネクタユニオン
3ウェイミドルジョイントユニオンティー
4方向中間コネクタ ユニオンクロス
曲げ中間関節ユニオンエルボ
（90°および45°曲げ）
スループレートコネクタバルクヘッドユニオン
本発明は、異なる管径を有する管を接続するために使用され、一般にビッグヘッドと呼ばれ、中間ジョイントとも呼ばれる。
端末コネクタは、チューブとメーター、補助機器などの接続に使用されます。コネクタはクランプスリーブによってチューブパイプに接続され、メーター、補助機器などと接続されます。チューブパイプの末端にあるコネクタであるため、端末コネクタと呼ばれます。コネクタには以下のいずれか1つがあります。
パススルー端子コネクタ コネクタ
3方向端子コネクタ コネクタティー
曲げ端子コネクタ コネクタエルボ
貫通プレート端子ジョイントバルクヘッドコネクタ
ゲージコネクタは、チューブとゲージの接続に使用され、端子コネクタでもあります。主にパスコネクトとパスコネクトTeの2種類があります。
その他、ショートフィッティング（アダプタ）、パイププラグ（プラグ）、パイプキャップ（キャップ）などは不要・不要ではありません。
アタッチメントから分離する場合、チューブパイプで使用されるフィッティングには 2 つのアタッチメント モードがあります。
ソケット接続
スリーブ式接続は、継手とチューブパイプの接続に用いられ、円形フープの加圧力によって接続・シールされるため、圧力接続とも呼ばれます。円形フープには、シングルフープ（シングルフェルール）とダブルフープ（ダブルフェルール）の2種類があります。
ねじ接続
ねじ接続は、ジョイント、機器、補助機器などの接続に使用されます。一般的なねじには2種類あります。
1. 管用テーパねじ NPTねじ（歯角60°）とBSPTねじ（歯角55°）の2種類があります。テーパのテーパ角は1°47'です。テーパがきつくなるほど、その変形を利用してシール効果を発揮するため、「ねじで密封する管用ねじ」とも呼ばれます。実用上は、漏れを防ぐために、通常、PTFEテープや複合管用シール剤などのシール剤が添加されます。
2. 管用円筒ねじ。平行ねじ（60°角度）とBSPTねじ（55°角度）があります。テーパのない管用円筒ねじは、直管ねじであり、シール効果を持たないため、「ねじなしシール管用ねじ」とも呼ばれます。接続部のシールにはガスケット（ガスケット）が使用されます。
また、ジョイントの外側にあるねじ山は正ねじと呼ばれ、M（Mel）のラベルが付けられます。ジョイントの内側にあるねじ山は雌ねじと呼ばれ、F（File）のラベルが付けられます。時計回りに回転するねじ山を右ねじ、反時計回りに回転するねじ山を左ねじと呼びます。左ねじのモデルにはLHのラベルが付けられ、右ねじにはラベルが付けられません。
チューブ管継手に使用されるねじのほとんどは NPT 円錐管用ねじですが、エアシリンダーの一部は左ねじであり、その他の場合には右ねじです。
チューブパイプに使用される管継手の種類が多様であること、また管継手メーカーによって型式や仕様の決定方法が一貫していないことから、このマニュアルではこの点に関する情報は提供していません。実際には、管継手のサイズ、種類、接続方法に応じて、製品サンプルに基づいて簡単に継手を選択できます。
スリーブ型管継手
チューブ継手は、英語名の通り、チューブ同士を接続するための継手です。円形のフープの押圧力によって接続・密封されるため、プレスジョイントとも呼ばれます。スリーブ継手には、シングルフェルールとツインフェルールの2種類があります。図15-5は、ダブルスリーブ継手の構造と動作原理を示しています。
図15.5 ダブルカードスリーブ管継手の構造と動作原理
ナットの時計回りの回転によって発生する推力によって、2つのクランプがジョイント本体に向かって前進するように駆動され、本体のテーパーポート、フロントクランプ、バッククランプの相互押し出し作用により、チューブの円錐面が2時間押圧され、フロントクランプとバッククランプの2つの円錐面とチューブチューブとの間の押圧力によって接続とシールが実現されます。
スリーブ継手と接続する場合は、次の点に注意してください。
1.接続前に、チューブは丸く、チューブの端にはバリがなく、表面に明らかな欠陥がないことが必要です。
2. チューブパイプをコネクタに挿入し、ケージ内のパイプが所定の位置に挿入されていることを確認し、ナットを手で締め付けます。ナットの回転開始点の基準線として、ナットの六角形とジョイント本体の間に線を引くことをお勧めします。
3. パイプをジョイントに締め付けるためにバイスを使用する必要はありません。バイスを使用するとパイプに跡や傷が残り、パイプが楕円形になって漏れやすくなります。
4.レンチを使用してナットを時計回りに締めます。図15-6に示すように、≥1/4インチ(6mm)のジョイントは1 1/4回転する必要があり、<1/4インチ(6mm)のコネクタは3/4回転する必要があります。
5. 取り外して再度接続する必要がある場合は、元の締め付け位置を記録し、レンチを使用して接続を解除します。再組み立ての際は、ナットを元の位置に締め付け、トルクがわずかに増加するまでレンチを軽く締めます。
蒸気の熱伝導
ヒートトレースと断熱
ヒートトレースとは、蒸気ヒートパイプや電気ヒートパイプを用いてサンプルパイプラインを加熱し、伝送プロセスにおける熱損失を補い、サンプル温度を一定範囲に維持することを指します。断熱とは、伝送プロセス中に周囲環境への熱放散を低減したり、周囲環境から熱を吸収したりするために、サンプルパイプラインの外表面に施されるコーティング対策を指します。また、伝送プロセス中にサンプルが周囲温度の影響を受けないようにするための隔離対策とも言えます。
サンプル伝送ラインは、温度変化によってサンプルの相状態や組成が変化しないように、多くの場合、加熱または断熱が必要です。サンプル伝送プロセスにおける温度変化の重要な原因は天候の変化です。中国は大陸性モンスーンベルトに位置し、冬と夏の極端な気温差はしばしば60℃以上になります。さらに、直射日光による加熱効果も考慮する必要があり、夏季には太陽光にさらされるとサンプルパイプラインの表面温度が80～90℃に達することがあります。したがって、サンプル伝送の設計においては、周囲温度がサンプルの相状態や組成に与える影響を考慮する必要があります。
気体サンプルには凝縮しやすい成分が含まれているため、露点以上の温度を維持するために熱を伴わなければなりません。液体サンプルにはガス化しやすい成分が含まれているため、液体サンプルは断熱して蒸発温度以下に保温するか、蒸気圧以上に保つ必要があります。微量分析サンプル（特に微量水分と微量酸素）は、温度低下とともに管壁の吸着効果が増大し、脱着効果は逆になるため、熱を伴って輸送する必要があります。凝縮しやすく結晶化しやすいサンプルも、伝熱を伴わなければなりません。つまり、サンプルの状態と構成、環境温度の変化に応じて、適切な断熱方法を選択し、断熱温度を決定します。
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.
