샘플링 및 샘플 이송

온라인 분석기의 센서 소자가 공정 파이프라인이나 장비에 직접 설치되지 않은 경우 시료 처리 시스템이 필요합니다. 시료 처리 시스템은 공급 유체와 하나 이상의 온라인 분석 기기의 배출 지점을 연결하는 시스템입니다. 이 시스템의 기능은 분석 기기가 최단 시간 내에 대표성 있는 시료를 얻을 수 있도록 보장하는 것입니다. 또한 시료의 상태(온도, 압력, 유량 및 청정도)가 분석 기기의 작동 조건에 적합하도록 하는 것입니다.

시료 처리 시스템은 시료 추출, 시료 이송, 시료 처리, 시료 배출과 같은 기본 기능을 수행할 수 있습니다. 이러한 기본 기능은 시료 시스템의 주요 구성 요소이며 시스템 내에서 시료가 처리되는 기본 과정입니다.

온라인 분석 장비의 활용도는 분석기 자체의 문제라기보다는 시료 처리 시스템의 완성도와 신뢰성에 달려 있는 경우가 많습니다. 분석기는 복잡하고 정밀한 장비이지만, 분석 정확도는 시료의 대표성, 실시간 처리 능력, 물리적 상태에 따라 제한됩니다. 실제로 시료 처리 시스템의 오류는 분석 자체의 문제보다 더 자주 발생하며, 시료 처리 시스템의 유지보수 또한 분석기 자체보다 더 많은 시간과 노력을 필요로 합니다. 따라서 시료 처리 시스템의 역할에 중요성을 부여하고, 최소한 분석기와 동등한 수준으로 고려해야 합니다.

시료 처리 시스템의 기본 요구 사항은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

1. 분석기로 얻은 시료는 파이프라인 또는 장비 내 원천 유체의 조성 및 함량과 일치합니다.

2. 최소 개수의 샘플

3. 작동 및 유지 관리가 쉽습니다.

4. 장기적이고 안정적인 업무

5. 시스템 구조는 가능한 한 단순합니다.

6. 시료 이송 지연 시간을 줄이기 위한 고속 회로

샘플링 및 샘플링 프로브

표본 추출 지점 선정

공정 라인에서 분석기의 샘플링 지점 위치를 선택할 때는 다음 원칙을 따라야 합니다. 최적의 위치는 각 지점의 몇 가지 사항을 고려한 절충안일 수 있습니다.

1. 샘플링 지점은 공정 유체의 특성 및 조성 변화를 반영할 수 있는 민감한 지점에 위치해야 합니다.

2. 샘플링 지점은 불필요한 공정 지연을 방지하기 위해 공정 제어에 가장 적합한 위치에 있어야 합니다.

3. 샘플링 지점은 공정 압력 차이가 빠른 순환 루프를 형성하는 위치에 있어야 합니다.

4. 시료 채취 지점은 시료의 온도, 압력, 청결도, 건조도 등의 조건이 분석기가 요구하는 위치와 최대한 유사하도록 선택하여 시료 처리 구성 요소의 수를 최소화해야 합니다.

5. 시료 채취 지점은 에스컬레이터 또는 고정 플랫폼에서 쉽게 접근할 수 있어야 합니다.

6. 온라인 분석기의 샘플링 지점은 실험실 분석의 샘플링 지점과 별도로 설정해야 합니다.

대부분의 가스 및 액체 파이프라인에서 혼합이 잘 일어나는 난류 지점에서 시료를 채취하면 시료가 진정으로 대표성을 갖는다고 일반적으로 알려져 있습니다. 가스 또는 액체 혼합물은 난류가 없으면 완전히 혼합되기 어렵기 때문입니다. 시료 채취 지점은 하나 이상의 90도 굴곡 바로 다음에 있는 마지막 굴곡부의 하류 위치 또는 스로틀링 요소 하류의 비교적 안정적인 위치(스로틀링 요소에 너무 가깝지 않도록 주의)에서 선택할 수 있습니다.

다음 사항은 최대한 피하십시오:

1. 비교적 길고 직선인 파이프의 하류에서는 시료를 채취하지 마십시오. 이 위치에서 유체의 흐름은 층류인 경향이 있으며, 파이프 단면에서의 농도 기울기로 인해 시료의 구성이 대표성을 잃게 됩니다.

2. 오염 물질이 존재할 수 있는 위치나 가스, 증기, 액체 탄화수소, 물, 먼지 및 오물이 존재할 수 있는 사각지대에서는 시료 채취를 피하십시오.

3. 파이프 벽에 직접 구멍을 뚫지 마십시오. 파이프 벽에서 직접 시료를 채취하면 시료의 대표성을 보장할 수 없습니다. 유체가 층류 또는 난류 상태일 뿐만 아니라, 특히 난류 상태일 경우 시료의 대표성을 확보하기 어렵습니다. 둘째, 배관 내벽의 흡착 또는 흡수로 인해 메모리 효과가 발생하여 실제 유체 농도가 감소하면 탈착이 일어나 시료의 조성이 변할 수 있습니다. 특히 미량 성분(미량의 수분, 산소, 일산화탄소, 아세틸렌 등) 분석 시 이러한 영향이 더욱 두드러집니다. 따라서 시료는 삽입형 시료 채취 프로브를 이용하여 채취해야 합니다.

샘플링 프로브 유형 선택

1. 분진 함량이 10mg/m³ 미만인 기체 시료 및 깨끗한 액체 시료의 경우, 직선형(개방형) 프로브를 사용하여 시료를 채취할 수 있습니다. 직선형 시료 채취 프로브는 일반적으로 평면 각도가 45°인 막대형 프로브이며, 개구부는 유체 흐름 방향으로 설치되어 있습니다. 프로브 주변의 입자는 관성 분리 원리를 이용하여 유체로부터 분리되지만, 입자 크기가 작은 입자는 분리되지 않습니다. 온라인 분석에 사용되는 대부분의 시료 채취 프로브가 이러한 형태입니다.

2. 액체 시료에 미립자, 점성 물질, 고분자 및 결정이 소량 포함되어 있어 막힘 현상이 발생하기 쉬운 경우, 압력 조절 없이 플러그인 프로브를 사용하여 시료를 채취할 수 있습니다. 또한, 이 프로브는 응축수, 점성 물질 등 쉽게 막히는 물질이 소량 포함된 기체 시료에도 사용할 수 있습니다.

도 15-1에 도시된 샘플링 프로브는 정지 없이 압력 삽입 및 인출이 가능한 샘플링 프로브로서, 분리형 프로브형 샘플링 프로브라고도 하며, 공정을 중단하지 않고 압력이 가해진 튜브에서 샘플링 튜브를 분리하여 세척할 수 있다. 본 발명은 직선형 프로브에 배치된 밀봉 조인트와 게이트 밸브(또는 볼 밸브)로 구성된다.

그림 15-1 분리형 프로브 타입 샘플링 프로브 구조

밀봉 조인트의 구조는 그림 15-2에 나타나 있습니다. 이 구조는 크게 두 부분으로 나눌 수 있는데, 하나는 시료 튜브를 고정하는 클램핑 및 압착 방식이고, 다른 하나는 게이트 밸브 플랜지와 연결되는 부분으로 나사 연결 방식을 채택하여 밀봉 소자를 통해 두 부분 사이의 밀봉을 실현합니다. 설치 시 시료 튜브의 홈 방향과 플랜지에 표시된 화살표 방향(유체 흐름 방향)을 정확히 맞춰야 합니다. 삽입 및 분리 작업을 용이하게 하고 안전을 확보하기 위해 시료 튜브의 앞쪽 끝에는 돌출부가 용접되어 있습니다. 이는 시료 튜브를 빼낼 때 튜브 내부 압력으로 인해 튜브가 빠져나가는 것을 방지하여 안전사고를 예방하기 위함입니다. 돌출부가 블라인드 플랜지 디스크 끝에 닿으면 게이트 밸브를 닫고 밀봉 조인트를 돌려서 시료 튜브를 빼낼 수 있습니다.

먼지 함량이 높은 가스 시료(>10mg/m3)의 경우 필터 프로브를 사용하여 샘플링할 수 있습니다.

그림 15-2 밀봉 이음매의 구조

소위 필터형 샘플링 프로브는 필터가 장착된 프로브로, 필터 소자는 시료 온도에 따라 소결 금속 또는 세라믹(<800°C), 탄화규소(>800°C), 산화알루미늄(Al2O3, >1000°C) 등을 사용합니다. 프로브 설계 시 유체 침식 작용을 이용하여 자가 세척 기능을 구현하는 것을 고려해야 합니다.

프로브 헤드(공정 배관 내부)에 장착된 필터를 내장형 필터 프로브라고 하고, 프로브 꼬리(공정 배관 외부)에 장착된 필터를 내장형 필터 프로브라고 합니다. 내장형 필터 프로브의 단점은 필터를 분리하여 청소하기가 어렵고, 역방향 송풍 방식으로만 송풍이 가능하며, 필터 구멍이 너무 작으면 먼지로 인해 자주 막힐 수 있다는 점입니다. 이 프로브는 시료의 1차 조대 여과에 적합합니다. 일반적으로는 외부 필터 프로브가 사용되며, 프로브에서 필터를 쉽게 분리하여 청소할 수 있습니다. 필터를 사용하여 연도 가스를 채취할 경우, 필터가 연도 외부에 설치되므로 고온의 연도 가스 내의 수분 응축으로 인해 이동이 막히는 것을 방지하기 위해 필터 부분에 전기 가열 또는 증기 가열 방식을 적용하여 채취하는 연도 가스의 온도를 이슬점 온도 이상으로 유지해야 합니다. 이 프로브는 보일러, 가열로, 소각로 등의 연도 가스 채취에 널리 사용됩니다.

오염된 액체 시료에는 필터 프로브를 사용해서는 안 됩니다. 젖은 오염물질은 접착력이 강하여 액체 세척을 통한 자가 세척이 어렵기 때문입니다. 일반적으로 액체를 제거하고 오염물질을 제거하기 위해 직경이 더 큰 직선형 프로브를 사용합니다.

에틸렌 분해 가스, 촉매 분해 재생 연도 가스, 황 회수 잔류 가스, 석탄 또는 중유 및 가스, 시멘트 회전로 잔류 가스 및 기타 복잡한 조건의 샘플링을 위해서는 특수 설계된 샘플링 장치를 사용해야 합니다.

프로브 사양, 삽입 길이 및 방향 선택

일반적으로 316 스테인리스강 튜브가 샘플링 프로브로 사용됩니다. 프로브의 부피는 가능한 한 크기를 줄이기 위해 제한되어야 합니다.

프로브의 사양은 다음과 같습니다.

6mm 또는 1/4인치 외경 튜브 - 가스 시료 채취용.

액체 시료용 10mm 또는 3/8인치 외경 튜브.

외경 3mm 또는 1/8인치 튜브 - 액체 시료의 기화 및 이송용.

12mm 또는 1/2인치 외경 튜브 - 빠른 순환 루프, 먼지가 많이 함유된 가스 시료 및 오염된 액체 시료에 적합합니다.

프로브의 길이는 주로 삽입 길이에 의해 결정됩니다. 시료의 대표성을 확보하기 위해 일반적으로 삽입 길이는 파이프 내경의 최소 1/3 이상으로 간주합니다. EEMVA에서 권장하는 No.138 표준의 삽입 길이는 다음과 같습니다.

최소 길이: 30mm.

최대 길이: (0.56d+10) mm (d는 파이프의 내경입니다).

수평 파이프 시료 채취 시 프로브 삽입 위치는 다음과 같습니다. 가스 시료 채취의 경우, 액체나 물방울이 닿지 않도록 파이프 상단에서 프로브를 삽입해야 합니다. 액체 시료 채취의 경우, 파이프 상단에 있을 수 있는 증기 및 기포, 그리고 파이프 하단에 있을 수 있는 잔류물 및 침전물을 피하기 위해 파이프 측벽에서 프로브를 삽입해야 합니다.

수직 배관: 액체가 배관 측벽에서 주입될 때, 액체는 아래에서 위로 흐르는 배관 구간을 통해 배출되므로, 액체의 흐름이 비정상적일 때 기체가 섞이는 것을 방지할 수 있습니다.

프로브 설계 및 제작 시 고려 사항

다음 사항에 유의해야 합니다.

조사 대상은 다음과 같이 고려해야 합니다.

1. 샘플링 프로브는 플랜지가 있는 T자형 짧은 파이프 연결부를 사용하여 고정해야 합니다.

2. 사용되는 재료, T자형 연결부 조립체의 일부 등을 고려해야 하며, 차단 밸브는 게이트 밸브 또는 볼 밸브가 바람직합니다. 시료가 고압 가스인 경우, 이중 차단 밸브 시스템을 고려할 수 있으며, 이는 이중 격리라는 추가적인 보호 조치입니다.

3. 시료 채취 정지 밸브는 프로브 어셈블리의 일부로 간주해야 하며, 게이트 밸브 또는 볼 밸브를 사용해야 합니다. 시료가 고압 가스인 경우, 이중 차단 기능을 제공하는 이중 정지 밸브 시스템을 고려할 수 있습니다.

4. 샘플링 프로브는 공정 유체에 단단히 고정될 수 있도록 충분한 기계적 강도를 가져야 합니다. 유체 속도가 빠르고 유동력이 큰 경우, 프로브가 얇으면 보강 튜브를 슬리브로 감싸 프로브를 보호할 수 있습니다.

5. 프로브의 위치와 파이프라인의 유량 방향을 플랜지에 표시해야 합니다.

6. 프로브를 설계할 때 공명 효과로 인한 파열을 방지해야 한다는 점에 유의해야 합니다.

샘플 전송

시료 전송을 위한 기본 요건:

1. 전송 지연 시간은 60초를 초과해서는 안 되며, 이를 위해서는 분석기와 샘플링 지점 사이의 거리가 최대한 짧아야 하고, 전송 시스템의 부피가 최대한 작아야 하며, 샘플 유속이 최대한 빨라야 합니다(1.5~35m/s가 적절함).

2. 분석기에서 허용한 유량 이후 60초 이상 경과한 경우, 고속 순환 시스템을 사용해야 합니다.

3. 전송선은 가급적 분석기까지 직선으로 연결되어야 하며, 굴곡과 모서리의 수는 최소화해야 합니다.

4. 죽은 가지와 죽은 부피가 없음

5. 응축수를 포함하는 가스 시료의 경우, 이송관은 일정한 하향 경사를 유지해야 하며, 가장 낮은 지점은 분석기 가까이에 위치하고 응축수 수집 탱크가 설치되어 있어야 합니다. 경사 변화는 1:12이며, 점도가 높은 응축수의 경우 1:5까지 높일 수 있습니다.

6. 상변화가 방지됩니다. 즉, 전송 과정 동안 기체 시료는 완전히 기체 상태로 유지되고 액체 시료는 완전히 액체 상태로 유지됩니다.

7. 시료 이송 경로는 급격한 온도 변화 영역을 통과하지 않도록 해야 합니다. 그렇지 않으면 시료 상태가 제어할 수 없이 변할 수 있습니다.

8. 시료 이송 시스템은 누출되지 않아야 하며, 시료 누출이나 주변 공기의 유입을 방지해야 합니다.

고속 회로는 시료의 흐름을 가속하여 시료 이송 지연 시간을 단축하는 파이프라인입니다. 고속 회로는 일반적으로 두 가지 유형으로 구성되는데, 하나는 장치로 되돌아가는 고속 순환 회로이고 다른 하나는 폐기물로 이어지는 고속 우회 회로입니다.

기기로 빠르게 되돌아가는 루프

공구 반환 장치의 고속 순환 루프는 공정 라인의 압력 차이를 이용하여 상부와 하부를 파이프라인으로 연결하고, 공정에서 시료를 추출하여 공정 순환 시스템으로 되돌려 보내는 고속 순환 루프라고 합니다. 분석기에 필요한 시료는 분석기 근처의 루프에서 추출됩니다(그림 15-3 참조).

고속 바이패스 회로는 일반적으로 다음과 같은 상황에서 사용됩니다.

1. 시료 배출이 환경적 위험이나 오염을 유발하지 않는 경우.

2. 시료 반환 과정이 현실적이지 않은 경우, 예를 들어 감압 후의 가스, 액체 기화 후의 증기 등.

3. 시료 회수 비용이 시료 가치보다 높을 경우, 시료 반환 절차는 경제적이지 않습니다.

4. 혼합 시료를 여러 유로를 통해 측정하는 등 오염이나 변질을 초래할 수 있는 공정으로 시료를 되돌려 보내는 행위.

샘플 전송선

파이프 및 부속품

시료 이송 파이프라인에 사용되는 파이프 및 부속품은 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.

샘플 전송 라인에는 316 스테인리스강 무이음관이 선호되어야 합니다. 해당 파이프는 열처리되어야 합니다. 장점은 다음과 같습니다.

316 스테인리스강은 시료 유로의 구성 요소와 반응하지 않으며, 뛰어난 내식성을 가지고 있습니다.

실험 결과에 따르면 이음매 없는 강관의 내벽은 매끄럽고, 시료에 대한 흡착량이 적으며, 내압 등급이 높은 것으로 나타났습니다.

튜브는 압착 접합 방식으로 연결되어 밀봉 성능이 우수하고 데드 볼륨이 작습니다.

열처리된 튜브는 유연성이 뛰어나 굽힘 시공 및 압착 연결에 편리합니다.

배관 연결은 압입 방식을 채택해야 하며, 이중 카드 슬리브형 압입 연결 조인트를 사용해야 하고, 배관 부속품(조인트 및 밸브)의 재질과 규격은 배관과 동일하고 적합해야 합니다.

물리적 및 화학적 특성상 명확한 이점이 있고 사용자가 허용하는 경우가 아니라면 비금속 튜브 및 부속품의 사용을 피하십시오.

구리 튜브와 부속품은 공압 및 열 보조 시스템에만 사용할 수 있으며 시료 이송용으로는 사용할 수 없습니다.

파이프 직경 크기 결정

시료 시스템의 유량은 공정 물류에 비해 매우 적고, 전송 지연 시간의 제약으로 인해 체리웰의 파이프 직경이 줄어들 수 있습니다. 파이프 직경은 경험에 따라 결정할 수 있습니다.

가스 시료 채취용 6mm 또는 1/4인치 외경 튜브

액체 시료는 외경 10mm 또는 3/8인치 튜브에 담겨 있습니다.

빠른 순환 루프 또는 오염된 샘플은 외경 12mm 또는 1/2인치 튜브를 사용합니다.

벽 두께 측정

튜브의 내압성은 벽 두께와 관련이 있으며 온도에 의해 제한됩니다. 일반적인 엔지니어링 설계에서 샘플 파이프라인 벽 두께에 대한 요구 사항은 다음과 같습니다.

∮3×0.7 또는 1/8"×0.028

∮6×1.0 또는 1/4"×0.035

∮10×1.0 또는 3/8"×0.035

∮12×1.5 또는 1/2"×0.049

세척 시설용 장비

다음과 같은 경우, 샘플 파이프라인 및 구성 요소에는 세척 설비가 갖춰져 있어야 합니다.

1. 시료의 동점도가 500cSt(1cSt=1mm2/s)(38°C 기준)보다 높을 경우

2. 시료의 응고 또는 결정화 가능성

3. 부식성 또는 독성 시료

4. 사용자를 위한 기타 경우

세척 매체는 질소 또는 증기일 수 있으며, 샘플링 지점에 인접한 하류에서 주입해야 합니다. 특히 시스템의 추가적인 독립 구성 요소(예: 병렬 이중 필터 등)를 세척하는 데 주의를 기울여야 합니다.

튜브 파이프 및 부속품

파이프와 튜브의 차이점

파이프와 튜브는 직경, 연결 방식, 표현 방식 및 적용 범위가 서로 다른 두 가지 유형의 튜브입니다.

1. 파이프 튜브는 직경이 큰 튜브입니다. 튜브 직경은 15~1500mm(1/2~60인치)입니다. 이 범위보다 작거나 큰 파이프 튜브도 있지만 사용 빈도는 낮습니다. 튜브 튜브는 직경이 작은 튜브로, 직경은 1/8~1/2인치(3~12mm)입니다.

2. 파이프는 플랜지 연결, 나사 연결, 용접 연결의 세 가지 연결 방식을 가지고 있습니다. 대부분의 경우 플랜지 연결이 사용되며, 저압 환경에서는 나사 연결도 허용됩니다. 그러나 파이프 벽이 매우 얇기 때문에 나사산이 벽을 덮을 수 없으므로, 열처리 후 클램프 연결 방식(압력 연결 방식이라고도 함)을 사용합니다.

3. 파이프 튜브는 공칭 직경 DN으로 튜브의 직경 규격을 나타냅니다. 공칭 직경은 파이프의 외경이나 내경과 같지 않으며, 배관 시스템의 모든 구성 요소(파이프, 플랜지, 밸브, 조인트 등)에 공통적으로 사용되는 크기 번호입니다. 공칭 직경이 같은 파이프, 플랜지, 밸브, 조인트는 다른 치수(외경, 내경, 벽 두께 등)가 같더라도 서로 연결할 수 있습니다. 간단히 말해, 공칭 직경을 사용하면 튜브와 튜브 간의 연결이 간소화되고 통일되기 때문에 파이프 튜브에서 튜브 직경을 나타내는 데 DN을 사용합니다.

튜브는 외경(OD)을 기준으로 튜브의 직경을 나타내는 규격으로, 예를 들어 1/4인치 OD 튜브는 외경이 1/4인치인 튜브를 의미합니다. 튜브는 슬리브를 통해 연결되기 때문에, 이 연결 방식은 외경과 관련이 있습니다. 즉, 동일한 외경을 가진 튜브들은 슬리브로 연결할 수 있으며, 이것이 튜브의 직경을 외경으로 나타내는 이유입니다.

4. 파이프 튜브의 벽 두께는 표준화되어 있습니다. 일반적으로 벽 두께의 일련 번호(Sch.No. - 스케줄 번호)로 표시되며, Sch.No.는 압력 등급 번호라고도 합니다. Sch.No. 5부터 Sch.No. 160까지 있습니다. 직경이나 재질이 다른 튜브는 각각 고유한 표준 벽 두께 시리즈를 가지고 있습니다. 또는 Sch.No.로 표시됩니다. 동일한 직경이나 재질의 튜브라도 실제 벽 두께는 다를 수 있습니다.

튜브의 벽 두께는 실제 두께(인치 또는 밀리미터)로 표시됩니다.

5. 파이프는 널리 사용되며, 공정 배관과 공공 시설 배관 모두에 사용됩니다. 튜브는 계측 시스템의 측정 배관, 공압 신호 배관 및 온라인 분석기의 샘플 배관에만 사용됩니다.

일반 튜브의 종류, 사양 및 관련 매개변수

일반적으로 사용되는 튜브에는 여러 종류가 있습니다. 재질에 따라 주로 316 스테인리스강과 304 스테인리스강이 있으며, 성형 공정에 따라 무봉강관(열간압연 후 냉간인발)과 용접강관(강판 용접) 두 종류가 있습니다. 계량 단위 시스템에서는 외경과 벽 두께에 따라 인치 튜브와 미터 튜브 두 종류가 있습니다.

일반적으로 사용되는 튜브의 외경 및 벽 두께, 최대 허용 작동 압력 및 온도 열화 계수는 표 15-1~15-5에 나와 있습니다.

표 15-1 일반적인 쌀로 만든 튜브(재질 316SS 또는 6Mo)의 사양 및 최대 허용 작동 압력(bar)

참고: 1. 표에 제시된 ASTM A-269 작동 압력 시스템의 안전 계수는 4:1입니다. [안전 계수 = 팽창(파열) 압력 : 작동 압력]

2. 표에 제시된 작동 압력은 튜브의 온도 범위 -20 ~ +100°C에서 유효합니다. 온도가 상승할 경우 온도 저하 계수를 곱해야 합니다. 표 15-2를 참조하십시오.

표 15-2 관형 유량계의 온도 열화 계수

참고: 예를 들어, 외경 12mm, 벽 두께 1.00mm인 이음매 없는 316SS 튜브는 상온에서 245bar의 작동 압력을 갖습니다(표 15-1 참조). 온도 저하 계수 0.80(표 15-2 참조)을 적용하여 800°F(427°C)에서 작동하는 경우, 해당 온도에서의 최대 허용 작동 압력은 245bar × 0.80 = 196bar입니다.

표 15-3 일반적인 인치 튜브 파이프 사양 최대 허용 작동 압력(psi, lbs/in2) (316 또는 304 이음매 없는 강관)

표 15-4 일반적인 인치 튜브(316 또는 304 용접 강관)의 사양 및 최대 허용 작동 압력(psi)

참고: 1. 표 15-3 및 15-4의 데이터는 ASME/ANSI B31.3 화학 플랜트 및 정유 공장 배관 표준(1987년 버전)을 준수합니다.

2. 작동 압력 값은 주변 온도(72°F 또는 22°C)에서의 압력 값이며, 온도 저하 계수는 표 15-5에 나와 있습니다.

3. 압력 안전 계수는 4:1입니다.

4. 단위 변환: lin=25.4mm, 1psi=6.89kPa≈0.07bar.

표 15-5 인치 튜브의 온도 열화 계수

참고: 예를 들어, 외경 1/2인치 x 벽 두께 0.049인치(외경 약 12.7mm x 벽 두께 약 1.25mm)인 이음매 없는 316SS 튜브는 상온에서 3500psi(약 245bar)의 작동 압력을 갖습니다. 800°F(427°C)의 온도에서 작동할 경우, 온도 열화 계수는 0.80이며, 이 온도에서 최대 허용 작동 압력은 3500psi x 0.80 = 2800psi(약 196bar)입니다.

튜브용 부속품

배관에 사용되는 연결 부품에는 여러 종류가 있지만, 크게 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

중간 연결부(유니온)는 튜브 파이프와 튜브 파이프를 연결하거나, 양쪽 끝이 슬리브로 연결된 연결부에 사용됩니다. 주요 유형은 다음과 같습니다.

직선형 중간 커넥터 유니온

3방향 중간 조인트 유니온 티

4방향 중간 커넥터 유니온 크로스

구부러진 중간 관절 유니온 엘보우

(90도 및 45도 굽힘)

플레이트 관통 커넥터 벌크헤드 유니온

본 발명은 파이프 직경이 다른 튜브 파이프를 연결하는 데 사용되며, 일반적으로 빅헤드 또는 중간 연결부라고 불립니다.

단자 커넥터는 배관과 계량기, 보조 장치 등을 연결하는 데 사용됩니다. 이 커넥터는 클램프 슬리브를 통해 배관에 연결되어 계량기, 보조 장비 등과 연결됩니다. 배관의 끝부분에 연결되는 커넥터이므로 단자 커넥터라고 합니다. 다음 중 하나만 존재합니다.

통과형 단자 커넥터

3방향 단자 커넥터 티형 커넥터

굽은 단자 커넥터 커넥터 엘보우

플레이트 단자 연결부 벌크헤드 커넥터

게이지 커넥터는 튜브와 게이지를 연결하는 데 사용되며, 단자 커넥터의 일종입니다. 주요 유형으로는 패스 커넥트와 패스 커넥트 Te 두 가지가 있습니다.

그 외의 것들, 예를 들어 짧은 연결구(어댑터), 파이프 마개(플러그), 파이프 캡(캡) 등은 불필요하거나 꼭 필요한 것은 아닙니다.

연결 부위가 분리된 경우, 튜브 파이프에 사용되는 연결 부품에는 두 가지 연결 모드가 있습니다.

소켓 연결

슬리브형 연결은 조인트와 튜브 파이프를 연결하는 데 사용되며, 원형 링의 압착력으로 연결 및 밀봉되므로 압력 연결이라고도 합니다. 원형 링에는 단일 링(싱글 페룰)과 이중 링(트윈 페룰) 두 종류가 있습니다.

나사 연결

나사산 연결은 관절, 계측기, 보조 장비 등을 연결하는 데 사용됩니다. 일반적인 나사산에는 두 가지 종류가 있습니다.

1. 테이퍼형 파이프 나사산에는 NPT 나사산(60° 톱니각)과 BSPT 나사산(55° 톱니각) 두 종류가 있습니다. 테이퍼 각도는 1°47'입니다. 테이퍼가 촘촘할수록 나사산의 변형을 이용하여 밀봉 효과를 낼 수 있으므로 "나사로 밀봉된 파이프 나사산"이라고도 합니다. 실제 사용 시에는 누출 방지를 위해 PTFE 테이프, 복합 튜브 밀봉제 등의 밀봉제를 첨가하는 것이 일반적입니다.

2. 원통형 파이프 나사산. 직선 나사산(60° 각도)과 BSPT 나사산(55° 각도)이 있습니다. 테이퍼가 없는 원통형 파이프 나사산은 직선 나사산으로 밀봉 효과가 없으므로 "비나사식 밀봉 파이프 나사산"이라고도 합니다. 가스켓을 사용하여 연결부를 밀봉합니다.

또한, 조인트의 바깥쪽에 있는 나사산을 양나사라고 하며 M(Mel)로 표기하고, 조인트의 안쪽에 있는 나사산을 암나사라고 하며 F(File)로 표기합니다. 시계 방향으로 회전하는 나사산을 오른나사, 반시계 방향으로 회전하는 나사산을 왼나사라고 하며, 왼나사 모델에는 LH로 표기하고, 오른나사는 표기하지 않습니다.

튜브 파이프 연결 부품에 사용되는 나사산의 대부분은 NPT 원추형 파이프 나사산이며, 일부 공기 실린더는 왼나사산이고, 다른 경우에는 오른나사산입니다.

튜브 배관에 사용되는 다양한 배관 부속품과 부속품 제조업체의 모델 및 규격 표기 방식의 불일치로 인해 본 설명서에서는 더 이상 해당 정보를 제공하지 않습니다. 실제로 부속품의 크기, 종류 및 연결 방식에 따라 제품 샘플을 참조하여 편리하게 부속품을 선택할 수 있습니다.

슬리브형 파이프 연결부

튜브 피팅은 이름에서 알 수 있듯이 튜브 파이프를 연결하는 데 사용되는 부속품입니다. 원형 링의 압착력으로 연결 및 밀봉되므로 압착 조인트라고도 합니다. 슬리브 피팅에는 단일 페룰과 이중 페룰 두 가지 유형이 있습니다. 그림 15-5는 이중 슬리브 피팅의 구조와 작동 원리를 보여줍니다.

그림 15.5 이중 카드 슬리브 파이프 조인트의 구조 및 작동 원리

두 개의 클램프는 너트의 시계방향 회전에 의해 발생하는 추력에 의해 연결부 쪽으로 전진하게 됩니다. 연결부의 테이퍼 포트, 전면 클램프 및 후면 클램프의 상호 압출 작용으로 튜브의 원추형 표면이 2시간 동안 압착되고, 전면 클램프와 후면 클램프의 두 원추형 표면과 튜브 사이의 압착력에 의해 연결 및 밀봉이 이루어집니다.

슬리브 피팅을 연결할 때 다음 사항에 유의해야 합니다.

1. 연결하기 전에 튜브는 원형이어야 하고, 튜브 끝부분에 거스러미가 없어야 하며, 표면에 눈에 띄는 결함이 없어야 합니다.

2. 튜브 파이프를 커넥터에 삽입하고 케이지 안의 파이프가 제자리에 삽입되었는지 확인한 후 너트를 손으로 조입니다. 너트를 돌릴 때 시작점으로 너트 육각형과 연결부 본체를 연결하는 선을 긋는 것이 좋습니다.

3. 파이프를 연결부에 고정할 때 바이스를 사용할 필요는 없습니다. 바이스를 사용하면 파이프에 자국이나 흠집이 남을 수 있으며, 심지어 파이프가 타원형으로 변형되어 누출이 발생하기 쉽습니다.

4. 렌치를 사용하여 너트를 시계 방향으로 조일 때, ≥1/4인치(6mm) 연결부는 1 1/4회 회전해야 하고, <1/4인치(6mm) 연결부는 3/4회 회전해야 합니다(그림 15-6 참조).

5. 연결을 해제했다가 다시 연결해야 하는 경우, 원래 조임 위치를 기억해 두고 렌치를 사용하여 연결을 해제하십시오. 재조립할 때는 너트를 원래 위치로 조인 다음, 토크가 약간 증가할 때까지 렌치를 천천히 조이십시오.

증기 열전도

열 추적 및 단열

열 추적은 증기 열 파이프 및 전기 열 파이프를 사용하여 시료 파이프라인을 가열함으로써 이송 과정에서 발생하는 열 손실을 보충하고 시료 온도를 일정 범위 내로 유지하는 것을 말합니다. 단열은 이송 과정 중 주변 환경으로의 열 방출을 줄이거나 주변 환경으로부터 열을 흡수하기 위해 시료 파이프라인의 외면에 적용하는 코팅 조치를 말하며, 이송 과정 중 시료가 주변 온도 변화의 영향을 받지 않도록 하는 차단 조치라고도 할 수 있습니다.

시료 이송관은 시료의 상 상태 및 조성이 온도 변화에 의해 변하지 않도록 하기 위해 종종 열 또는 단열 처리가 필요합니다. 시료 이송 과정에서 온도 변화의 주요 원인 중 하나는 날씨 변화입니다. 중국은 대륙성 몬순 지대에 위치하여 겨울과 여름의 극한 기온 차이가 60°C를 넘는 경우가 많습니다. 또한 직사광선에 의한 가열 효과도 고려해야 하며, 여름철 직사광선에 노출될 경우 시료 이송관 표면 온도가 80~90°C까지 올라갈 수도 있습니다. 따라서 시료 이송관 설계 시 주변 온도가 시료의 상 상태 및 조성에 미치는 영향을 반드시 고려해야 합니다.

기체 시료는 응축되기 쉬운 성분을 포함하고 있으므로, 이슬점 이상으로 온도를 유지하기 위해 가열을 병행해야 합니다. 액체 시료는 기화되기 쉬운 성분을 포함하고 있으므로, 증발 온도 이하로 유지하거나 증기압 이상으로 압력을 유지하며 단열해야 합니다. 미량 분석 시료(특히 미량의 수분과 산소)는 튜브 벽의 흡착 효과는 온도가 낮아질수록 증가하고 탈착 효과는 반대로 나타나므로 반드시 가열하면서 이송해야 합니다. 응축 및 결정화가 쉬운 시료 또한 가열 이송을 병행해야 합니다. 요컨대, 시료의 조건과 조성, 주변 온도 변화에 따라 적절한 단열 방법을 선택하고 단열 온도를 결정해야 합니다.

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.