Monstername en monstertransport

Een monsterverwerkingssysteem is nodig wanneer de sensorelementen van de online analyzer niet rechtstreeks in de procesleiding of -apparatuur zijn geïnstalleerd. Het monsterverwerkingssysteem is een systeem dat de bronvloeistof verbindt met het afvoerpunt van een of meer online analytische instrumenten. De functie ervan is ervoor te zorgen dat het analytische instrument in de kortst mogelijke tijd een representatief monster kan verkrijgen. De toestand van het monster (temperatuur, druk, debiet en zuiverheid) moet geschikt zijn voor de bedrijfsomstandigheden van het analytische instrument.

Het monsterverwerkingssysteem kan de volgende basisfuncties uitvoeren: monstername, monstertransport, monsterverwerking en monsterafvoer. Deze basisfuncties vormen tevens de belangrijkste onderdelen van het monstersysteem en het basisproces van het monster binnen het systeem.

Of een online analyse-instrument goed kan worden gebruikt, hangt vaak niet zozeer af van de analyzer zelf, maar van de volledigheid en betrouwbaarheid van het monsterverwerkingssysteem. Omdat de analyzer complex en nauwkeurig is, wordt de nauwkeurigheid van de analyse beperkt door de representativiteit van het monster, de realtime prestaties en de fysieke toestand ervan. In feite zijn de problemen met het monsterverwerkingssysteem vaak groter dan de analyse zelf, en het onderhoud van het monsterverwerkingssysteem is vaak duurder dan dat van de analyzer. Daarom moeten we het monsterverwerkingssysteem de nodige aandacht geven, en het minstens even belangrijk achten als de analyzer.

De basisvereisten van een monsterverwerkingssysteem kunnen als volgt worden samengevat:

1. Het door de analysator verkregen monster komt overeen met de samenstelling en het gehalte van de bronvloeistof in de pijpleiding of apparatuur.

2. Steekproef met een minimaal aantal

3. Eenvoudig te bedienen en te onderhouden

4. Langdurig en betrouwbaar werk

5. De systeemstructuur is zo eenvoudig mogelijk.

6. Snelle circuits om de latentie van het monstertransport te verminderen

Bemonstering en bemonsteringssonde

Selectie van bemonsteringspunten

Bij het kiezen van de positie van het bemonsteringspunt van de analysator op de proceslijn moeten de volgende principes worden gevolgd. De beste positie kan een afweging en compromis zijn tussen verschillende punten:

1. De bemonsteringspunten moeten zich bevinden op gevoelige plekken die veranderingen in de eigenschappen en samenstelling van de procesvloeistof kunnen weergeven.

2. Het bemonsteringspunt moet zich op de meest geschikte positie voor procescontrole bevinden om onnodige procesvertraging te voorkomen.

3. Het bemonsteringspunt moet zich bevinden op de positie waar het beschikbare procesdrukverschil een snelle circulatiekringloop vormt.

4. Het bemonsteringspunt moet worden gekozen op een locatie met een temperatuur, druk, reinheid, droogte en andere omstandigheden die zo dicht mogelijk liggen bij de positie die de analysator vereist, om het aantal componenten voor monsterverwerking te minimaliseren.

5. De locatie van het bemonsteringspunt moet gemakkelijk bereikbaar zijn vanaf de roltrap of het vaste platform.

6. De meetpunten van de online-analysator moeten afzonderlijk worden ingesteld van die van de laboratoriumanalyse.

Over het algemeen wordt aangenomen dat bemonstering op de turbulente locaties waar goede menging plaatsvindt in de meeste gas- en vloeistofleidingen ervoor zorgt dat het monster echt representatief is. Een gas- of vloeistofmengsel mengt immers niet gemakkelijk volledig zonder turbulentie. Het bemonsteringspunt kan worden gekozen stroomafwaarts van de laatste bocht, direct na een of meer 90°-bochten, of op een relatief rustig punt stroomafwaarts van het smoorelement (niet direct tegen het smoorelement aan).

Vermijd het volgende zoveel mogelijk:

1. Neem geen monsters stroomafwaarts van een relatief lange en rechte pijp, omdat de vloeistofstroom op deze locatie doorgaans laminair is en het concentratiegradiënt op de dwarsdoorsnede van de pijp resulteert in een niet-representatieve samenstelling van het monster.

2. Vermijd bemonstering op locaties waar verontreiniging aanwezig kan zijn of in dode ruimtes waar gassen, dampen, vloeibare koolwaterstoffen, water, stof en vuil aanwezig kunnen zijn.

3. Boor niet rechtstreeks in de pijpwand. Als er direct op de pijpwand een monster wordt genomen, kan de representativiteit van het monster niet worden gegarandeerd. Dit geldt niet alleen voor vloeistoffen in laminaire of turbulente toestand, maar ook in turbulente toestand is het moeilijk om een ​​representatief monster te garanderen. Ten tweede, door absorptie of adsorptie aan de binnenwand van de pijpleiding treedt een geheugeneffect op. Wanneer de werkelijke concentratie van de vloeistof afneemt, treedt desorptie op, waardoor de samenstelling van het monster verandert. Dit effect is met name significant bij de analyse van sporencomponenten (zoals sporen van water, zuurstof, koolmonoxide, acetyleen, enz.). Daarom moet het monster worden genomen met een insteekbare monsternamesonde.

Selectie van het type bemonsteringssonde

1. Voor gasmonsters met een stofgehalte van minder dan 10 mg/m³ en schone vloeistofmonsters kan een rechtstreekse (open) sonde worden gebruikt voor bemonstering. De rechtstreekse bemonsteringssonde is meestal een staafvormige sonde met een hoek van 45° ten opzichte van het vlak. De opening is in de richting van de vloeistofstroom geplaatst en de deeltjes rond de sonde worden door middel van inertiële scheiding van de vloeistof gescheiden. Deeltjes met een kleinere deeltjesgrootte kunnen echter niet worden gescheiden. De meeste bemonsteringssondes die in online analyses worden gebruikt, zijn van dit type.

2. Wanneer het vloeistofmonster een kleine hoeveelheid deeltjes, viskeuze stoffen, polymeren en kristallen bevat, kan dit gemakkelijk verstoppingen veroorzaken. In dat geval kan het monster worden genomen met een insteeksonde zonder dat de druk hoeft te worden onderbroken. De sonde kan ook worden gebruikt voor gasmonsters die een kleine hoeveelheid gemakkelijk verstopping veroorzakende stoffen bevatten (condensaat, viskeuze stoffen).

De bemonsteringssonde zoals weergegeven in figuur 15-1 is een continu werkende, onder druk in te brengen en uit te trekken bemonsteringssonde, ook wel een afneembare sonde genoemd, waarmee de bemonsteringsbuis uit de onder druk staande buis kan worden verwijderd voor reiniging, op voorwaarde dat het proces niet wordt onderbroken. De uitvinding bestaat uit een afdichtingsverbinding en een schuifafsluiter (of kogelkraan) die op de rechtstreekse sonde zijn aangebracht.

Figuur 15 - 1 Structuur van een afneembare bemonsteringssonde

De structuur van de afdichtingsverbinding is weergegeven in figuur 15-2. De structuur kan worden onderverdeeld in twee delen: het eerste deel is het klem- en bevestigingsgedeelte van de monsternamebuis, dat gebruikmaakt van een klem- en drukmechanisme; het tweede deel is het verbindingsgedeelte met de flens van de schuifafsluiter, dat gebruikmaakt van een schroefverbinding en de afdichting tussen beide delen realiseert door middel van een afdichtingselement. Let er bij de installatie op dat de groefrichting van de monsternamebuis overeenkomt met de richting van de pijl (vloeistofstroomrichting) op de flens. Om het inpluggen te vergemakkelijken en de veiligheid te garanderen, is het voorste uiteinde van de monsternamebuis voorzien van een nok, die voorkomt dat de monsternamebuis door de druk in de buis eruit wordt geblazen tijdens het verwijderen, wat een veiligheidsincident zou kunnen veroorzaken. Wanneer de nok het uiteinde van de blindflens bereikt, kan de schuifafsluiter worden gesloten en kan de afdichtingsverbinding worden gedraaid om de monsternamebuis te verwijderen.

Voor gasmonsters met een hoger stofgehalte (>10 mg/m³) kan een filtersonde worden gebruikt voor de bemonstering.

Figuur 15-2 Structuur van de afdichtingsvoeg

De zogenaamde filtertype bemonsteringssonde is een sonde met een filter. Het filterelement is vervaardigd van gesinterd metaal of keramiek (<800 °C), siliciumcarbide (>800 °C) en korund Al2O3 (>1000 °C), afhankelijk van de temperatuur van het monster. Bij het ontwerp van de sonde moet rekening worden gehouden met het gebruik van vloeistoferosie om zelfreiniging te realiseren.

Het filter dat op de sondekop is gemonteerd (in de procesleiding) wordt een ingebouwde filtersonde genoemd, en het filter dat aan het uiteinde van de sonde is gemonteerd (buiten de procesleiding) wordt ook een externe filtersonde genoemd. Het nadeel van de ingebouwde filtersonde is dat het filter niet gemakkelijk te verwijderen en te reinigen is; alleen door middel van blazen in omgekeerde richting kan dit. Bovendien mag de filteropening niet te klein zijn, waardoor het filter niet vaak verstopt raakt door stof. De sonde is geschikt voor het grof filteren van monsters. De externe filtersonde wordt veel gebruikt en het filter kan gemakkelijk worden verwijderd voor reiniging. Wanneer het filter wordt gebruikt voor het bemonsteren van rookgassen, moet het filter, omdat het zich buiten de rookgasleiding bevindt, elektrisch of met stoom worden verwarmd om te voorkomen dat condensatie in de hete rookgassen de doorstroming blokkeert. De temperatuur van de te bemonsteren rookgassen moet daarom boven het dauwpunt worden gehouden. De sonde wordt veel gebruikt voor het bemonsteren van rookgassen van ketels, ovens en verbrandingsovens.

Voor het bevuilde vloeistofmonster mag geen filterprobe worden gebruikt, omdat nat vuil een sterke kleefkracht heeft en zelfreiniging door het wegspoelen van de vloeistof moeilijk te bereiken is. Over het algemeen wordt een rechtstreekse probe met een grotere diameter gebruikt om de vloeistof af te voeren en het vuil te verwijderen.

Voor het bemonsteren van ethyleenkraakgas, regeneratierookgas van katalytische kraakinstallaties, restgas van zwavelterugwinning, steenkool of zware olie en gas, restgas van cementovens en andere complexe omstandigheden, moet een speciaal ontworpen bemonsteringsapparaat worden gebruikt.

Selectie van sondespecificaties, inbrenglengte en oriëntatie

De buis van roestvrij staal 316 wordt doorgaans gebruikt als bemonsteringssonde. Het volume van de sonde moet beperkt worden om de afmetingen ervan zoveel mogelijk te verkleinen.

De specificaties van de sonde zijn als volgt:

Buis met een buitendiameter van 6 mm of 1/4 inch - voor gasmonsters.

Buis met een buitendiameter van 10 mm of 3/8 inch - voor vloeibare monsters.

Buis met een buitendiameter van 3 mm of 1/8 inch - Vloeibare monsters voor vergassing en transport.

Buis met een buitendiameter van 12 mm of 1/2" - Voor snelle circulatiecircuits, gasmonsters met een hogere stofconcentratie en vloeistofmonsters die als 'vervuild' worden beschouwd.

De lengte van de meetsonde wordt hoofdzakelijk bepaald door de lengte van de insteekopening. Om een ​​representatieve steekproef te garanderen, wordt over het algemeen aangenomen dat de lengte van de insteekopening minimaal 1/3 van de binnendiameter van de buis bedraagt. De door EEMVA aanbevolen insteeklengte voor de norm nr. 138 is:

Minimale lengte: 30 mm.

Maximale lengte: (0,56d+10) mm (d is de binnendiameter van de buis).

Inbrengpositie van de bemonstering: Horizontale buis: gasbemonstering, de sonde moet vanaf de bovenkant van de buis worden ingebracht om contact met vloeistoffen of druppels te vermijden; vloeistofbemonstering, de sonde moet vanaf de zijkant van de buis worden ingebracht om contact met damp en luchtbellen in het bovenste deel van de buis, en met residu en sediment op de bodem van de buis te vermijden.

Verticale pijp: Wanneer de vloeistof via de zijwand van de pijp wordt ingebracht, wordt deze via het pijpgedeelte van onder naar boven afgevoerd, om gasmenging te voorkomen wanneer de vloeistofstroom onregelmatig is.

Aandachtspunten bij het ontwerpen en vervaardigen van sondes

De volgende punten dienen in acht te worden genomen.

De sonde moet als volgt worden beschouwd:

1. De bemonsteringssonde moet worden bevestigd met een T-vormig kort buisstuk met flens.

2. Bij het gebruik van het materiaal en het T-vormige verbindingsstuk wordt rekening gehouden met de afsluitklep, bij voorkeur een schuifafsluiter of kogelafsluiter. Wanneer het monster een hogedrukgas betreft, kan een dubbel afsluitklepsysteem worden overwogen, wat een extra beschermingsmaatregel is voor dubbele isolatie.

3. De afsluitklep voor de monsterneming moet worden beschouwd als onderdeel van de sonde-assemblage en moet een schuifafsluiter of kogelafsluiter zijn. Wanneer het monster een hogedrukgas betreft, kan een dubbel afsluitklepsysteem worden overwogen, wat een extra beschermingsmaatregel is voor dubbele isolatie.

4. De bemonsteringssonde moet voldoende mechanische sterkte hebben om een ​​stevige bevestiging in de procesvloeistof te garanderen. Bij een hoge vloeistofsnelheid en een grote stromingskracht kan, indien de sonde dun is, een verstevigingsbuis worden gebruikt om de sonde te beschermen.

5. De positie van de sonde en de stroomrichting van de pijpleiding moeten op de flens worden gemarkeerd.

6. Bij het ontwerpen van de sonde moet erop gelet worden dat breuk als gevolg van resonantie wordt voorkomen.

monsteroverdracht

Basisvereisten voor monsteroverdracht:

1. De transmissievertraging mag niet langer zijn dan 60 seconden. Dit vereist een zo kort mogelijke afstand tussen de analysator en het bemonsteringspunt, een zo klein mogelijk volume van het transmissiesysteem en een zo hoog mogelijke monsterstroomsnelheid (1,5 tot 35 m/s is geschikt).

2. Als de tijd langer is dan 60 seconden na de door de analysator toegestane doorstroming, moet een snelregelsysteem worden gebruikt.

3. De transmissielijn loopt bij voorkeur rechtstreeks naar de analysator, met slechts een minimaal aantal bochten en hoeken.

4. Geen dode takken en dode volumes

5. Voor gasmonsters die condensaat bevatten, moet de transportleiding een bepaalde neerwaartse helling hebben. Het laagste punt moet zich dicht bij de analysator bevinden, waar een condensaatopvangtank is gemonteerd. De hellingshoek is 1:12, en bij condensaat met een hogere viscositeit kan deze worden verhoogd tot 1:5.

6. De faseovergang wordt voorkomen, dat wil zeggen dat tijdens het transportproces het gasmonster volledig in de gasvormige toestand blijft en het vloeistofmonster volledig in de vloeibare toestand.

7. De monsterleiding moet worden vermeden door gebieden met extreme temperatuurschommelingen te passeren, omdat dit ertoe kan leiden dat de toestand van het monster ongecontroleerd verandert.

8. Het monstertransportsysteem mag niet lekken, om te voorkomen dat monsters weglekken of dat omgevingslucht binnendringt.

Het snelle circuit is een pijpleiding die de monsterstroom versnelt om de vertragingstijd van het monstertransport te verkorten. Het snelle circuit bestaat meestal uit twee delen: een snel circulatiecircuit dat terugkeert naar het apparaat en een snel bypasscircuit dat afval afvoert.

Snel terugkeren naar het apparaat

De snelle circulatiekringloop van het gereedschapsretoursysteem wordt een snelle circulatiekringloop genoemd. Deze maakt gebruik van het drukverschil in de procesleiding en verbindt een pijpleiding tussen het bovenste en onderste gedeelte. Het monster wordt uit het proces genomen en teruggevoerd naar het procescirculatiesysteem. Het monster dat de analysator nodig heeft, wordt uit de kringloop genomen, dicht bij een punt van de analysator (zie figuur 15-3).

Snelle bypasscircuits worden doorgaans in de volgende situaties gebruikt:

1. Wanneer de lozing van het monster geen milieugevaren of -vervuiling veroorzaakt.

2. Wanneer het proces van het terugbrengen van het monster niet realistisch is, zoals gas na decompressie, damp na vergassing van vloeistof, enz.

3. Wanneer de kosten voor het terugwinnen van het monster hoger zijn dan de waarde ervan, is het terugsturen van het monster niet economisch.

4. Het terugvoeren van monsters naar een proces dat kan leiden tot besmetting of degradatie, zoals gemengde monsters die via meerdere stroompaden worden gemeten, enz.

Voorbeeld transmissielijn

Buizen en fittingen

De leidingen en fittingen die worden gebruikt voor monstertransportleidingen moeten aan de volgende eisen voldoen:

Voor de testleiding heeft de naadloze buis van roestvrij staal 316 de voorkeur. De buis moet gegloeid zijn. Voordelen zijn:

316 roestvrij staal reageert niet met de componenten in het monsterstroomtraject en heeft een uitstekende corrosiebestendigheid.

De resultaten tonen aan dat de binnenwand van de naadloze stalen buis glad is, de adsorptie op het monster gering is en de drukbestendigheid hoog is.

De buis is met een persverbinding aangesloten en heeft een goede afdichting en een klein dood volume.

De buis die een gloeibehandeling heeft ondergaan, is zeer flexibel, wat handig is voor buigconstructies en persverbindingen.

De buisverbinding moet worden gemaakt door middel van een persverbinding, waarbij gebruik moet worden gemaakt van een persverbinding met dubbele mof. Het materiaal en de specificaties van de buisfittingen (koppelingen en afsluiters) moeten overeenkomen met die van de buis.

Vermijd het gebruik van niet-metalen buizen en fittingen, tenzij hun fysische en chemische eigenschappen een duidelijk voordeel bieden en de gebruiker dit toestaat.

De koperen buizen en fittingen mogen alleen worden gebruikt in pneumatische en warmtegeleidende systemen, en niet voor monstertransport.

Bepaling van de pijpdiameter

Omdat de doorstroomsnelheid van het bemonsteringssysteem erg laag is in vergelijking met de proceslogistiek, en vanwege de beperkte transmissievertraging, kan de pijpdiameter van de kersenput kleiner zijn. De pijpdiameter kan op basis van ervaring worden bepaald.

Buis met een buitendiameter van 6 mm of 1/4" voor gasmonsters

Het vloeistofmonster wordt verkregen via een buis met een buitendiameter van 10 mm of 3/8 inch.

Voor de snelle circulatie van het monster of voor het filteren van vuile monsters wordt een buis met een buitendiameter van 12 mm of 1/2 inch gebruikt.

Bepaling van de wanddikte

De drukcapaciteit van een buis is gerelateerd aan de wanddikte en wordt beperkt door de temperatuur. De eisen aan de wanddikte van de voorbeeldleiding in het algemene ontwerp zijn:

∮3×0,7 of 1/8"×0,028

∮6×1,0 of 1/4"×0,035

∮10×1,0 of 3/8"×0,035

∮12×1,5 of 1/2"×0,049

Uitrusting voor wasfaciliteiten

In de volgende gevallen dienen de monsterleidingen en -componenten te zijn voorzien van wasfaciliteiten:

1. Wanneer de kinematische viscositeit van het monster hoger is dan 500 cSt (1 cSt = 1 mm²/s) (bij 38 °C)

2. Mogelijke stolling of kristallisatie van de monsters

3. Bijtende of giftige monsters

4. Andere gelegenheden voor gebruikers

Het spoelmedium kan stikstof of stoom zijn, dat vanaf de stroomafwaartse zijde van het bemonsteringspunt moet worden ingebracht, waarbij bijzondere aandacht moet worden besteed aan het doorspoelen van de extra onafhankelijke componenten van het systeem (bijv. parallelle dubbele filters, enz.).

Buis, pijp en fitting

Verschillen tussen pijp en buis

Pijpen en buizen zijn twee soorten buizen met verschillende diameters, verbindingsmethoden, uitvoeringswijzen en toepassingsgebieden.

1. Een pijpbuis is een buis met een grote diameter. De diameter van een pijpbuis ligt tussen de 15 en 1500 mm (1/2 tot 60 inch). Er zijn ook pijpbuizen met een kleinere of grotere diameter, maar die worden weinig gebruikt. Een buis met een kleine diameter is een buis met een diameter tussen de 1/8 en 1/2 inch (3 tot 12 mm).

2. De buis kan op drie manieren worden aangesloten: met een flens, met schroefdraad of door lassen. Meestal wordt een flens gebruikt, maar bij lage druk is een schroefdraadverbinding toegestaan. Omdat de buiswand echter erg dun is, is het niet mogelijk om er schroefdraad op aan te brengen. Na een gloeibehandeling wordt daarom een ​​klemverbinding gebruikt, ook wel drukverbinding genoemd.

3. De buisdiameter wordt aangeduid met DN (Nominal Diameter). De nominale diameter is niet gelijk aan de buitendiameter of de binnendiameter van de buis. Het is een maataanduiding die algemeen gebruikt wordt voor alle componenten (inclusief buizen, flenzen, kleppen, koppelingen, enz.) in een leidingsysteem. Buizen, flenzen, kleppen en koppelingen met dezelfde nominale diameter kunnen met elkaar verbonden worden, ongeacht of andere afmetingen (buitendiameter, binnendiameter, wanddikte, enz.) gelijk zijn. Kortom, de nominale diameter vereenvoudigt en uniformiseert de verbinding tussen buizen. Daarom wordt DN gebruikt om de buisdiameter aan te duiden.

De term 'Tube' verwijst naar de specificatie van de buisdiameter, waarbij de buitendiameter (OD) wordt aangegeven. Bijvoorbeeld: '1/4 inch OD Tube' staat voor een buis met een buitendiameter van 1/4 inch. Omdat de buis wordt verbonden door middel van een mof, is de buitendiameter van belang voor deze verbindingsmethode. Buizen met dezelfde buitendiameter kunnen met een mof worden verbonden, vandaar dat de buitendiameter (OD) wordt gebruikt om de buisdiameter aan te duiden.

4. De wanddikte van pijpbuizen is gestandaardiseerd. Deze wordt meestal aangegeven met een serienummer voor de wanddikte (Sch.NO. – Schedule Number). Het Sch.NO. wordt ook wel het drukniveaunummer genoemd, van Sch.NO. 5 tot en met Sch.NO. 160. Buizen met verschillende diameters of materialen hebben hun eigen standaardserie voor de wanddikte. De werkelijke wanddikte van een buis met dezelfde diameter of hetzelfde materiaal kan echter verschillen.

De wanddikte van de buis wordt weergegeven door de werkelijke dikte (in inches of mm).

5. De buis wordt veel gebruikt, zowel in procesleidingen als in de openbare infrastructuur. De buis wordt alleen gebruikt in de meetleidingen van instrumentatiesystemen, pneumatische signaalleidingen en monsternameleidingen van online analysatoren.

Soorten, specificaties en gerelateerde parameters van gangbare buizen

Er zijn verschillende veelgebruikte buizen: afhankelijk van het materiaal zijn er hoofdzakelijk 316 roestvrij staal en 304 roestvrij staal. Afhankelijk van het vormingsproces zijn er twee soorten: naadloze stalen buizen (warmgewalst vóór koudtrekken) en gelaste stalen buizen (gelast met behulp van stripstaal). Er zijn twee soorten inch-buizen en meterbuizen in het meetsysteem, afhankelijk van de buitendiameter en de wanddikte.

De buitendiameter en wanddikte van veelgebruikte buizen, de maximaal toelaatbare werkdruk en hun temperatuurafnamecoëfficiënten worden weergegeven in tabellen 15-1 tot en met 15-5.

Tabel 15-1 Specificaties en maximaal toelaatbare werkdruk (bar) van gangbare rijstbuizen (materiaal 316SS of 6Mo)

Opmerking: 1. Het werkdruksysteem volgens ASTM A-269, zoals gemeten in de tabel, heeft een veiligheidsfactor van 4:1 [veiligheidsfactor = uitzettingsdruk (breukdruk) : werkdruk].

2. De werkdruk in de tabel is van toepassing bij een temperatuur van -20 tot +100 °C voor de buis. Bij een hogere temperatuur moet de temperatuurafnamecoëfficiënt worden vermenigvuldigd. Zie tabel 15-2.

Tabel 15-2 Temperatuurdegradatiecoëfficiënt van buismeter

OPMERKING: Een naadloze 316SS-buis met een buitendiameter van 12 mm en een wanddikte van 1,00 mm heeft bijvoorbeeld een werkdruk van 245 bar bij kamertemperatuur (zie tabel 15-1). Bij een bedrijfstemperatuur van 800 °F (427 °C) met een temperatuurdegradatiefactor van 0,80 (zie tabel 15-2) is de maximaal toelaatbare werkdruk bij die temperatuur 245 bar × 0,80 = 196 bar.

Tabel 15-3 Specificaties voor gangbare buizen van in-inch (1,45 mm) Maximale toelaatbare bedrijfsdruk (psi, lbs/in2) (naadloze stalen buis van 316 of 304)

Tabel 15-4 Specificaties en maximaal toelaatbare bedrijfsdruk (psi) voor gangbare inch-buizen (gelaste stalen buizen van 316 of 304)

OPMERKING: 1. De gegevens in tabellen 15-3 en 15-4 zijn in overeenstemming met de ASME/ANSI B31.3-normen voor leidingen in chemische installaties en raffinaderijen (versie 1987).

2. De werkdrukwaarden zijn de drukwaarden bij omgevingstemperatuur (72°F of 22°C), en de temperatuurafbraakcoëfficiënten worden weergegeven in tabel 15-5.

3. De veiligheidsfactor voor de druk is 4:1.

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

Tabel 15-5 temperatuurdegradatiecoëfficiënt van inchbuis

Opmerking: Een naadloze 316SS-buis met een buitendiameter van 1/2" en een wanddikte van 0,049" (ongeveer 12,7 mm buitendiameter x 1,25 mm wanddikte) heeft bijvoorbeeld een werkdruk van 3500 psi (ongeveer 245 bar) bij kamertemperatuur. Bij een temperatuur van 800 °F (427 °C) is de temperatuurafnamecoëfficiënt 0,80, waardoor de maximaal toelaatbare werkdruk 3500 psi x 0,80 = 2800 psi (ongeveer 196 bar) bedraagt.

Koppelingen voor buizen

Er bestaan ​​veel verschillende soorten fittingen voor buizen, maar deze kunnen als volgt worden samengevat.

Een tussenstuk (koppeling) wordt gebruikt voor de verbinding tussen twee buizen, of een verbinding waarbij beide zijden met elkaar verbonden zijn door een mof. Er zijn hoofdzakelijk de volgende typen:

Rechte middenconnector Union

Drieweg middenverbinding Union Tee

Vierweg tussenconnector Union Cross

Gebogen middenverbinding elleboogstuk

(90° en 45° bocht)

Doorvoerplaatconnector Schotkoppeling

De uitvinding wordt gebruikt voor het verbinden van buizen met verschillende diameters, wat gewoonlijk een grote kop of een middenkoppeling wordt genoemd.

Een aansluitklem wordt gebruikt voor het aansluiten van buizen en meters, hulpapparatuur, enz. De klem wordt met de buis verbonden door middel van een klemhuls, zodat de meter, de hulpapparatuur, enz. ermee verbonden is. Het is een aansluitklem aan het uiteinde van de buis, vandaar de naam aansluitklem. Er is slechts één van de volgende typen:

Doorvoerterminalconnector Connector

Drieweg-aansluitklem Connector T-stuk

Gebogen aansluitklem, verbindingsbocht

Doorvoerplaat aansluiting schotconnector

De meetinstrumentconnector wordt gebruikt voor de verbinding tussen de buis en het meetinstrument en is tevens een aansluitklem. Er zijn twee hoofdtypen: Pass Connect en Pass Connect Te.

Andere onderdelen, zoals korte verbindingsstukken (adapters), pijpstoppen (pluggen), pijpdoppen (doppen), enz., zijn niet noodzakelijk of overbodig.

Als de aansluiting losgekoppeld is, heeft de fitting die voor de buis gebruikt wordt twee aansluitmogelijkheden.

Stopcontactaansluiting

De mofverbinding wordt gebruikt voor de verbinding tussen de pijp en de buis. De verbinding wordt tot stand gebracht en afgedicht door de druk van de ronde ring. Daarom wordt de mofverbinding ook wel een drukverbinding genoemd. De ronde ring is er in twee soorten: een enkele ring (single ferrule) en een dubbele ring (double ferrule).

schroefdraadverbinding

Schroefdraadverbindingen worden gebruikt voor het verbinden van gewrichten, instrumenten, hulpapparatuur, enzovoort. Er bestaan ​​twee veelvoorkomende soorten schroefdraad.

1. Conische pijpschroefdraad Er zijn twee soorten: NPT-schroefdraad (tandhoek van 60°) en BSPT-schroefdraad (tandhoek van 55°). De conische hoek is 1°47'. Hoe strakker de conische vorm, hoe beter de vervorming ervan een afdichtende werking heeft. Daarom wordt het ook wel "pijpschroefdraad afgedicht met schroefdraad" genoemd. In de praktijk wordt meestal een afdichtingsmiddel toegevoegd, zoals PTFE-tape, een afdichtingsmiddel voor compoundbuizen, enz., om lekkage te voorkomen.

2. Cilindrische pijpschroefdraad. Er zijn rechte schroefdraad (hoek van 60°) en BSPT-schroefdraad (hoek van 55°). Cilindrische pijpschroefdraad zonder conische vorm is een rechte pijpschroefdraad en heeft geen afdichtende werking. Daarom wordt het ook wel "niet-geschroefde afgedichte pijpschroefdraad" genoemd. Een pakking wordt gebruikt om de verbinding af te dichten.

Daarnaast wordt de schroefdraad aan de buitenkant van het gewricht positieve schroefdraad genoemd en aangeduid met M (Mel); de schroefdraad aan de binnenkant van het gewricht wordt vrouwelijke schroefdraad genoemd en aangeduid met F (File). Schroefdraad die met de klok mee draait, wordt rechtse schroefdraad genoemd, schroefdraad die tegen de klok in draait, wordt linkse schroefdraad genoemd. Het model van linkse schroefdraad wordt aangeduid met LH, rechtse schroefdraad heeft geen aanduiding.

De meeste buisfittingen hebben een NPT-conische schroefdraad, sommige luchtcilinders hebben een linkse schroefdraad en in andere gevallen een rechtse schroefdraad.

Vanwege de grote verscheidenheid aan buisfittingen die in buizen worden gebruikt, en de inconsistente methoden voor het modelleren en specificeren van buisfittingen door fabrikanten, bevat deze handleiding geen informatie meer over dit onderwerp. In feite kan de fitting, afhankelijk van de grootte, het type en de aansluitwijze, eenvoudig worden geselecteerd aan de hand van een productvoorbeeld.

Mof-type pijpverbinding

Een buisfitting is een verbindingsstuk voor het aansluiten van buizen (zoals de Engelse naam al aangeeft). De verbinding wordt tot stand gebracht en afgedicht door de druk van de ronde ring, vandaar de naam 'perskoppeling'. Er zijn twee typen buisfittingen: enkelvoudige en dubbele fittingen. Figuur 15-5 toont de structuur en het werkingsprincipe van een dubbele fitting.

Figuur 15.5 Structuur en werkingsprincipe van een dubbele kartonnen mofbuisverbinding

De twee klemmen worden door de stuwkracht die ontstaat door de rechtsdraaiende beweging van de moer naar het verbindingsstuk toe gedrukt. Onder de wederzijdse extrusie van de conische opening van het verbindingsstuk worden de voorste en achterste klem gedurende twee uur tegen het conische oppervlak van de buis gedrukt. De verbinding en afdichting worden gerealiseerd door de druk tussen de twee conische oppervlakken van de voorste en achterste klem en de buis.

Bij het aansluiten met een mofkoppeling dient u rekening te houden met de volgende punten:

1. Vóór de aansluiting moet de buis rond zijn, mag het uiteinde van de buis geen bramen hebben en mag het oppervlak geen zichtbare gebreken vertonen.

2. Steek de buis in de connector en zorg ervoor dat de buis in de behuizing goed vastzit. Draai de moer vervolgens met de hand vast. Het is aan te raden een lijn te trekken tussen de zeskant van de moer en het verbindingsstuk als uitgangspunt voor het vastdraaien van de moer.

3. Het is niet nodig om een ​​bankschroef te gebruiken om de buis in de koppeling te klemmen. Een bankschroef laat een afdruk of kras achter op de buis en kan de buis zelfs vervormen, waardoor er gemakkelijk lekkage kan ontstaan.

4. Draai de moer met de sleutel met de klok mee vast. Een verbinding van ≥1/4 inch (6 mm) moet 1 1/4 keer worden gedraaid; een verbinding van <1/4 inch (6 mm) vereist 3/4 draaiing, zoals weergegeven in figuur 15-6.

5. Als u de verbinding moet loskoppelen en opnieuw moet aansluiten, noteer dan de oorspronkelijke aanhaalpositie en gebruik de sleutel om de verbinding los te koppelen. Draai bij het opnieuw monteren de moer vast tot de oorspronkelijke positie en draai vervolgens de sleutel voorzichtig aan totdat het koppel iets toeneemt.

Stoomwarmtegeleiding

Verwarming via tracing en thermische isolatie

Warmtegeleiding verwijst naar het gebruik van stoom- en elektrische warmtebuizen om de monsterleiding te verwarmen en zo het warmteverlies tijdens het transport te compenseren en de monstertemperatuur binnen een bepaald bereik te houden. Thermische isolatie verwijst naar de coating die op het buitenoppervlak van de monsterleiding wordt aangebracht om warmteverlies naar de omgeving te verminderen of warmte uit de omgeving te absorberen tijdens het transport. Het kan ook worden beschouwd als isolatiemaatregelen om ervoor te zorgen dat de monsters tijdens het transport niet worden beïnvloed door de omgevingstemperatuur.

De transportleiding voor monsters heeft vaak verwarming of warmte-isolatie nodig om ervoor te zorgen dat de fasetoestand en samenstelling van het monster niet veranderen door temperatuurschommelingen. Een belangrijke bron van temperatuurschommelingen tijdens het transport van monsters is de weersverandering. China ligt in de continentale moessonzone, waardoor het verschil tussen de extreme temperaturen in de winter en de zomer vaak meer dan 60 °C bedraagt. Daarnaast moet rekening worden gehouden met het opwarmende effect van directe zonnestraling. De oppervlaktetemperatuur van de monsterleiding kan in de zomer bij blootstelling aan de zon soms oplopen tot 80-90 °C. Daarom moet bij het ontwerp van de monstertransportleiding rekening worden gehouden met de invloed van de omgevingstemperatuur op de fasetoestand en samenstelling van het monster.

Het gasmonster bevat componenten die gemakkelijk condenseren en moet daarom verwarmd worden om de temperatuur boven het dauwpunt te houden. Het vloeibare monster bevat componenten die gemakkelijk vergassen en moet daarom gekoeld worden tot onder de verdampingstemperatuur of onder de dampdruk. Monsters voor sporenanalyse (met name sporen water en zuurstof) moeten verwarmd worden vervoerd, omdat de adsorptie aan de buiswand toeneemt bij een lagere temperatuur, terwijl de desorptie omgekeerd werkt. Monsters die gemakkelijk condenseren en kristalliseren, moeten ook gekoeld worden vervoerd. Kortom, afhankelijk van de omstandigheden en samenstelling van het monster en de veranderende omgevingstemperatuur, moet de juiste koelmethode worden gekozen en de koeltemperatuur worden bepaald.

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.