Amostragem e transferência de amostras
O sistema de processamento de amostras é necessário quando os elementos sensores do analisador on-line não estão instalados diretamente na tubulação ou no equipamento do processo. Esse sistema conecta o fluido de origem ao ponto de descarga de um ou mais instrumentos analíticos on-line. Sua função é garantir que o instrumento analítico obtenha uma amostra representativa no menor tempo possível, com condições adequadas (temperatura, pressão, vazão e limpeza) para as operações do instrumento analítico.
O sistema de processamento de amostras pode realizar as seguintes funções básicas: extração, transmissão, processamento e descarte de amostras. Essas funções básicas também são os principais componentes do sistema de amostras e o processo fundamental da amostra dentro do sistema.
A eficácia do instrumento analítico online muitas vezes não reside no analisador em si, mas sim na completude e confiabilidade do sistema de processamento de amostras. Como o analisador é complexo e preciso, a acurácia da análise é limitada pela representatividade da amostra, pelo seu desempenho em tempo real e pelo seu estado físico. De fato, os problemas decorrentes de falhas no sistema de processamento de amostras são frequentemente mais numerosos do que os da própria análise, e a manutenção desse sistema costuma ser mais complexa do que a do próprio analisador. Portanto, devemos dar a devida importância ao sistema de processamento de amostras, considerando-o, no mínimo, em pé de igualdade com o analisador.
Os requisitos básicos de um sistema de processamento de amostras podem ser resumidos da seguinte forma:
1. A amostra obtida pelo analisador é consistente com a composição e o conteúdo do fluido de origem na tubulação ou no equipamento.
2. Amostra com número mínimo
3. Fácil de operar e manter.
4. Trabalho confiável e de longo prazo
5. A estrutura do sistema é o mais simples possível.
6. Circuitos rápidos para reduzir a latência de transporte de amostras
Amostragem e sonda de amostragem
Seleção dos pontos de amostragem
Os seguintes princípios devem ser seguidos ao selecionar a posição do ponto de amostragem do analisador na linha de processo. A melhor posição pode ser um equilíbrio entre alguns pontos em cada etapa:
1. Os pontos de amostragem devem estar localizados em pontos sensíveis que possam refletir as mudanças nas propriedades e na composição do fluido do processo.
2. O ponto de amostragem deve estar na posição mais adequada para o controle do processo, a fim de evitar atrasos desnecessários.
3. O ponto de amostragem deve estar localizado onde a diferença de pressão disponível no processo forma um circuito de recirculação rápida.
4. O ponto de amostragem deve ser selecionado de forma que a temperatura, pressão, limpeza, secura e outras condições da amostra sejam o mais próximas possível da posição exigida pelo analisador, a fim de minimizar o número de componentes de processamento da amostra.
5. O ponto de amostragem deve ser de fácil acesso a partir da escada rolante ou plataforma fixa.
6. Os pontos de amostragem do analisador online devem ser definidos separadamente dos pontos de amostragem do laboratório.
Geralmente se acredita que a amostragem em locais turbulentos, onde ocorre boa mistura na maioria dos gasodutos e oleodutos, garante que a amostra seja verdadeiramente representativa. Isso porque uma mistura de gás ou líquido não se mistura completamente facilmente sem turbulência. O ponto de amostragem pode ser selecionado a jusante da última curva imediatamente após uma ou mais curvas de 90°, ou em uma posição relativamente calma a jusante do elemento de estrangulamento (não fique muito próximo ao elemento de estrangulamento).
Evite o seguinte tanto quanto possível:
1. Não colete amostras a jusante de um tubo relativamente longo e reto, pois o fluxo de fluido nesse local tende a ser laminar, e o gradiente de concentração na seção transversal do tubo resulta em uma composição não representativa da amostra.
2. Evite coletar amostras em locais onde possa haver contaminação ou em volumes mortos onde possam estar presentes gases, vapores, hidrocarbonetos líquidos, água, poeira e sujeira.
3. Não perfure diretamente a parede do tubo. Se a amostra for coletada diretamente na parede do tubo, não será possível garantir a representatividade da amostra, pois o fluido pode estar em estado laminar ou turbulento, e mesmo em estado turbulento, a representatividade da amostra torna-se difícil. Além disso, a absorção ou adsorção na parede interna da tubulação causa o efeito de memória, o que significa que, quando a concentração real do fluido diminui, ocorre dessorção, alterando a composição da amostra. Esse efeito é particularmente significativo na análise de componentes em traços (como água, oxigênio, monóxido de carbono, acetileno, etc.). Portanto, a amostra deve ser coletada por meio de uma sonda de amostragem de inserção.
Seleção do tipo de sonda de amostragem
1. Para amostras de gás com teor de poeira inferior a 10 mg/m³ e amostras de líquidos limpos, pode-se utilizar uma sonda de passagem direta (tipo aberto) para amostragem. A sonda de amostragem de passagem direta geralmente tem o formato de uma haste com um ângulo de 45° em relação ao plano, com a abertura voltada para o fluxo do fluido. As partículas ao redor da sonda são separadas do fluido pelo princípio da separação por inércia, mas partículas menores não são separadas. A maioria das sondas de amostragem utilizadas em análises online são desse tipo.
2. Quando a amostra líquida contém uma pequena quantidade de material particulado, material viscoso, polímero e cristal, que pode facilmente causar obstrução, ela pode ser amostrada por uma sonda plug-in sem a necessidade de pressão de parada. A sonda também pode ser usada para amostras gasosas que contenham uma pequena quantidade de material facilmente ocluso (condensado, material viscoso).
A sonda de amostragem mostrada na figura 15-1 é uma sonda de amostragem contínua, pressurizada e removível, também conhecida como sonda de amostragem destacável, que permite a remoção do tubo de amostragem do tubo pressurizado para limpeza, sem interromper o processo. A invenção consiste em uma junta de vedação e uma válvula de gaveta (ou válvula de esfera) dispostas na sonda de passagem direta.
Figura 15 - 1 Estrutura da sonda de amostragem do tipo sonda destacável
A estrutura da junta de vedação é mostrada na Figura 15-2. A estrutura pode ser dividida em duas partes: uma é a parte de fixação do tubo de amostragem, que adota uma estrutura de compressão; a segunda parte é a parte de conexão com o flange da válvula de gaveta, que adota o modo de conexão por rosca e realiza a vedação entre as duas partes por meio do elemento de vedação. Durante a instalação, deve-se ter cuidado para alinhar a orientação da ranhura do tubo de amostragem com a orientação da seta (direção do fluxo do fluido) no flange. Para facilitar a operação de encaixe e garantir a segurança, a extremidade frontal do tubo de amostragem é soldada com um ressalto, de forma a evitar que o tubo de amostragem seja expelido pela pressão interna durante o processo de extração, causando assim um acidente. Quando o ressalto atingir a extremidade do disco do flange cego, a válvula de gaveta pode ser fechada e, em seguida, a junta de vedação é girada para retirar o tubo de amostragem.
Para amostras de gás com maior teor de poeira (>10 mg/m³), pode-se utilizar uma sonda de filtro para a amostragem.
Figura 15-2 Estrutura da junta de vedação
A chamada sonda de amostragem do tipo filtro é uma sonda com um filtro, cujo elemento filtrante pode ser de metal sinterizado ou cerâmica (<800°C), carbeto de silício (>800°C) ou coríndon (Al₂O₃) (>1000°C), dependendo da temperatura da amostra. O projeto da sonda deve considerar o uso de erosão por fluido para atingir o objetivo de autolimpeza.
O filtro montado na cabeça da sonda (dentro do tubo de processo) é chamado de sonda com filtro embutido, e o filtro montado na extremidade da sonda (fora do tubo de processo) também é chamado de sonda com filtro externo. A desvantagem da sonda com filtro embutido é que o filtro não é fácil de remover e limpar, sendo possível realizar a limpeza apenas por sopro reverso, e a abertura do filtro não pode ser muito pequena para evitar o entupimento frequente por poeira. Essa sonda é adequada para filtragem primária grosseira de amostras. A sonda com filtro externo é comumente utilizada, e o filtro pode ser removido facilmente para limpeza. Quando o filtro é usado para amostragem de gases de combustão, como ele está posicionado externamente ao tubo, para evitar que a condensação de umidade nos gases de combustão em alta temperatura bloqueie a passagem, a parte do filtro deve ser aquecida eletricamente ou a vapor para manter a temperatura dos gases de combustão amostrados acima da temperatura do ponto de orvalho. A sonda é amplamente utilizada na amostragem de gases de combustão de caldeiras, fornos de aquecimento e incineradores.
Não se deve usar sonda com filtro para amostras líquidas sujas, pois a sujeira úmida possui forte poder de adesão, dificultando a autolimpeza por lavagem do fluido. Geralmente, utiliza-se uma sonda de passagem direta com diâmetro maior para remover o líquido e a sujeira.
Para a amostragem de gás de craqueamento de etileno, gás de combustão de regeneração de craqueamento catalítico, gás residual de recuperação de enxofre, carvão ou petróleo pesado e gás, gás residual de forno rotativo de cimento e outras condições complexas, deve-se adotar um dispositivo de amostragem com design específico.
Seleção das especificações da sonda, comprimento de inserção e orientação.
O tubo de aço inoxidável 316 é geralmente usado como sonda de amostragem. O volume da sonda deve ser limitado para reduzir seu tamanho ao máximo.
As especificações da sonda são as seguintes:
Tubo de 6 mm ou 1/4" de diâmetro externo - para amostras de gás.
Tubo de 10 mm ou 3/8" de diâmetro externo - para amostras líquidas.
Tubo de 3 mm ou 1/8" de diâmetro externo - Amostras líquidas para gaseificação e transporte.
Tubo de 12 mm ou 1/2" de diâmetro externo - Para circuitos de circulação rápida, amostras gasosas com alto teor de poeira e amostras líquidas consideradas sujas.
O comprimento da sonda é determinado principalmente pelo comprimento de inserção. Para garantir a representatividade da amostra, geralmente considera-se que o comprimento de inserção seja de pelo menos 1/3 do diâmetro interno do tubo. O comprimento de inserção recomendado pela EEMVA para a norma nº 138 é:
Comprimento mínimo: 30 mm.
Comprimento máximo: (0,56d+10) mm (onde d é o diâmetro interno do tubo).
Posição de inserção da sonda de amostragem: Tubo horizontal: para amostragem de gás, a sonda deve ser inserida pela parte superior do tubo para evitar possíveis líquidos ou gotículas; para amostra líquida, a sonda deve ser inserida pela parede lateral do tubo para evitar o vapor e as bolhas que podem existir na parte superior do tubo, bem como os resíduos e sedimentos que podem existir no fundo do tubo.
Tubo vertical: Quando o líquido é inserido pela parede lateral do tubo, ele é retirado da seção do tubo com fluxo de baixo para cima, evitando assim a mistura com gases quando o fluxo do líquido for anormal.
Considerações para o projeto e fabricação de sondas
Devem ser observadas as seguintes questões.
A sonda deve ser considerada da seguinte forma:
1. A sonda de amostragem deve ser fixada por meio de uma junta de tubo curto em forma de T com flange.
2. O material utilizado, parte da montagem da junta em T, é considerado, sendo a válvula de bloqueio preferencialmente uma válvula de gaveta ou uma válvula de esfera. Quando a amostra contiver gás de alta pressão, pode-se considerar o sistema de válvula de bloqueio dupla, que representa uma medida de proteção adicional de isolamento duplo.
3. A válvula de parada de amostragem deve ser considerada parte do conjunto da sonda, e deve ser uma válvula de gaveta ou uma válvula de esfera. Quando a amostra for um gás de alta pressão, pode-se considerar o sistema de válvula de parada dupla, que representa uma medida de proteção adicional de isolamento duplo.
4. A sonda de amostragem deve ter resistência mecânica suficiente para manter uma fixação rígida no fluido do processo. Quando a velocidade do fluido for alta e a força do fluxo for grande, se a sonda for fina, um tubo de reforço pode ser utilizado para protegê-la.
5. A posição da sonda e a direção do fluxo na tubulação devem ser marcadas no flange.
6. Ao projetar a sonda, deve-se observar que a ruptura devido ao efeito de ressonância deve ser evitada.
transmissão de amostra
Requisitos básicos para o envio de amostras:
1. O tempo de atraso da transmissão não deve exceder 60 s, o que exige que a distância entre o analisador e o ponto de amostragem seja a menor possível, o volume do sistema de transmissão seja o menor possível e a taxa de fluxo da amostra seja a mais rápida possível (1,5~35 m/s é apropriado).
2. Se o tempo for superior a 60 segundos após o fluxo permitido pelo analisador, deve-se utilizar um sistema de circuito rápido.
3. A linha de transmissão deve ser preferencialmente reta até o analisador, com o mínimo possível de curvas e cantos.
4. Sem galhos mortos e sem volume morto
5. Para amostras de gás contendo condensado, a linha de transmissão deve manter uma certa inclinação descendente, sendo que o ponto mais baixo deve estar próximo ao analisador e equipado com um tanque de coleta de condensado. A quebra de inclinação é de 1:12, e a viscosidade do condensado pode ser aumentada para 1:5.
6. A mudança de fase é evitada, ou seja, durante o processo de transmissão, a amostra gasosa é mantida completamente no estado gasoso e a amostra líquida é mantida completamente no estado líquido.
7. O tubo de amostragem deve evitar passar por áreas com mudanças extremas de temperatura, o que causaria alterações descontroladas nas condições da amostra.
8. O sistema de transmissão de amostras não deve apresentar vazamentos, a fim de evitar o vazamento de amostras ou a entrada de ar ambiental.
O circuito rápido é um sistema que acelera o fluxo da amostra para reduzir o tempo de atraso na transmissão. Geralmente, o circuito rápido é composto por dois tipos: um circuito de recirculação rápida, que retorna a amostra ao dispositivo, e um circuito de desvio rápido, que a descarta.
Retorno rápido ao dispositivo
O circuito de circulação rápida do dispositivo de retorno da ferramenta é chamado de circuito de circulação rápida, que utiliza a diferença de pressão na linha de processo e conecta um duto entre os trechos superior e inferior. A amostra é retirada do processo e retorna ao sistema de circulação do processo. A amostra necessária para o analisador é retirada do circuito próximo a um ponto do analisador, conforme mostrado na Figura 15-3.
Os circuitos de bypass rápido são normalmente usados nas seguintes situações:
1. Quando a descarga da amostra não causar riscos ambientais nem poluição.
2. Quando o processo de retorno da amostra não for realista, como no caso do gás após a descompressão, do vapor após a gaseificação do líquido, etc.
3. Quando o custo de recuperação da amostra for maior que seu valor, o processo de devolução da amostra não é economicamente viável.
4. Devolver amostras a um processo que possa levar à contaminação ou degradação, como amostras misturadas medidas por múltiplos fluxos, etc.
Exemplo de linha de transmissão
Tubos e conexões
Os tubos e conexões utilizados para as tubulações de transmissão de amostra devem atender aos seguintes requisitos:
Na linha de transmissão da amostra, deve-se dar preferência ao tubo sem costura de aço inoxidável 316. O tubo deve ser recozido. A vantagem é:
O aço inoxidável 316 não reage com os componentes no percurso do fluxo da amostra e possui excelente resistência à corrosão.
Os resultados mostram que a parede interna do tubo de aço sem costura é lisa, a adsorção na amostra é pequena e o grau de resistência à pressão é alto.
O tubo é conectado por junta de pressão, apresentando bom desempenho de vedação e pequeno volume morto.
O tubo submetido a tratamento térmico de recozimento apresenta alta flexibilidade, o que facilita a construção com curvatura e a conexão por pressão.
A conexão dos tubos deve ser feita por compressão, utilizando-se juntas de compressão do tipo luva dupla. O material e as especificações das conexões (juntas e válvulas) devem ser os mesmos e compatíveis com os tubos.
Evite o uso de tubos e conexões não metálicos, a menos que suas propriedades físicas e químicas apresentem uma clara vantagem e sejam permitidas pelo usuário.
Os tubos e conexões de cobre só podem ser usados em sistemas pneumáticos e de aquecimento, e não para transmissão de amostras.
Determinação do diâmetro do tubo
Como a vazão do sistema de amostragem é muito pequena em comparação com a logística do processo, e devido à limitação do tempo de atraso na transmissão, o diâmetro do tubo do poço de coleta pode ser reduzido. O diâmetro do tubo pode ser determinado com base na experiência.
Tubo de 6 mm ou 1/4" de diâmetro externo para amostra de gás
A amostra líquida está em um tubo com 10 mm ou 3/8" de diâmetro externo.
O circuito de circulação rápida ou a amostra contaminada utiliza um tubo de 12 mm ou 1/2" de diâmetro externo.
Determinação da espessura da parede
A capacidade de pressão de um tubo está relacionada à espessura da parede e é limitada pela temperatura. Os requisitos de espessura da parede da tubulação em projetos de engenharia gerais são:
∮3×0,7 ou 1/8"×0,028
∮6×1,0 ou 1/4"×0,035
∮10×1,0 ou 3/8"×0,035
∮12×1,5 ou 1/2"×0,049
Equipamentos para instalações de lavagem
Nos casos a seguir, as tubulações e componentes da amostra devem ser equipados com instalações de lavagem:
1. Quando a viscosidade cinemática da amostra for superior a 500 cSt (1 cSt = 1 mm²/s) (a 38 °C)
2. Possível solidificação ou cristalização das amostras
3. Amostras corrosivas ou tóxicas
4. Outras ocasiões para os usuários
O fluido de lavagem pode ser nitrogênio ou vapor, que deve ser introduzido a partir da jusante, próximo ao ponto de amostragem, com atenção especial à lavagem dos componentes independentes adicionais do sistema (por exemplo, filtros duplos paralelos, etc.).
Tubos, canos e conexões
Diferenças entre canos e tubos
Os tubos Pipe e Tube são dois tipos de tubos com diâmetros, métodos de conexão, métodos de representação e gama de aplicações diferentes.
1. O tubo de grande diâmetro é um tubo com diâmetro entre 15 e 1500 mm (1/2 a 60 polegadas). Existem também tubos de diâmetro menor ou maior que essa faixa, mas são pouco utilizados. O tubo de pequeno diâmetro é um tubo com diâmetro entre 1/8 e 1/2 polegada (3 a 12 mm).
2. O tubo possui três tipos de conexão: conexão por flange, conexão roscada e conexão por solda. Na maioria dos casos, utiliza-se a conexão por flange, sendo a conexão roscada permitida em baixas pressões. No entanto, quando a parede do tubo é muito fina, a rosca não pode cobri-la completamente. Nesses casos, após tratamento térmico de recozimento, utiliza-se a conexão por braçadeira, também conhecida como conexão sob pressão.
3. O diâmetro nominal (DN) de um tubo representa a especificação do diâmetro do tubo. O diâmetro nominal é diferente do diâmetro externo ou interno do tubo, sendo uma medida comum a todos os componentes (incluindo tubos, flanges, válvulas, conexões, etc.) em um sistema de tubulação. Tubos, flanges, válvulas e conexões com o mesmo diâmetro nominal podem ser conectados entre si, independentemente de outras dimensões (diâmetro externo, diâmetro interno, espessura da parede, etc.) serem iguais. Em outras palavras, o diâmetro nominal permite que a conexão entre os tubos seja simplificada e padronizada, razão pela qual o DN é usado para representar o diâmetro do tubo.
O termo "tubo" representa a especificação do diâmetro externo do tubo (OD), como por exemplo, um tubo de 1/4 de polegada com diâmetro externo de 1/4 de polegada. Como os tubos são conectados por meio de luvas, essa conexão está relacionada ao diâmetro externo. Tubos com o mesmo diâmetro externo podem ser conectados por meio de luvas, e é por isso que se utiliza a sigla OD para expressar o diâmetro do tubo.
4. A espessura da parede de um tubo é padronizada. Geralmente é expressa pelo número de série da espessura da parede (Sch.No. – Número de Série, abreviado como Schedule Number), também chamado de número de nível de pressão, de Sch.No.5 a Sch.No.160. Tubos de diferentes diâmetros ou materiais possuem suas próprias séries de espessura de parede padrão. Ou seja, a espessura real da parede de um tubo com o mesmo diâmetro ou material pode variar.
A espessura da parede do tubo é representada pela sua dimensão real (em polegadas ou milímetros).
5. O tubo é amplamente utilizado, tanto em tubulações de processo quanto em tubulações de obras públicas. O tubo é utilizado apenas em tubulações de medição de sistemas de instrumentação, tubulações de sinal pneumático e amostras de analisadores online.
Tipos, especificações e parâmetros relacionados de tubos comuns.
Existem diversos tipos de tubos comumente utilizados: De acordo com o material, os principais são o aço inoxidável 316 e o aço inoxidável 304. De acordo com o processo de fabricação, existem dois tipos: tubos de aço sem costura (laminados a quente antes da trefilação a frio) e tubos de aço soldados (soldados a partir de tiras de aço). Existem dois tipos de tubos em polegadas, classificados no sistema de medição, de acordo com o diâmetro externo e a espessura da parede.
O diâmetro externo e a espessura da parede dos tubos comumente usados, a pressão máxima de trabalho permitida e seus coeficientes de degradação térmica são mostrados nas Tabelas 15-1 a 15-5.
Tabela 15-1 Especificações e pressão máxima de trabalho admissível (bar) de tubos comuns feitos de arroz (material 316SS ou 6Mo)
Nota: 1. O sistema de pressão de trabalho ASTM A-269 medido na tabela tem um fator de segurança de 4:1 [fator de segurança = pressão de expansão (ruptura): pressão de trabalho]
2. A pressão de trabalho na tabela é válida na faixa de temperatura do tubo de -20 a +100 °C. Se a temperatura aumentar, o coeficiente de degradação térmica deve ser multiplicado. Consulte a tabela 15-2.
Tabela 15-2 Coeficiente de degradação térmica do medidor tubular
NOTA: Por exemplo, um tubo sem costura de aço inoxidável 316 com diâmetro externo de 12 mm × espessura de parede de 1,00 mm tem uma pressão de operação de 245 bar à temperatura ambiente (ver Tabela 15-1). Se operar a 800 °F (427 °C) com um fator de degradação de temperatura de 0,80 (ver tabela 15-2), a pressão máxima de operação permitida nessa temperatura é de 245 bar × 0,80 = 196 bar.
Tabela 15-3 Especificação comum de tubos de aço sem costura de 1/4 de polegada Pressão máxima de operação permitida (psi, lbs/in2) (tubo de aço sem costura 316 ou 304)
Tabela 15-4 Especificações e pressão máxima de operação permitida (psi) para tubos comuns em polegadas (tubos de aço soldados 316 ou 304)
NOTA: 1. Os dados nas tabelas 15-3 e 15-4 estão em conformidade com as normas ASME/ANSI B31.3 para tubulações de plantas químicas e refinarias (versão de 1987).
2. Os valores de pressão operacional são os valores de pressão à temperatura ambiente (72°F ou 22°C), e os coeficientes de degradação da temperatura são mostrados na Tabela 15-5.
3. O fator de segurança da pressão é 4:1.
4. Conversão de unidades: lin = 25,4 mm, 1 psi = 6,89 kPa ≈ 0,07 bar.
Tabela 15-5 coeficiente de degradação térmica do tubo de polegada
Nota: Por exemplo, um tubo sem costura de aço inoxidável 316 com diâmetro externo de 1/2" x espessura de parede de 0,049" (aproximadamente 12,7 mm de diâmetro externo x 1,25 mm de espessura de parede) tem uma pressão de trabalho de 3500 psi (aproximadamente 245 bar) à temperatura ambiente. Se operado a uma temperatura de 800 °F (427 °C), seu coeficiente de degradação térmica é de 0,80, temperatura na qual a pressão máxima de trabalho permitida é de 3500 psi x 0,80 = 2800 psi (aproximadamente 196 bar).
Conexões para tubos
Existem muitos tipos de conexões utilizadas em tubos, mas podem ser resumidas da seguinte forma.
Uma junta central (união) é usada para a conexão entre tubos, ou uma junta com ambas as extremidades conectadas por uma luva. Existem principalmente os seguintes tipos:
União do conector central de passagem direta
Union Tee de junção central de três vias
Conector intermediário de quatro vias Union Cross
Cotovelo Union com articulação média dobrada
(Dobra de 90° e 45°)
Conector de placa passante União de antepara
A invenção é utilizada para conectar tubos com diâmetros diferentes, o que é comumente chamado de cabeçote grande ou junta intermediária.
Um conector terminal é usado para conectar tubos e medidores, dispositivos auxiliares, etc. O conector é fixado ao tubo por meio de uma braçadeira, permitindo a conexão com o medidor, o equipamento auxiliar, etc. Por ser um conector na extremidade do tubo, é chamado de conector terminal. Existem apenas alguns dos seguintes tipos:
Conector de terminal de passagem
Conector de terminal de três vias Conector T
Conector de terminal dobrado Conector de cotovelo
Conector de anteparo com terminal de placa passante
O conector de medidor é usado para conectar o tubo ao medidor e também funciona como um conector terminal. Existem dois tipos principais: Pass Connect e Pass Connect Te.
Outros, como conexões curtas (Adaptador), tampões de tubo (Plug), tampas de tubo (Cap), etc., não são desnecessários ou supérfluos.
Se você estiver separado da conexão, o encaixe usado pelo tubo possui dois modos de fixação.
Conexão de tomada
A conexão tipo luva é usada para conectar a junta ao tubo, sendo a conexão e a vedação feitas pela pressão de um anel circular. Por isso, esse tipo de conexão também é chamado de conexão por pressão. Existem dois tipos de anéis circulares: anel simples (ou anel simples) e anel duplo (ou anel duplo).
conexão roscada
A conexão roscada é utilizada para a ligação de juntas, instrumentos, equipamentos auxiliares, etc. Existem dois tipos comuns de roscas.
1. Rosca cônica para tubos: Existem dois tipos de roscas: NPT (ângulo de dente de 60°) e BSPT (ângulo de dente de 55°). O ângulo de conicidade é de 1°47'. Quanto mais estreita a conicidade, maior a capacidade de vedação proporcionada pela sua deformação, sendo por isso também chamada de "rosca de tubo selada com rosca". Na prática, geralmente se adiciona um agente de vedação, como fita de PTFE, selante para tubos, etc., para evitar vazamentos.
2. Rosca cilíndrica para tubos. Existem roscas retas (ângulo de 60°) e roscas BSPT (ângulo de 55°). A rosca cilíndrica para tubos, sem conicidade, é uma rosca reta e não possui efeito de vedação, sendo também chamada de "rosca de vedação sem rosca". A junta (ou gaxeta) é utilizada para vedar a conexão.
Além disso, a rosca na superfície externa da junta é chamada de rosca positiva e é identificada com M (Mel); a rosca na superfície interna da junta é chamada de rosca fêmea e é identificada com F (File). A rosca que gira no sentido horário é chamada de rosca direita, a rosca que gira no sentido anti-horário é chamada de rosca esquerda, o modelo da rosca esquerda é identificado com LH, a rosca direita não é identificada.
A maioria das roscas usadas em conexões de tubos são roscas cônicas NPT; alguns cilindros pneumáticos possuem roscas esquerdas, e em outros casos, roscas direitas.
Devido à variedade de conexões utilizadas em tubos e à inconsistência nos métodos de fabricação e especificação dessas conexões, este manual não fornece mais informações a esse respeito. Na verdade, a seleção da conexão pode ser feita de acordo com o tamanho, tipo e modo de conexão, consultando as amostras do produto.
junta de tubo tipo luva
A conexão para tubos é um acessório para unir tubos (como o próprio nome em inglês indica). A conexão e a vedação são feitas pela pressão de um anel circular, por isso também é chamada de junta de compressão. Existem dois tipos de conexões de manga: com anel simples e com anel duplo. A Figura 15-5 mostra a estrutura e o princípio de funcionamento da conexão de manga dupla.
Figura 15.5 Estrutura e princípio de funcionamento da junta de tubo com manga dupla
As duas braçadeiras são impulsionadas para avançar em direção ao corpo da junta pelo empuxo gerado pela rotação no sentido horário da porca; sob a ação de extrusão mútua da porta cônica do corpo, da braçadeira frontal e da braçadeira traseira, a superfície cônica do tubo é pressionada por duas horas, e a conexão e a vedação são realizadas pela força de pressão entre as duas superfícies cônicas da braçadeira frontal e da braçadeira traseira e o tubo.
Ao conectar um cabo de encaixe, observe os seguintes pontos:
1. Antes da conexão, o tubo deve ser redondo, a extremidade do tubo não deve apresentar rebarbas e a superfície não deve apresentar defeitos visíveis.
2. Insira o tubo no conector e certifique-se de que o tubo na gaiola esteja inserido corretamente. Aperte a porca manualmente. Recomenda-se traçar uma linha entre o hexágono da porca e o corpo da junta como ponto de partida para a rotação da porca.
3. Não é necessário usar a morsa para prender o tubo na junta, pois a morsa deixará uma marca ou arranhão no tubo, podendo até mesmo deformá-lo, o que facilita vazamentos.
4. Usando a chave para apertar a porca no sentido horário, a junta de ≥1/4 pol. (6 mm) precisa girar 1 1/4 vezes; o conector <1/4 pol. (6 mm) requer 3/4 de rotação, conforme mostrado na Figura 15-6.
5. Se precisar desconectar e reconectar, observe a posição de aperto original e use a chave para desconectar a conexão. Ao remontar, aperte a porca até a posição original e, em seguida, aperte a chave suavemente até que o torque aumente ligeiramente.
Condução de calor por vapor
Rastreamento de calor e isolamento térmico
O termo "traçado térmico" refere-se ao uso de tubos de calor a vapor e tubos de calor elétricos para aquecer a tubulação da amostra, complementando a perda de calor durante o processo de transporte e mantendo a temperatura da amostra dentro de uma determinada faixa. Já o isolamento térmico refere-se às medidas de revestimento aplicadas na superfície externa da tubulação da amostra, com o objetivo de reduzir a dissipação de calor para o ambiente circundante ou absorver calor do ambiente durante o transporte. Pode-se também definir como medidas de isolamento que garantem que as amostras não sejam afetadas pela temperatura ambiente durante o transporte.
A linha de transporte de amostras frequentemente necessita de aquecimento ou isolamento térmico para garantir que o estado de fase e a composição da amostra não sejam alterados por variações de temperatura. Uma fonte significativa de variação de temperatura no processo de transporte de amostras é a mudança climática. A China está localizada na zona de monções continentais, onde a diferença entre as temperaturas extremas de inverno e verão costuma ser superior a 60 °C. Além disso, o efeito de aquecimento da radiação solar direta deve ser considerado, e a temperatura da superfície da tubulação de amostras pode, por vezes, atingir 80 a 90 °C sob a exposição solar no verão. Portanto, a influência da temperatura ambiente no estado de fase e na composição da amostra deve ser levada em consideração no projeto do sistema de transporte de amostras.
A amostra gasosa contém componentes que se condensam facilmente e deve ser transportada com aquecimento para manter a temperatura acima do ponto de orvalho. A amostra líquida contém componentes que se gasificam facilmente e deve ser isolada termicamente, mantendo-se a temperatura abaixo do ponto de evaporação ou a pressão acima da pressão de vapor. Amostras para análise de traços (especialmente água e oxigênio) devem ser transportadas com aquecimento, pois o efeito de adsorção na parede do tubo aumenta com a diminuição da temperatura, enquanto o efeito de dessorção é inverso. Amostras que se condensam e cristalizam facilmente também devem ser transportadas com aquecimento. Em resumo, de acordo com as condições e a composição da amostra, e considerando a variação da temperatura ambiente, deve-se escolher o método de isolamento adequado e determinar a temperatura de isolamento.
There are two kinds of heat-preservation methods: steam heat-preservation and electric heat-preservation.
The advantages and disadvantages of steam heating
The advantages of steam heat-accompanying are: The temperature is high and the heat is large, so the sample can be heated quickly and kept at a higher temperature. The disadvantages are as follows:
1.Because of the thin diameter of the steam pipe, the air pressure can not be too high and the height of the vertical pipe changes, the effective length of heat conduction is greatly limited, so that when the sample pipeline is long or heavy load heat conduction, the method of sectional heat conduction must be adopted. According to the foreign data, the maximum effective heat conduction length of steam is 100ft(30.48m). Therefore, for the 60m long sample pipeline, it is usually divided into two stages.
2.The fluctuation of steam pressure will lead to a large change of temperature, and the insufficient supply of gas or even short-term interruption of gas is sometimes occurred. It is difficult to meet the requirements of equilibrium and stability of the temperature associated with the heat of the sample pipeline.
3.It is very difficult to control the associated temperature when the sample pipeline is heated by steam, or it is not controllable (the sample processing box can be controlled by temperature control valve).
Thermal vapor and thermal insulation material
There are two kinds of steam accompanied with heat, ie low-pressure superheated steam and low-pressure saturated steam.
Table 15-6 Main physical properties of saturated steam(SH 3126—2001)
Aluminum silicate insulation rope, silicate products and so on are commonly used as insulation materials for sample pipelines. The thermal insulation materials commonly used in the sample processing box or the analysis thermal insulation box are polyurethane foam, polystyrene foam, etc. The selection of the associated steam pressure and the thickness of the insulation layer can be found in Table 15-7.
Table 15-7 Thickness of thermal insulation layer at different atmospheric temperatures (SH 3126-2001)
Aluminum silicate insulation rope, silicate products and so on are commonly used as insulation materials for sample pipelines. The thermal insulation materials commonly used in the sample processing box or the analysis thermal insulation box are polyurethane foam, polystyrene foam, etc. The selection of the associated steam pressure and the thickness of the insulation layer can be found in Table 15-7.
Table 15-7 Thickness of thermal insulation layer at different atmospheric temperatures (SH 3126-2001)
Figure 15-7 Structure of heavy and light heat tracing
When the sample is easy to condense, freeze and crystallize, heavy heat may be used; When the heavy heat accompanying the sample may cause polymerization, decomposition reaction or gasification of the liquid sample, the light heat accompanying the sample should be used.
Water trap for steam heat-treatment system
The hydrophobic device is also called a hydrophobic valve, and its function is to regularly discharge condensate in the steam heat-accompanying system, prevent the leakage of steam, and save energy. A water trap should be installed separately in each of the heat-associated systems.
According to its working principle and structure, the water repeller has many kinds. Currently, the commonly used water repeller in the instrument thermal insulation system is a thermal power type water repeller, and also a temperature-regulated water repeller which utilizes the principle of thermal expansion and cold contraction of temperature sensitive elements to drain water automatically. and a combination of temperature-regulated and thermo-dynamic water repellents. The water repeller is not in the work scope of online analytical instrument maintenance, and this book does not introduce.
Electrical Companion
Advantages and Disadvantages of Electric Heating
At present, most domestic industrial enterprises use steam-assisted heat treatment, the main reason is that the steam boiler already existed in the plant can be used, but the heat-assisted efficiency and the maintenance and consumption in the future operation are far less than the use of electric-assisted heat treatment economy. In addition, the material of the steam supply pipe network and the water return pipeline, the heat preservation installation and the future maintenance cost, and the purification cost of the steam water are also considerable.
Compared with steam heat-accompanying, electric heat-accompanying has the following advantages:
1.The electric heating system is a relatively simple heating system. It does not need a complex steam pipe network and water return pipeline as the steam heating system, and the required power supply and distribution facilities can be shared with other electrical lines.
2.The scope of heat loss and the operating and maintenance expenses of the electric heat accompanying the heat shall be limited to the heat accompanying the line
3.Electric heat is a very easy-to-control heat-accompanying system, its temperature control can be very accurate, this is the steam heat-accompanying system can not reach
4.No noise, no pollution, steam tracing has "run, run, drip, leak" phenomenon, electric heat tracing does not
5.The electric heat belt has a service life of 25 years or more, which is difficult to achieve with steam
6.Easy installation, use and maintenance
Many developed countries have widely adopted electric heating technology in the industrial field. At present, the electric heating has been adopted in the instrument system of large-scale petrochemical projects. Compared with the steam heat, the main disadvantage of electric heat is low temperature and low heat. The temperature range of the electric heating is usually lower than 250°C, and the steam heating range is up to 450°C. Some liquid samples still need to be gasified by steam heating.
Electric heating cable
There are several kinds of electric heating cable in the electric associated heat system:(1) Self-regulation of the electric heating cable; (2) Constant power electric heating cable; (3) power-limited electri heating cable; (4) Series-connected electric heating cable
The first three are all parallel type electric heating cable, which are composed of parallel electric heating elements between two parallel power supply. At present, most of the electrical heat of the sample transmission line is selected as self-regulation electrical heating cable, and generally does not need temperature controller. When the sample temperature is higher (such as the high temperature flue gas sample of CEMS system), the power-limited electric belt can be adopted.
The advantages of the constant power electric belt are low cost, and the disadvantage is that the electric belt has no self-temperature adjusting function, and is easy to overheat. The invention is mainly used for the heating of the process pipelines and equipment, and a temperature control system must be arranged when the sample pipelines are used for the heating.
The series-type electric associated belt is a associated belt which takes the cable core line as the heating body, namely, the core line with certain resistance is connected with current, the core line generates heat, the heating core line has two types, namely single core and multi-core, which are mainly used for the heat associated with long-distance pipelines.
Fig. 15-8 Structure of self-regulating and electric belt 1-nickel-plated copper power supply bus; 2 - Conductive plastics; 3-Fluoropolymer insulation; 4-tin-plated copper wire braided layer; 5-polyolefin sheath (suitable for general environment); 6-Fluoropolymer Sheath (for corrosive environments)
self-regulating electric belt
Self-regulating Electric Accompanying Band, also known as Power Self-regulating Electric Accompanying Band, is a kind of parallel electric accompanying band with positive temperature characteristic and self-regulating. Figure 15-8 is the structure of the self-regulating electric belt.
The self-regulation electric heating belt consists of two power supply and conductive plastic connected in parallel between the two power supply. The so-called conductive plastic is made by introducing a cross-linked semiconductor matrix into the plastic, which is a heating element in an electric heating belt. When the temperature of the heated material increases, the conductive plastic expands, the resistance increases and the output power decreases. When the temperature of the material is lowered, the conductive plastic contracts, the resistance is reduced, and the output power is increased, that is, different heat will be generated at different ambient temperatures, and the conductive plastic has the function of self-regulating the temperature. It can be cut or lengthened arbitrarily, and it is very convenient to use.
The electric heating belt is suitable for the situation of low maintenance temperature, especially the situation of difficult calculation of heat loss. Its output power (10°C) is 10W/m, 16W/m, 26W/m, 33W/m, 39W/m and so on, and its maximum maintaining temperature is 65°C and 121°C. The so-called highest maintenance temperature means that the electric heating system can continuously maintain the highest temperature of the object.
Most of the electrical heat associated with the sample transmission line in on line analysis are self-regulated electrical heating belt. In general, there is no need for temperature controller, and the starting current is about 3-5 times of the normal value. The selection of components and wires in the power supply circuit should meet the requirements of starting current.
Limited power electric companion
Power-limited electric heating cable is also a parallel type of electric heating belt, its structure is the same as the constant power electric heating belt, see figure 15-9, the difference is that it uses resistance alloy heating wire, this kind of heating element has the positive temperature coefficient characteristic, when the temperature of the heating material increases, can reduce the power output of the heating belt. Compared with the self-regulation electric belt, the regulation range is small, the main function is to limit the output power in a certain range to prevent overheating.
Figure 15-9 Limited power supply with electric heating belt 1-Copper Power Supply Bus Bar; 2,4-Fluoropolymer insulation; 3-resistance alloy electric heating wire; 5-Tin-plated copper wire braided layer; 6-Fluoropolymer sheath
This kind of electric heating belt is suitable for the situation of high maintaining temperature, its output power (10°C) has several kinds such as 16W/m, 33W/m, 49W/m, 66W/m, etc., the highest maintaining temperature has two kinds of 149°C and 204°C. The invention is mainly used for the sampling pipeline of the CEMS system, which is used for heat preservation of the high-temperature flue gas samples, so as to prevent the moisture in the flue gas from condensing and separating out during the transmission process.
Electric Trace Tubing
Electrical Trace Tubing is a combination of a sample transport tube, an electrical trace tropical, a moisture retention layer, and a sheath layer.
Figure 15-10 is the structure of self-regulating electric heat pipe cable. The cable is suitable for the situation of low maintenance temperature, the highest maintenance temperature is 65°C and 121°C, and the number of the sample tubes is single and double following.
Figure 15-10 Self-regulating electric heat pipe cable structure
Left—single sample pipe cable; right—double sample tube cables; Structure (from outside to inside): Sheath - Black PVC Plastics
moisture retention layer-non-hygroscopic glass fiber; Thermal reflection belt—aluminum copper polyester belt; Electric heating belt—self-regulation type;
Sample tube—Tube of various sizes and materials
In addition to the electric heat pipe cable, there is also a steam trace tube cable, which is the same structure as the electric heat pipe cable, except the steam heat pipe replaced the electric heat pipe. It has two types of heavy and light heat accompanying, and the number of single and double heat accompanying sample tubes. The heat pipe cable is convenient to use, which saves the trouble of on-site coating and heat preservation construction. The invention has good water proof, moisture proof and corrosion resistance, and is reliable and durable, which is worthy of recommendation.
The cable can be selected according to the type selection sample provided by the manufacturer, and it also needs to be verified and confirmed through calculation. Figure 15-11 The working curve of the self-regulation electric heat pipe cable. The sample tube is a single 1/4in Tube tube, the left longitudinal coordinate is electric heat power, unit W/ft; The vertical coordinate on the right is ambient temperature, unit°F; The lower horizontal coordinate is the temperature of the sample tube, unit°F. The required thermal power can be identified by the intersection of temperature and ambient temperature that the sample tube needs to maintain. The rough line in the middle of the figure is the working curve of different specifications of electric heating belt, for example, the rough line is the working curve of self-regulation electric heating belt with power 3W/ft (10W/m at 10°C), according to the change of the curve, we can find out the change of the temperature of the sample tube under different environmental temperature when using the adjoint thermal.
