Отбор проб и перенос проб

Система обработки проб необходима, когда сенсорные элементы онлайн-анализатора не установлены непосредственно в технологическом трубопроводе или оборудовании. Система обработки проб представляет собой систему, соединяющую источник жидкости и точку выхода одного или нескольких онлайн-аналитических приборов. Ее функция заключается в обеспечении получения аналитическим прибором репрезентативной пробы в кратчайшие сроки. Состояние пробы (температура, давление, расход и чистота) должно соответствовать условиям работы аналитического прибора.

Система обработки образцов может выполнять следующие основные функции: извлечение образца, транспортировка образца, обработка образца, выгрузка образца. Эти основные функции также являются основными компонентами системы обработки образцов и базовым процессом обработки образца в системе.

Эффективность работы онлайн-аналитического прибора зачастую зависит не от самого анализатора, а от полноты и надежности системы обработки образцов. Поскольку анализатор сложен и точен, точность анализа ограничивается репрезентативностью образца, его работой в реальном времени и физическим состоянием. Фактически, проблемы, связанные с некорректной работой системы обработки образцов, часто выходят за рамки самого анализа, а затраты на её обслуживание зачастую превышают затраты на сам анализатор. Поэтому следует уделять должное внимание роли системы обработки образцов, по крайней мере, ставя её на один уровень с анализатором.

Основные требования к системе обработки образцов можно суммировать следующим образом:

1. Образец, полученный с помощью анализатора, соответствует составу и содержанию исходной жидкости в трубопроводе или оборудовании.

2. Выборка с минимальным количеством

3. Простота в эксплуатации и обслуживании.

4. Долгосрочная и надежная работа

5. Структура системы максимально упрощена.

6. Быстродействующие схемы для сокращения задержки при транспортировке образцов.

Отбор проб и пробоотборный зонд

Выбор точек отбора проб

При выборе положения точки отбора проб анализатора на технологической линии следует придерживаться следующих принципов. Наилучшее положение может представлять собой компромиссное решение, учитывающее расположение некоторых точек:

1. Точки отбора проб должны располагаться в чувствительных точках, способных отражать изменения свойств и состава технологической жидкости.

2. Точка отбора проб должна располагаться в наиболее подходящем для контроля процесса месте, чтобы избежать ненужных задержек в процессе.

3. Точка отбора проб должна располагаться в месте, где имеющаяся разница давлений в технологическом процессе образует быстродействующий циркуляционный контур.

4. Точку отбора проб следует выбирать при температуре, давлении, чистоте, сухости и других условиях пробы, максимально приближенных к требуемым анализатором, чтобы минимизировать количество компонентов, используемых для обработки пробы.

5. Место отбора проб должно быть легкодоступно с эскалатора или стационарной платформы.

6. Точки отбора проб в онлайн-анализаторе должны устанавливаться отдельно от точек отбора проб в лаборатории.

Принято считать, что отбор проб в местах с хорошей турбулентностью, где происходит перемешивание в большинстве газо- и жидкостных трубопроводов, гарантирует репрезентативность пробы. Это связано с тем, что газовая или жидкая смесь плохо перемешивается без турбулентности. Точку отбора проб можно выбрать ниже по потоку от последнего изгиба сразу после одного или нескольких изгибов на 90 градусов, или в относительно спокойном месте ниже по потоку от дроссельного элемента (не располагать в непосредственной близости от дроссельного элемента).

По возможности избегайте следующих действий:

1. Не следует отбирать пробы ниже по течению от достаточно длинной и прямой трубы, поскольку поток жидкости в этом месте, как правило, ламинарный, а градиент концентрации на поперечном сечении трубы приводит к нерепрезентативному составу пробы.

2. Избегайте отбора проб в местах, где может присутствовать загрязнение, или в застойных зонах, где могут находиться газы, пары, жидкие углеводороды, вода, пыль и грязь.

3. Не следует сверлить отверстие непосредственно в стенке трубы. Если отбор пробы производится непосредственно со стенки трубы, невозможно гарантировать репрезентативность пробы, поскольку жидкость может находиться не только в ламинарном или турбулентном состоянии, но и в турбулентном. Во-вторых, из-за абсорбции или адсорбции на внутренней стенке трубопровода возникает эффект памяти, и при снижении фактической концентрации жидкости происходит десорбция, что изменяет состав пробы, особенно при анализе следовых количеств (таких как следы воды, кислорода, оксида углерода, ацетилена и т. д.). Поэтому отбор проб следует проводить с помощью пробоотборного зонда вставного типа.

Выбор типа пробоотборного зонда

1. Для проб газа с содержанием пыли менее 10 мг/м³ и чистых жидких проб для отбора проб можно использовать прямоточный (открытый) зонд. Прямоточный пробоотборный зонд обычно представляет собой стержневой зонд с углом 45° в плоскости, отверстие которого установлено в направлении потока жидкости, а частицы вокруг зонда отделяются от жидкости с помощью принципа инерционного разделения, но частицы меньшего размера не могут быть отделены. Большинство пробоотборных зондов, используемых в онлайн-анализе, являются именно такими.

2. Когда жидкий образец содержит небольшое количество твердых частиц, вязких веществ, полимеров и кристаллов, легко может произойти закупорка, и его можно отобрать с помощью подключаемого зонда без остановки давления. Зонд также можно использовать для газовых образцов, содержащих небольшое количество легко закупориваемых веществ (конденсат, вязкие вещества).

Пробоотборный зонд, показанный на рисунке 15-1, представляет собой непрерывный, вставляемый под давлением и вынимаемый пробоотборный зонд, также известный как съемный пробоотборный зонд зондового типа, который позволяет извлекать пробоотборную трубку из трубки, находящейся под давлением, для очистки при условии, что процесс не останавливается. Изобретение включает в себя уплотнительное соединение и задвижку (или шаровой клапан), которые расположены на прямоточном зонде.

Рисунок 15 - 1. Конструкция съемного зонда для отбора проб.

Конструкция уплотнительного соединения показана на рисунке 15-2. Конструкция может быть разделена на две части: первая — это зажимная и фиксирующая часть пробоотборной трубки, выполненная методом зажима и прижима; вторая — это соединительная часть с фланцем задвижки, выполненная методом винтового соединения и обеспечивающая герметизацию между двумя частями с помощью уплотнительного элемента. При установке необходимо тщательно совместить ориентацию канавки пробоотборной трубки с направлением стрелки (направлением потока жидкости) на фланце. Для облегчения процесса установки и обеспечения безопасности передний конец пробоотборной трубки снабжен выступом, предотвращающим вырывание пробоотборной трубки под давлением во время извлечения, что может привести к аварии; когда выступ достигнет конца глухого фланцевого диска, задвижка может быть закрыта, после чего уплотнительное соединение поворачивается для извлечения пробоотборной трубки.

Для проб газа с высоким содержанием пыли (>10 мг/м3) можно использовать фильтрующий зонд для отбора проб.

Рисунок 15-2. Конструкция уплотнительного соединения.

Так называемый пробоотборный зонд фильтрующего типа представляет собой зонд с фильтром, в качестве фильтрующего элемента используется спеченный металл или керамика (<800°C), карбид кремния (800°C) и корунд Al2O3 (>1000°C) в зависимости от температуры образца. При проектировании зонда следует учитывать возможность использования гидроэрозионной обработки для достижения цели самоочищения.

Фильтр, установленный на головке зонда (внутри технологического трубопровода), называется встроенным фильтрующим зондом, а фильтр, установленный на хвостовой части зонда (снаружи технологического трубопровода), также называется встроенным фильтрующим зондом. Недостатком встроенного фильтрующего зонда является сложность извлечения и очистки фильтра, возможность продувки которого ограничена обратным потоком воздуха, а также недостаточная маленькость отверстия фильтра, что предотвращает частое засорение пылью. Зонд подходит для первичной грубой фильтрации проб. Обычно используется внешний фильтрующий зонд, который позволяет легко снимать фильтр для очистки. При использовании фильтра для отбора проб дымовых газов, поскольку фильтр расположен снаружи дымохода, для предотвращения конденсации влаги в высокотемпературных дымовых газах, препятствующей прохождению воздуха, фильтрующая часть должна нагреваться электрическим или паровым способом, чтобы поддерживать температуру отбираемых дымовых газов выше точки росы. Зонд широко используется для отбора проб дымовых газов в котлах, отопительных печах и мусоросжигательных установках.

Для отбора проб загрязненной жидкости не следует использовать фильтрующий зонд, поскольку влажная грязь обладает сильной адгезией, и самоочищение путем промывки жидкостью затруднено. Как правило, для удаления жидкости и грязи используется прямой зонд большего диаметра.

Для отбора проб продуктов крекинга этилена, дымовых газов регенерации каталитического крекинга, отходящих газов после извлечения серы, угля или тяжелой нефти и газа, отходящих газов вращающихся печей цементного производства и других сложных условий следует использовать специальное устройство для отбора проб.

Выбор технических характеристик зонда, длины и ориентации введения.

В качестве пробоотборного зонда обычно используется трубка из нержавеющей стали марки 316. Объем зонда следует ограничить, чтобы максимально уменьшить его размер.

Технические характеристики датчика следующие:

Трубка диаметром 6 мм или 1/4 дюйма — для отбора проб газа.

Трубка диаметром 10 мм или 3/8 дюйма — для жидких образцов.

Трубка диаметром 3 мм или 1/8 дюйма — для отбора проб жидкости с целью газификации и транспортировки.

Трубка диаметром 12 мм или 1/2 дюйма — для циркуляционных контуров с высокой скоростью циркуляции, для отбора проб газов с высоким содержанием пыли и жидких проб, называемых загрязненными.

Длина зонда в основном определяется длиной его введения. Для обеспечения репрезентативности выборки обычно считается, что длина введения составляет не менее 1/3 внутреннего диаметра трубы. Рекомендуемая длина введения для стандарта № 138 по классификации EEMVA составляет:

Минимальная длина: 30 мм.

Максимальная длина: (0,56d+10) мм (d — внутренний диаметр трубы).

Положение зонда для отбора проб: Горизонтальная труба: при отборе газового пробы зонд следует вставлять сверху трубы, чтобы избежать возможного попадания жидкостей или капель; при отборе жидкой пробы зонд следует вставлять со стороны боковой стенки трубы, чтобы избежать попадания паров и пузырьков, которые могут находиться в верхней части трубы, а также остатков и осадка, которые могут находиться на дне трубы.

Вертикальная труба: При подаче жидкости через боковую стенку трубы, отвод жидкости осуществляется снизу вверх, что позволяет избежать смешивания газов при ненормальном течении жидкости.

Рекомендации по проектированию и изготовлению зондов.

Следует обратить внимание на следующие моменты.

При выборе зонда следует руководствоваться следующими соображениями:

1. Пробоотборный зонд следует крепить с помощью короткого Т-образного трубного соединения с фланцем.

2. При выборе материала учитываются особенности Т-образного соединительного узла, а в качестве запорного клапана предпочтительно используется задвижка или шаровой клапан. При работе с газом высокого давления может быть использована система с двумя запорными клапанами, что является дополнительной мерой защиты и двойной изоляции.

3. Запорный клапан отбора проб следует рассматривать как часть зондового узла, и в качестве запорного клапана следует использовать задвижку или шаровой клапан. При отборе пробы газа высокого давления можно использовать систему с двумя запорными клапанами, что является дополнительной мерой защиты, обеспечивающей двойную изоляцию.

4. Пробоотборный зонд должен обладать достаточной механической прочностью для обеспечения жесткой фиксации в рабочей жидкости. При высокой скорости потока и большой силе течения, если зонд тонкий, можно использовать защитную оболочку из армирующей трубки.

5. Положение датчика и направление потока в трубопроводе должны быть отмечены на фланце.

6. При проектировании зонда следует учитывать предотвращение его разрушения вследствие резонансного эффекта.

образец передачи

Основные требования к передаче образцов:

1. Время задержки передачи не должно превышать 60 с, что требует как можно меньшего расстояния между анализатором и точкой отбора проб, как можно меньшего объема системы передачи и как можно большей скорости потока пробы (подходит для диапазона 1,5–35 м/с).

2. Если время превышает 60 секунд после допустимого анализатором расхода, следует использовать систему быстрого контура.

3. Предпочтительно, чтобы линия передачи к анализатору была прямой, с минимальным количеством изгибов и поворотов.

4. Отсутствие мертвых ветвей и мертвого объема.

5. Для газовых проб, содержащих конденсат, трубопровод должен иметь определенный уклон вниз, самая нижняя точка должна находиться близко к анализатору и быть оборудована резервуаром для сбора конденсата. Уклон должен составлять 1:12, а для конденсата с различной вязкостью его можно увеличить до 1:5.

6. Предотвращается фазовый переход, то есть в процессе переноса газовый образец полностью остается в газообразном состоянии, а жидкий образец — в жидком.

7. Пропускная способность трубопровода должна быть ограничена зонами резких перепадов температуры, так как это может привести к неконтролируемому изменению состояния образца.

8. Система подачи образцов не должна быть герметичной, чтобы избежать утечки образцов или попадания воздуха из окружающей среды.

Быстродействующий контур представляет собой трубопровод, ускоряющий поток образца для сокращения времени задержки его передачи. Быстродействующий контур обычно состоит из двух типов: быстродействующего циркуляционного контура, возвращающегося к устройству, и быстродействующего обходного контура, ведущего к отходам.

Быстрый возврат к устройству

Быстроциркуляционный контур устройства возврата инструмента называется быстроциркуляционным контуром, который использует разницу давлений в технологической линии и соединяет трубопровод между верхним и нижним участками; проба отбирается из технологического процесса и возвращается в систему циркуляции технологического процесса; проба, необходимая анализатору, отбирается из контура вблизи точки анализатора (см. рис. 15-3).

Быстродействующие обходные цепи обычно используются в следующих ситуациях:

1. Когда сброс образца не представляет опасности для окружающей среды и не приводит к загрязнению.

2. Когда процесс возврата образца нереалистичен, например, газ после декомпрессии, пар после газификации сжиженного газа и т. д.

3. Если стоимость восстановления образца превышает его стоимость, процесс возврата образца становится нерентабельным.

4. Возврат образцов в процесс, который может привести к загрязнению или ухудшению качества, например, смешанных образцов, измеренных по нескольким путям потока и т. д.

Пример линии электропередачи

Трубы и фитинги

Трубы и фитинги, используемые для отбора проб трубопроводов для транспортировки образцов, должны соответствовать следующим требованиям:

Для прокладки образцов предпочтительно использовать бесшовные трубы из нержавеющей стали марки 316. Трубы должны быть подвергнуты отжигу. Преимущество:

Нержавеющая сталь марки 316 не вступает в реакцию с компонентами в тракте потока образца и обладает превосходной коррозионной стойкостью.

Результаты показывают, что внутренняя стенка бесшовной стальной трубы гладкая, адсорбция на образце незначительна, а степень устойчивости к давлению высокая.

Трубка соединена методом прессового соединения, обладает хорошими герметизирующими свойствами и малым мертвым объемом.

Труба, прошедшая термообработку, обладает высокой гибкостью, что удобно для гибочных работ и прессового соединения.

Соединение труб должно осуществляться методом прессового соединения, следует использовать прессовое соединение с двойной гильзой, а материал и характеристики фитингов (соединителей и клапанов) должны совпадать с материалом и характеристиками труб и соответствовать им.

Избегайте использования неметаллических труб и фитингов, если их физические и химические свойства не предоставляют явных преимуществ и не разрешены пользователем.

Медные трубки и фитинги могут использоваться только в пневматических и тепловых системах, а не для передачи образцов.

Определение диаметра трубы

Поскольку скорость потока в системе отбора проб очень мала по сравнению с технологическими параметрами процесса, из-за ограничений по времени задержки передачи диаметр трубы вишневого колодца может быть уменьшен. Диаметр трубы может быть определен на основе опыта.

Трубка диаметром 6 мм или 1/4 дюйма для отбора проб газа.

Образец жидкости представляет собой пробирку диаметром 10 мм или 3/8 дюйма.

Для быстрого циркуляционного контура или отбора загрязненных проб используются трубки диаметром 12 мм или 1/2 дюйма.

Определение толщины стенки

Пропускная способность трубы зависит от толщины стенки и ограничивается температурой. Требования к толщине стенки трубопровода в общем проектировании следующие:

∮3×0,7 или 1/8"×0,028

∮6×1.0 или 1/4"×0.035

∮10×1.0 или 3/8"×0.035

∮12×1,5 или 1/2"×0,049

Оборудование для душевых и моечных помещений

В следующих случаях образцы трубопроводов и компонентов должны быть оборудованы средствами для промывки:

1. Когда кинематическая вязкость образца превышает 500 сСт (1 сСт = 1 мм²/с) (при 38 °C)

2. Возможное затвердевание или кристаллизация образцов.

3. Коррозионные или токсичные образцы

4. Другие возможности для пользователей

В качестве промывочной среды может использоваться азот или пар, которые следует подавать со стороны потока, прилегающего к точке отбора проб, уделяя особое внимание промывке дополнительных независимых компонентов системы (например, параллельных двойных фильтров и т. д.).

Трубы и фитинги

Различия между трубой и трубкой

Трубы и трубки — это два типа трубок, различающихся диаметром, способами соединения, способами представления и областью применения.

1. Трубка — это трубка большого диаметра. Диаметр трубки составляет от 15 до 1500 мм (от 1/2 до 60 дюймов). Существуют также трубки меньшего или большего диаметра, но используемые в меньшем количестве. Трубка — это трубка малого диаметра, диаметр которой составляет от 1/8 до 1/2 дюйма (от 3 до 12 мм).

2. Трубы имеют три типа соединений: фланцевое, резьбовое и сварное. В большинстве случаев используется фланцевое соединение, а резьбовое соединение допускается при низком давлении. Однако, если стенка трубы очень тонкая, резьба на ней не допускается. После термической обработки используется способ соединения с помощью зажима, также известный как соединение под давлением.

3. Обозначение «труба» (Pipe tube) обозначает диаметр трубы с номинальным диаметром DN. Номинальный диаметр не равен внешнему или внутреннему диаметру трубы, который является общим номером, используемым для всех компонентов (включая трубы, фланцы, клапаны, соединения и т. д.) в трубопроводной системе. Трубы, фланцы, клапаны и соединения с одинаковым номинальным диаметром могут соединяться друг с другом независимо от того, одинаковы ли другие размеры (внешний диаметр, внутренний диаметр, толщина стенки и т. д.). Проще говоря, номинальный диаметр позволяет упростить и унифицировать соединение между трубами, поэтому в обозначении «труба» используется DN.

Обозначение «трубка» указывает на диаметр трубки с наружным диаметром (OD), например, «трубка с наружным диаметром 1/4 дюйма» означает трубку с наружным диаметром 1/4 дюйма. Поскольку трубка соединяется с помощью муфты, этот способ соединения зависит от наружного диаметра; трубки с одинаковым наружным диаметром и детали могут быть соединены муфтой, поэтому для обозначения диаметра трубки используется обозначение OD.

4. Толщина стенки трубы является стандартной. Обычно она выражается серийным номером толщины стенки (Sch.NO. — сокращенно номер графика), Sch.NO. также называется номером уровня давления, от Sch.No. до Sch.No.160. Трубы разного диаметра или из разных материалов имеют свои стандартные серии толщины стенки. Или Sch.No. Фактическая толщина стенки трубы одного и того же диаметра или материала может отличаться.

Толщина стенки трубки обозначается фактическим размером толщины (в дюймах или миллиметрах).

5. Труба широко используется как в технологических, так и в коммунальных инженерных сетях. Она применяется исключительно в измерительных трубопроводах контрольно-измерительных систем, пневматических сигнальных трубопроводах и трубопроводах для отбора проб в онлайн-анализаторах.

Типы, характеристики и соответствующие параметры обычных труб

Существует несколько распространенных типов труб: по материалу в основном используются нержавеющая сталь 316 и 304. По способу изготовления бывают два вида: бесшовные стальные трубы (горячекатаные перед холодной вытяжкой) и сварные стальные трубы (сваренные из полосовой стали). В системе дозирующих устройств используются два типа труб диаметром в дюйм: по внешнему диаметру и толщине стенки.

Наружный диаметр и толщина стенки широко используемых труб, максимально допустимое рабочее давление и коэффициенты их температурной деградации приведены в таблицах 15-1–15-5.

Таблица 15-1. Технические характеристики и максимально допустимое рабочее давление (бар) обычных труб, изготовленных из рисовой соломы (материал 316SS или 6Mo).

Примечание: 1. Рабочее давление системы ASTM A-269, измеренное в таблице, имеет коэффициент запаса прочности 4:1 [коэффициент запаса прочности = давление расширения (разрыва) : рабочее давление].

2. Рабочее давление, указанное в таблице, эффективно в диапазоне температур трубки от -20 до +100°C. При повышении температуры коэффициент температурной деградации следует умножить. См. таблицу 15-2.

Таблица 15-2. Коэффициент температурной деградации трубчатого расходомера.

ПРИМЕЧАНИЕ: Например, бесшовная труба из нержавеющей стали 316SS с наружным диаметром 12 мм и толщиной стенки 1,00 мм имеет рабочее давление 245 бар при комнатной температуре (см. Таблицу 15-1). При работе при температуре 800°F (427°C) с коэффициентом температурной деградации 0,80 (см. Таблицу 15-2) максимально допустимое рабочее давление при этой температуре составляет 245 бар × 0,80 = 196 бар.

Таблица 15-3. Общие технические характеристики труб диаметром в дюйм. Максимально допустимое рабочее давление (psi, фунты/дюйм²) (бесшовные стальные трубы 316 или 304).

Таблица 15-4. Технические характеристики и максимально допустимое рабочее давление (psi) для труб стандартного дюймового диаметра (сварные стальные трубы 316 или 304).

ПРИМЕЧАНИЕ: 1. Данные в таблицах 15-3 и 15-4 соответствуют стандартам ASME/ANSI B31.3 «Трубопроводы химических заводов и нефтеперерабатывающих предприятий» (версия 1987 г.).

2. Значения рабочего давления — это значения давления при температуре окружающей среды (72°F или 22°C), а коэффициенты температурной деградации приведены в таблице 15-5.

3. Коэффициент запаса прочности по давлению составляет 4:1.

4. Перевод единиц измерения: lin = 25,4 мм, 1 psi = 6,89 кПа ≈ 0,07 бар.

Таблица 15-5. Коэффициент температурной деградации дюймовой трубы.

Примечание: Например, бесшовная труба из нержавеющей стали 316SS с наружным диаметром 1/2 дюйма и толщиной стенки 0,049 дюйма (примерно 12,7 мм наружный диаметр x 1,25 мм толщина стенки) имеет рабочее давление 3500 фунтов на квадратный дюйм (примерно 245 бар) при комнатной температуре. При температуре 800 °F (427 °C) коэффициент температурной деградации составляет 0,80, при которой максимально допустимое рабочее давление составляет 3500 фунтов на квадратный дюйм x 0,80 = 2800 фунтов на квадратный дюйм (примерно 196 бар).

Фитинги для труб

Для труб используется множество типов фитингов, но их можно кратко описать следующим образом.

Для соединения труб используется промежуточное соединение (муфта), или соединение, в котором обе стороны соединены муфтой. В основном встречаются следующие типы:

Прямой промежуточный соединитель

Трехсторонний средний соединительный тройник

Четырехсторонний промежуточный соединитель Union Cross

Согнутый средний сустав, соединительный локоть

(Изгиб на 90° и 45°)

Соединительная пластина для сквозного соединения, соединитель перегородки.

Изобретение используется для соединения труб различного диаметра, которое обычно называют соединительным элементом с большой головкой, а также промежуточным соединением.

Клеммный соединитель используется для соединения труб, счетчиков, вспомогательных устройств и т. д. Соединитель крепится к трубе с помощью зажимной муфты, так что соединитель соединяется со счетчиком, вспомогательным оборудованием и т. д., и является соединителем на конце трубы, поэтому соединитель называется клеммным соединителем. Существует только один из следующих вариантов:

Сквозной клеммный разъем

Трехконтактный клеммный соединитель Тройник

Изогнутый клеммный соединитель. Угловой соединитель.

Сквозное пластинчатое клеммное соединение, соединитель для перегородки.

Соединитель для манометра используется для соединения трубки и манометра, а также является клеммным соединителем. Существует два основных типа: Pass Connect и Pass Connect Te.

Другие элементы, такие как короткие фитинги (адаптеры), заглушки для труб (пробки), колпачки для труб (крышки) и т. д., не являются или являются ненужными.

Если соединение отсоединено, фитинг, используемый для крепления трубы, имеет два способа крепления.

Разъемное соединение

Соединение типа «втулка» используется для соединения трубы и соединительного элемента, которое обеспечивается и герметизируется за счет прижимной силы круглого кольца, поэтому такое соединение также называют напорным соединением. Круглое кольцо бывает двух типов (одинарное кольцо, с одинарной муфтой) и двойное кольцо (двойное кольцо, с двойной муфтой).

резьбовое соединение

Резьбовое соединение используется для соединения элементов, приборов, вспомогательного оборудования и т. д. Существует два вида обычной резьбы.

1. Коническая трубная резьба. Существуют два типа резьбы: NPT (угол зуба 60°) и BSPT (угол зуба 55°). Угол конуса составляет 1°47'. Чем плотнее конус, тем эффективнее его деформация, поэтому такую ​​резьбу также называют «резьбой трубы, герметизированной резьбой». На практике для предотвращения утечек обычно добавляют герметик, например, тефлоновую ленту, герметик для составных труб и т. д.

2. Цилиндрическая трубная резьба. Существуют прямые резьбы (угол 60°) и резьбы BSPT (угол 55°). Цилиндрическая трубная резьба без конуса — это прямая трубная резьба, она не обеспечивает герметизации, поэтому её также называют «нерезьбовой герметичной трубной резьбой». Для герметизации соединения используется прокладка.

Кроме того, резьба на внешней поверхности соединения называется положительной резьбой и обозначается буквой M (Mel); резьба на внутренней поверхности соединения называется внутренней резьбой и обозначается буквой F (File). Резьба, вращающаяся по часовой стрелке, называется правой резьбой, резьба, вращающаяся против часовой стрелки, называется левой резьбой; модель левой резьбы обозначается LH, правая резьба не обозначается.

В большинстве фитингов для труб используется коническая резьба NPT, в некоторых пневматических цилиндрах — левосторонняя резьба, а в других — правосторонняя.

В связи с разнообразием фитингов, используемых в трубах, и непоследовательностью методов моделирования и технических характеристик у производителей фитингов, данное руководство больше не содержит информации по этому вопросу. Фактически, в зависимости от размера, типа и способа соединения фитинга, его можно удобно подобрать по образцу изделия.

Трубное соединение типа муфты

Трубный фитинг — это фитинг для соединения труб (как видно из его английского названия). Соединение и герметизация осуществляются за счет прижимной силы круглого кольца, поэтому его также называют прижимным соединением. Существует два типа муфтовых фитингов: с одинарным и двойным обжимным кольцом. На рисунке 15-5 показана конструкция и принцип работы муфтового фитинга с двойным обжимным кольцом.

Рисунок 15.5. Конструкция и принцип работы трубного соединения с двойной гильзой.

Два зажима приводятся в движение и продвигаются к соединительному элементу под действием усилия, создаваемого вращением гайки по часовой стрелке; под взаимным выдавливающим действием конического отверстия корпуса, переднего и заднего зажимов коническая поверхность трубы сжимается в течение двух часов, а соединение и герметизация осуществляются за счет силы сжатия между двумя коническими поверхностями переднего и заднего зажимов и трубой.

При соединении с помощью муфтового фитинга следует учитывать следующие моменты:

1. Перед подключением трубка должна быть круглой, на конце трубки не должно быть заусенцев, а на поверхности – явных дефектов.

2. Вставьте трубку в соединитель, убедитесь, что трубка в обойме вставлена ​​на место, и затяните гайку вручную. Рекомендуется провести линию между шестигранником гайки и корпусом соединения в качестве базовой линии начальной точки вращения гайки.

3. Нет необходимости использовать тиски для зажима трубы в соединении, так как тиски оставят следы или царапины на трубе, даже придадут ей эллипсоидную форму, что легко может привести к протечке.

4. Используя гаечный ключ, затяните гайку по часовой стрелке. Для соединителей диаметром ≥1/4 дюйма (6 мм) необходимо повернуть их на 1 1/4 оборота; для соединителей диаметром <1/4 дюйма (6 мм) требуется повернуть на 3/4 оборота, как показано на рисунке 15-6.

5. Если необходимо отсоединить и снова подключить, запомните исходное положение затяжки и используйте гаечный ключ для отсоединения соединения. При сборке затяните гайку до исходного положения, затем осторожно затяните гаечный ключ до небольшого увеличения момента затяжки.

Теплопроводность пара

Обогрев трубопроводов и теплоизоляция

Обогрев трубопровода подразумевает использование паровых и электрических тепловых трубок для нагрева трубопровода с образцом с целью компенсации теплопотерь в процессе транспортировки и поддержания температуры образца в определенном диапазоне. Теплоизоляция относится к мерам по нанесению покрытия на внешнюю поверхность трубопровода с образцом для уменьшения теплоотдачи в окружающую среду или поглощения тепла из окружающей среды в процессе транспортировки; также это можно назвать мерами изоляции, призванными обеспечить защиту образцов от воздействия температуры окружающей среды в процессе транспортировки.

Для обеспечения сохранения фазового состояния и состава образца при изменении температуры в трубопроводе для транспортировки образцов часто требуется теплоизоляция или обогрев. Значительным источником изменения температуры в процессе транспортировки образцов является изменение погоды: Китай находится в континентальном муссонном поясе, и разница между экстремальными зимними и летними температурами часто превышает 60 °C. Кроме того, необходимо учитывать эффект нагрева от прямого солнечного излучения, а температура поверхности трубопровода для образцов летом под воздействием солнца может достигать 80–90 °C. Поэтому при проектировании трубопровода для транспортировки образцов следует учитывать влияние температуры окружающей среды на фазовое состояние и состав образца.

Газовый образец содержит легко конденсирующиеся компоненты, поэтому его необходимо транспортировать с подогревом, поддерживая температуру выше точки росы; жидкий образец содержит легко газифицирующиеся компоненты, поэтому его следует изолировать, поддерживая температуру ниже температуры испарения или давление выше давления пара. Образцы для анализа следовых количеств веществ (особенно следы воды и кислорода) необходимо транспортировать с подогревом, поскольку адсорбционный эффект стенок трубки усиливается с понижением температуры, а десорбционный эффект противоположен. Образцы, легко конденсирующиеся и кристаллизующиеся, также необходимо транспортировать с подогревом. Вкратце, в зависимости от условий и состава образца, а также изменения температуры окружающей среды, следует выбрать оптимальный способ изоляции и определить температуру изоляции.

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.