Örnekleme ve örnek aktarımı

Çevrimiçi analiz cihazının sensör elemanları proses boru hattına veya ekipmanına doğrudan monte edilmediğinde numune işleme sistemi gereklidir. Numune işleme sistemi, kaynak sıvısını bir veya daha fazla çevrimiçi analitik cihazın çıkış noktasıyla bağlayan bir sistemdir. İşlevi, analitik cihazın en kısa zaman gecikmesinde temsili bir numune alabilmesini sağlamaktır. Numunenin durumu (sıcaklık, basınç, akış hızı ve temizlik) analitik cihazın çalışma koşullarına uygun olmalıdır.

Numune işleme sistemi aşağıdaki temel işlevleri gerçekleştirebilir: numune alma, numune iletme, numune işleme, numune boşaltma. Bu temel işlevler aynı zamanda numune sisteminin ana bileşenleri ve sistem içindeki numunenin temel sürecidir.

Çevrimiçi analitik cihazın iyi kullanılıp kullanılamayacağı genellikle analiz cihazının kendisinde değil, numune işleme sisteminin eksiksizliği ve güvenilirliğinde yatmaktadır. Analiz cihazı karmaşık ve hassas olduğundan, analiz doğruluğu numunenin temsil edilebilirliği, gerçek zamanlı performansı ve fiziksel durumuyla sınırlıdır. Aslında, numune işleme sistemindeki sorunlar genellikle analizden daha fazlasını kapsar ve numune işleme sisteminin bakımı genellikle analiz cihazının kendisinden daha fazlasını gerektirir. Bu nedenle, numune işleme sisteminin rolüne önem vermeli, en azından onu analiz cihazıyla aynı konumda değerlendirmeliyiz.

Numune işleme sisteminin temel gereksinimleri şu şekilde özetlenebilir:

1. Analiz cihazı tarafından elde edilen numune, boru hattındaki veya ekipmandaki kaynak sıvının bileşimi ve içeriğiyle uyumludur.

2. Minimum sayıda örneklem

3. Kullanımı ve bakımı kolay

4. Uzun vadeli ve güvenilir iş

5. Sistem yapısı olabildiğince basittir.

6. Numune iletim gecikmesini azaltmak için hızlı devreler

Örnekleme ve örnekleme probu

Örnekleme noktalarının seçimi

Proses hattında analiz cihazının örnekleme noktasının konumunu seçerken aşağıdaki prensiplere uyulmalıdır. En iyi konum, her noktada bazı ödünler ve uzlaşmalar yapılarak belirlenebilir:

1. Numune alma noktaları, proses sıvısının özelliklerindeki ve bileşimindeki değişiklikleri yansıtabilecek hassas noktalarda bulunmalıdır.

2. Gereksiz proses gecikmelerini önlemek için numune alma noktası, proses kontrolü için en uygun konumda olmalıdır.

3. Numune alma noktası, mevcut proses basınç farkının hızlı bir sirkülasyon döngüsü oluşturduğu konumda olmalıdır.

4. Numune işleme bileşenlerinin sayısını en aza indirmek için, numune alma noktası, numune sıcaklığı, basıncı, temizliği, kuruluğu ve diğer koşullar açısından analiz cihazının gerektirdiği konuma mümkün olduğunca yakın seçilmelidir.

5. Numune alma noktasının konumu, yürüyen merdivenden veya sabit platformdan kolayca erişilebilir olmalıdır.

6. Çevrimiçi analiz cihazının örnekleme noktaları, laboratuvar analizinin örnekleme noktalarından ayrı olarak belirlenmelidir.

Genel olarak, çoğu gaz ve sıvı boru hattında iyi karışımın gerçekleştiği türbülanslı bölgelerden numune almanın, numunenin gerçekten temsili olmasını sağladığına inanılmaktadır. Çünkü bir gaz veya sıvı karışımı, türbülans olmadıkça kolayca tam olarak karışmaz. Numune alma noktası, bir veya daha fazla 90 derecelik virajdan hemen sonraki son virajın aşağı akış yönündeki bir konumda veya kısma elemanının aşağısındaki nispeten sakin bir konumda (kısma elemanına çok yakın olmayan bir konumda) seçilebilir.

Aşağıdakilerden mümkün olduğunca kaçının:

1. Oldukça uzun ve düz bir borunun akış yönünün aşağısından numune almayın, çünkü bu konumdaki sıvı akışı laminer olma eğilimindedir ve borunun kesitindeki konsantrasyon gradyanı, numunenin temsili olmayan bir bileşime sahip olmasına neden olur.

2. Kirliliğin mevcut olabileceği yerlerde veya gazların, buharların, sıvı hidrokarbonların, suyun, tozun ve kirin bulunabileceği durgun hacimlerde numune almaktan kaçının.

3. Boru duvarına doğrudan delme işlemi yapmayın. Numune doğrudan boru duvarından alınırsa, numunenin temsiliyetini garanti etmek mümkün olmaz; sıvının laminer veya türbülanslı halde olması durumunda bile, numunenin temsiliyetini garanti etmek zordur. İkincisi, boru hattının iç duvarının emme veya adsorpsiyonu hafıza etkisine neden olur; sıvının gerçek konsantrasyonu azaldığında, desorpsiyon meydana gelir ve numunenin bileşimi değişir. Özellikle eser miktardaki bileşenlerin (eser miktarda su, oksijen, karbonmonoksit, asetilen vb.) analizi için bu etki oldukça önemlidir. Bu nedenle, numune, yerleştirme tipi numune alma probu ile alınmalıdır.

Örnekleme probu tipinin seçimi

1. Toz içeriği 10 mg/m³'ten az olan gaz numuneleri ve temiz sıvı numuneleri için, düz geçişli (açık tip) bir örnekleme probu kullanılabilir. Düz geçişli örnekleme probu genellikle düzlem açısı 45° olan çubuk tipi bir probdur, açıklığı sıvı akış yönünde yerleştirilir ve probun etrafındaki parçacıklar atalet ayrımı prensibi kullanılarak sıvıdan ayrılır, ancak daha küçük parçacık boyutuna sahip parçacıklar ayrılamaz. Çevrimiçi analizde kullanılan örnekleme problarının çoğu bu tür problardır.

2. Sıvı numunesi az miktarda partikül madde, viskoz madde, polimer ve kristal içeriyorsa, tıkanmaya neden olması kolaydır ve basınç uygulanmadan takılabilir bir prob ile numune alınabilir. Prob ayrıca az miktarda kolayca tıkanabilen madde (yoğuşma, viskoz madde) içeren gaz numuneleri için de kullanılabilir.

Şekil 15-1'de gösterilen numune alma probu, kesintisiz, basınçla yerleştirilen ve çıkarılabilen, sökülebilir, prob tipi bir numune alma probudur ve işlem durdurulmadığı sürece numune alma tüpünü basınç yüklü tüpten çıkararak temizleme olanağı sağlar. Buluş, düz geçişli prob üzerine yerleştirilmiş bir sızdırmazlık bağlantısı ve bir sürgülü vana (veya küresel vana) içerir.

Şekil 15 - 1 Sökülebilir prob tipi örnekleme probu yapısı

Sızdırmazlık bağlantısının yapısı Şekil 15-2'de gösterilmiştir. Yapı iki parçaya ayrılabilir: birincisi, numune alma tüpünün sıkıştırma ve sabitleme parçasıdır ve sıkıştırma ve presleme yapısını benimser; ikincisi, sürgülü vananın flanşı ile bağlantı parçasıdır ve vidalı bağlantı modunu benimser ve iki parça arasında sızdırmazlık elemanı ile sızdırmazlık sağlanır. Montaj sırasında numune alma tüpünün oluk yönünün, flanş üzerindeki ok yönüyle (sıvı akış yönü) hizalanmasına dikkat edin. Takma işlemini kolaylaştırmak ve güvenliği sağlamak için, numune alma tüpünün ön ucuna bir çıkıntı kaynaklanmıştır; bu, çekme işlemi sırasında tüpteki basınç nedeniyle numune alma tüpünün dışarı fırlamasını ve böylece bir güvenlik kazasına neden olmasını önler; çıkıntı kör flanş diskinin ucuna ulaştığında, sürgülü vana kapatılabilir, ardından sızdırmazlık bağlantısı döndürülerek numune alma tüpü çıkarılır.

Toz içeriği daha yüksek olan (>10 mg/m³) gaz numuneleri için, numune alma işleminde filtreli bir prob kullanılabilir.

Şekil 15-2 Sızdırmazlık derzinin yapısı

Sözde filtre tipi numune alma probu, numune sıcaklığına göre sinterlenmiş metal veya seramik (<800°C), silisyum karbür (>800°C) ve korundum Al2O3 (>1000°C) gibi malzemelerden yapılmış filtre elemanlarına sahip bir probdur. Probun tasarımında, kendi kendini temizleme amacına ulaşmak için sıvı erozyonunun kullanımı dikkate alınmalıdır.

Prob başlığına (işlem borusunun içine) monte edilen filtreye dahili filtreli prob, probun kuyruğuna (işlem borusunun dışına) monte edilen filtreye ise harici filtreli prob denir. Dahili filtreli probun dezavantajı, filtrenin kolayca çıkarılıp temizlenememesi, sadece ters üfleme moduyla temizlenebilmesi ve filtre açıklığının çok küçük olmaması gerektiğidir; bu da tozun sık sık tıkanmasına neden olur. Prob, numunelerin birincil kaba filtrelemesi için uygundur. Harici filtreli prob yaygın olarak kullanılır ve prob, temizlik için filtreyi kolayca çıkarabilir. Baca gazı örneklemesi için filtre kullanıldığında, filtre bacanın dışında yerleştirildiği için, yüksek sıcaklıktaki baca gazındaki nem yoğunlaşmasının geçişi engellemesini önlemek amacıyla, filtre kısmı elektrikli ısıtma veya buharla ısıtma yöntemiyle ısıtılmalı ve örneklenen baca gazının sıcaklığı çiğ noktası sıcaklığının üzerinde tutulmalıdır. Prob, kazanların, ısıtma fırınlarının ve yakma fırınlarının baca gazı örneklemesinde yaygın olarak kullanılır.

Kirli sıvı numuneler için filtreli prob kullanılmamalıdır, çünkü ıslak kirin güçlü yapışma kuvveti vardır ve sıvının yıkanmasıyla kendi kendini temizleme amacına ulaşmak zordur. Genellikle, sıvıyı ve kiri uzaklaştırmak için daha büyük çaplı düz bir prob kullanılır.

Etilen kraking gazı, katalitik kraking rejenerasyon baca gazı, kükürt geri kazanım kuyruk gazı, kömür veya ağır petrol ve gaz, çimento döner fırın kuyruk gazı ve diğer karmaşık koşulların örneklenmesi için özel tasarlanmış bir örnekleme cihazı kullanılmalıdır.

Probun Özelliklerinin, Yerleştirme Uzunluğunun ve Yönünün Seçimi

316 paslanmaz çelik boru genellikle numune alma probu olarak kullanılır. Probun hacmi, boyutunu olabildiğince küçültmek için sınırlandırılmalıdır.

Probun teknik özellikleri aşağıdaki gibidir:

6 mm veya 1/4" dış çaplı tüp - gaz numuneleri için.

10 mm veya 3/8" dış çaplı tüp - sıvı numuneler için.

3 mm veya 1/8" dış çaplı tüp - Gazlaştırma ve taşıma için sıvı numuneler.

12 mm veya 1/2" dış çaplı boru - Hızlı sirkülasyon devreleri, yüksek toz içeriğine sahip gaz numuneleri ve kirli olarak adlandırılan sıvı numuneleri için kullanılır.

Probun uzunluğu esas olarak yerleştirme uzunluğuna bağlıdır. Numunenin temsiliyetini sağlamak için, yerleştirme uzunluğunun genellikle borunun iç çapının en az 1/3'ü olması gerektiği kabul edilir. EEMV'nin 138 numaralı standardı için önerilen yerleştirme uzunluğu şöyledir:

Minimum uzunluk: 30 mm.

Maksimum uzunluk: (0,56d+10) mm (d, borunun iç çapıdır).

Numune alma pozisyonu: Yatay boru: Gaz numune alımında, olası sıvı veya damlacıklardan kaçınmak için prob borunun üst kısmından yerleştirilmelidir; Sıvı numune alımında ise, borunun üst kısmında oluşabilecek buhar ve kabarcıklardan ve borunun alt kısmında oluşabilecek tortu ve kalıntılardan kaçınmak için prob borunun yan duvarından yerleştirilmelidir.

Dikey boru: Sıvı borunun yan duvarından içeri verildiğinde, akışkanın akışı anormal olduğunda gaz karışımını önlemek için sıvı boru kesitinden alttan üste doğru akar.

Probların tasarımı ve üretimi için dikkate alınması gerekenler

Aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir.

İnceleme şu şekilde değerlendirilmelidir:

1. Numune alma probu, flanşlı T şeklinde kısa bir boru bağlantısı ile sabitlenmelidir.

2. Kullanılan malzeme, T şeklinde bağlantı tertibatının bir parçası olarak dikkate alınır ve durdurma vanası tercihen sürgülü vana veya küresel vanadır. Numune yüksek basınçlı gaz olduğunda, çift izolasyonlu ek bir koruma önlemi olarak çift durdurma vanası sistemi düşünülebilir.

3. Numune alma durdurma vanası, prob düzeneğinin bir parçası olarak düşünülmeli ve durdurma vanası bir sürgülü vana veya küresel vana olmalıdır. Numune yüksek basınçlı gaz olduğunda, çift izolasyonlu ek bir koruma önlemi olarak çift durdurma vanası sistemi düşünülebilir.

4. Numune alma probunun, işlem sıvısında sağlam bir şekilde sabit kalmasını sağlayacak yeterli mekanik dayanıma sahip olması gerekir. Sıvı hızı yüksek ve akış kuvveti büyük olduğunda, prob ince ise, probu korumak için takviye borusu ile kılıflanabilir.

5. Probun konumu ve boru hattının akış yönü flanş üzerinde işaretlenmelidir.

6. Probun tasarımında, rezonans etkisi nedeniyle oluşabilecek kırılmaların önlenmesine dikkat edilmelidir.

örnek iletimi

Numune iletimi için temel gereksinimler:

1. İletim gecikme süresi 60 saniyeyi geçmemelidir; bu da analizör ile örnekleme noktası arasındaki mesafenin mümkün olduğunca kısa, iletim sisteminin hacminin mümkün olduğunca küçük ve örnekleme akış hızının mümkün olduğunca yüksek (1,5~35 m/s uygundur) olmasını gerektirir.

2. Analiz cihazının izin verdiği akış süresinden sonra 60 saniyeden fazla zaman geçmişse, hızlı döngü sistemi kullanılmalıdır.

3. İletim hattının analiz cihazına kadar tercihen düz olması ve minimum sayıda kıvrım ve köşe içermesi gerekir.

4. Ölü dal ve ölü hacim yok.

5. Yoğuşma içeren gaz numuneleri için, iletim hattı belirli bir eğimle aşağı doğru yönlendirilmelidir; en alçak nokta analiz cihazına yakın olmalı ve yoğuşma toplama tankı ile donatılmalıdır. Eğim kırılması 1:12'dir ve viskozitesi yüksek yoğuşma durumunda bu oran 1:5'e kadar artırılabilir.

6. Faz değişimi önlenir, yani iletim işlemi sırasında gaz numunesi tamamen gaz halinde, sıvı numunesi ise tamamen sıvı halde tutulur.

7. Numune alma hattı, aşırı sıcaklık değişimlerinin yaşandığı bölgelerden geçmekten kaçınmalıdır; aksi takdirde numune koşulları kontrolsüz bir şekilde değişebilir.

8. Numune iletim sisteminde sızıntı olmamalıdır; böylece numunelerin sızması veya ortam havasının kirlenmesi önlenir.

Hızlı devre, numune akışını hızlandırarak numune iletim gecikme süresini kısaltan bir boru hattıdır. Hızlı devre genellikle iki türden oluşur: cihaza geri dönen hızlı bir dolaşım devresi ve atık maddeye yol açan hızlı bir baypas devresi.

Cihaza hızlı geri dönüş

Alet geri dönüş cihazının hızlı sirkülasyon döngüsü, proses hattındaki basınç farkından yararlanan ve üst ve alt kısımlar arasında bir boru hattı bağlayan hızlı sirkülasyon döngüsü olarak adlandırılır; numune prosesten alınır ve proses sirkülasyon sistemine geri döndürülür; analiz cihazı tarafından ihtiyaç duyulan numune, analiz cihazına yakın bir noktadan döngüden alınır (Şekil 15-3'e bakınız).

Hızlı baypas devreleri genellikle aşağıdaki durumlarda kullanılır:

1. Numune deşarjı çevresel tehlikelere ve kirliliğe neden olmadığında.

2. Numunenin geri dönüş sürecinin gerçekçi olmadığı durumlarda, örneğin basınç düşürme sonrası gaz veya sıvı gazlaştırma sonrası buhar gibi.

3. Numunenin geri kazanım maliyeti değerinden yüksek olduğunda, numunenin iadesi ekonomik değildir.

4. Numunelerin kirlenmeye veya bozulmaya yol açabilecek bir işleme geri döndürülmesi, örneğin birden fazla akış yoluyla ölçülen karışık numuneler vb.

Örnek iletim hattı

Borular ve bağlantı parçaları

Numune iletim boru hatlarında kullanılan borular ve bağlantı parçaları aşağıdaki şartları karşılamalıdır:

Örnek iletim hattında 316 paslanmaz çelik dikişsiz boru tercih edilmelidir. Boru tavlanmalıdır. Avantajı şudur:

316 paslanmaz çelik, numune akış yolundaki bileşenlerle reaksiyona girmez ve mükemmel korozyon direncine sahiptir.

Sonuçlar, dikişsiz çelik borunun iç duvarının pürüzsüz olduğunu, numune üzerindeki adsorpsiyonun az olduğunu ve basınca dayanıklılık derecesinin yüksek olduğunu göstermektedir.

Boru, pres bağlantı yöntemiyle birleştirilmiştir ve iyi sızdırmazlık performansına ve düşük ölü hacme sahiptir.

Tavlama işlemine tabi tutulmuş boru yüksek esnekliğe sahiptir, bu da bükme konstrüksiyonu ve pres bağlantısı için uygundur.

Boru bağlantısı pres bağlantı yöntemiyle yapılmalı, çift kartlı manşon tipi pres bağlantı elemanı kullanılmalı, boru bağlantı parçalarının (eklemler ve vanalar) malzeme ve özellikleri boru ile aynı ve uyumlu olmalıdır.

Fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirgin bir avantajı olmadığı ve kullanıcı tarafından izin verilmediği sürece, metal olmayan boru ve bağlantı parçalarının kullanımından kaçının.

Bakır borular ve bağlantı parçaları yalnızca pnömatik ve ısı ile çalışan sistemlerde kullanılabilir, numune iletiminde kullanılamaz.

Boru Çapı Boyutunun Belirlenmesi

Numune sisteminin akış hızı, proses lojistiğine kıyasla çok düşük olduğundan ve iletim gecikme süresinin sınırlı olması nedeniyle, numune alma kuyusunun boru çapı küçültülebilir. Boru çapı, deneyime göre belirlenebilir.

Gaz numunesi için 6 mm veya 1/4" dış çaplı tüp.

Sıvı numunesi 10 mm veya 3/8" dış çaplı bir tüptedir.

Hızlı sirkülasyon döngüsü veya kirli numune için 12 mm veya 1/2" dış çaplı tüp kullanılır.

Duvar Kalınlığının Belirlenmesi

Borunun basınç kapasitesi duvar kalınlığıyla ilişkilidir ve sıcaklıkla sınırlıdır. Genel mühendislik tasarımında örnek boru hattı duvarının kalınlığına ilişkin gereksinimler şunlardır:

∮3×0.7 veya 1/8"×0.028

∮6×1.0 veya 1/4"×0.035

∮10×1.0 veya 3/8"×0.035

∮12×1,5 veya 1/2"×0,049

yıkama tesisleri için ekipmanlar

Aşağıdaki durumlarda, numune boru hatları ve bileşenleri yıkama tesisleriyle donatılmalıdır:

1. Numunenin kinematik viskozitesi 500 cSt'den (1 cSt = 1 mm²/s) yüksek olduğunda (38 °C'de)

2. Numunelerin katılaşması veya kristalleşmesi olasılığı

3. Aşındırıcı veya zehirli numuneler

4. Kullanıcılar için diğer durumlar

Yıkama ortamı olarak azot veya buhar kullanılabilir ve bu sıvı, özellikle sistemin ek bağımsız bileşenlerinin (örneğin, paralel çift filtreler vb.) yıkanmasına dikkat edilerek, numune alma noktasına bitişik aşağı akış yönünden verilmelidir.

Boru ve bağlantı parçası

Boru ve Tüp Arasındaki Farklar

Boru ve tüp, farklı çaplara, bağlantı yöntemlerine, gösterim biçimlerine ve uygulama alanlarına sahip iki farklı tüp türüdür.

1. Boru, geniş çaplı bir borudur. Boru çapı 15 ila 1500 mm (1/2 ila 60 inç) arasındadır. Bu aralığın altında veya üstünde çapa sahip boru türleri de vardır, ancak kullanımı azdır. Tüp ise çapı 1/8 ila 1/2 inç (3 ila 12 mm) arasında olan küçük çaplı bir borudur.

2. Borunun üç tür bağlantı şekli vardır: flanş bağlantısı, dişli bağlantı ve kaynak bağlantısı. Çoğu durumda flanş bağlantısı kullanılır ve düşük basınçta dişli bağlantıya izin verilir. Bununla birlikte, boru duvarı çok ince olduğundan, üzerine diş açılmasına izin verilmez; tavlama işleminden sonra, basınç bağlantısı olarak da bilinen kelepçe bağlantı yöntemi kullanılır.

3. Boru, nominal çapı DN olan borunun çap spesifikasyonunu temsil eder. Nominal çap, borunun dış çapına veya iç çapına eşit değildir; boru sistemindeki tüm bileşenler (borular, flanşlar, vanalar, bağlantı elemanları vb.) için yaygın olarak kullanılan bir boyut numarasıdır ve aynı nominal çapa sahip borular, flanşlar, vanalar ve bağlantı elemanları, diğer boyutları (dış çap, iç çap, duvar kalınlığı vb.) aynı olup olmamasına bakılmaksızın birbirine bağlanabilir. Basitçe söylemek gerekirse, nominal çap, boru ile boru arasındaki bağlantıyı basitleştirmeye ve birleştirmeye olanak tanır; bu nedenle Boru, boru çapını temsil etmek için DN kullanır.

"Tube tube" ifadesi, dış çapı OD olan bir borunun çap spesifikasyonunu temsil eder; örneğin, dış çapı 1/4 inç olan bir boru için "1/4in OD Tube" ifadesi kullanılır. Boru, manşon yoluyla bağlandığı için, bu bağlantı yöntemi dış çapla ilgilidir; aynı dış çapa sahip boru ve boru parçası manşonla bağlanabilir, bu nedenle boru çapını ifade etmek için OD kullanılır.

4. Boru tüpünün duvar kalınlığı standarttır. Genellikle duvar kalınlığının seri numarası (Sch.NO.—kısaca Program Numarası) ile ifade edilir. Sch.No., basınç seviyesi numarası olarak da adlandırılır ve Sch.No.5'ten Sch.No.160'a kadar uzanır. Farklı çap veya malzemelerdeki boruların kendi standart duvar kalınlığı serileri vardır. Veya, Sch.No., aynı çap veya malzemeye sahip bir borunun gerçek duvar kalınlığından farklı olabilir.

Tüpün duvar kalınlığı, gerçek kalınlık ölçüsüyle (inç veya mm cinsinden) ifade edilir.

5. Boru yaygın olarak kullanılmaktadır ve hem proses borularında hem de kamu mühendisliği borularında kullanılır. Tüp ise yalnızca enstrüman sisteminin ölçüm boru hattında, pnömatik sinyal boru hattında ve çevrimiçi analiz cihazının numunesinde kullanılır.

Yaygın kullanılan boruların türleri, özellikleri ve ilgili parametreleri

Yaygın olarak kullanılan çeşitli boru türleri vardır: Malzemeye göre, başlıca 316 paslanmaz çelik ve 304 paslanmaz çelik bulunur. Şekillendirme işlemine göre ise, dikişsiz çelik borular (sıcak haddelemeden sonra soğuk çekme) ve kaynaklı çelik borular (şerit çelikten kaynaklama) olmak üzere iki türü vardır. Ölçüm ünitesi sisteminde ise dış çap ve duvar kalınlığına göre iki tür inç boru ve metre boru bulunur.

Tablo 15-1 ila 15-5'te yaygın olarak kullanılan boruların dış çapı ve duvar kalınlığı, izin verilen maksimum çalışma basıncı ve sıcaklık bozulma katsayıları gösterilmiştir.

Tablo 15-1 Yaygın pirinçten yapılmış tüplerin (malzeme 316SS veya 6Mo) özellikleri ve izin verilen maksimum çalışma basıncı (bar)

Not: 1. Tabloda ölçülen ASTM A-269 çalışma basıncı sisteminde güvenlik faktörü 4:1'dir [güvenlik faktörü = genleşme (yırtılma) basıncı: Çalışma basıncı]

2. Tablodaki çalışma basıncı, borunun -20 ila +100°C sıcaklık aralığında geçerlidir. Sıcaklık artarsa, sıcaklık bozulma katsayısı çarpılmalıdır. Tablo 15-2'ye bakınız.

Tablo 15-2 Tüp metre sıcaklık bozulma katsayısı

NOT: Örneğin, dış çapı 12 mm ve duvar kalınlığı 1,00 mm olan dikişsiz 316SS borunun oda sıcaklığında çalışma basıncı 245 bar'dır (bkz. Tablo 15-1). 800°F (427°C) sıcaklıkta ve 0,80'lik bir sıcaklık bozulma faktörüyle çalıştırıldığında (bkz. Tablo 15-2), bu sıcaklıkta izin verilen maksimum çalışma basıncı 245 bar × 0,80 = 196 bar'dır.

Tablo 15-3 Yaygın İnç Boru Özellikleri Maksimum İzin Verilen Çalışma Basıncı (psi, lbs/in2) (316 veya 304 dikişsiz çelik boru)

Tablo 15-4 Yaygın İnç Borular (316 veya 304 Kaynaklı Çelik Borular) için Özellikler ve İzin Verilen Maksimum Çalışma Basıncı (psi)

NOT: 1. Tablo 15-3 ve 15-4'teki veriler, ASME/ANSI B31.3 Kimyasal tesis ve rafineri boru tesisatı standartlarına (1987 sürümü) uygundur.

2. Çalışma basıncı değerleri, ortam sıcaklığındaki (72°F veya 22°C) basınç değerleridir ve sıcaklık bozunma katsayıları Tablo 15-5'te gösterilmiştir.

3. Basınç emniyet faktörü 4:1'dir.

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

Tablo 15-5 inç borunun sıcaklık bozunma katsayısı

Not: Örneğin, 1/2" dış çap x 0,049 duvar kalınlığına (yaklaşık 12,7 mm dış çap x 1,25 mm duvar kalınlığı) sahip dikişsiz bir 316SS borunun oda sıcaklığında çalışma basıncı 3500 psi'dir (yaklaşık 245 bar). 800°F (427°C) sıcaklıkta çalıştırıldığında, sıcaklık bozulma katsayısı 0,80'dir; bu sıcaklıkta izin verilen maksimum çalışma basıncı 3500 psi x 0,80 = 2800 psi'dir (yaklaşık 196 bar).

Boru Bağlantı Parçaları

Boru bağlantılarında kullanılan birçok farklı bağlantı elemanı türü vardır, ancak bunlar genel olarak aşağıdaki gibi özetlenebilir.

Orta bağlantı (birleştirme), boru ile boru arasında veya her iki tarafı manşonla birbirine bağlanan bir bağlantı için kullanılır. Başlıca şu tipleri vardır:

Düz geçişli orta bağlantı elemanı

Üç yollu orta bağlantı Union Tee

Dört yollu ara bağlantı elemanı Birleştirme Çaprazı

Bükülmüş orta eklemli dirsek

(90° ve 45° büküm)

Plaka bağlantı elemanı, bölme duvarı birleşimi

Bu buluş, farklı boru çaplarına sahip boruları birbirine bağlamak için kullanılır ve genellikle büyük başlık olarak adlandırılır, aynı zamanda orta bağlantı elemanı olarak da bilinir.

Terminal konnektörü, boruların, sayaçların, yardımcı cihazların vb. bağlantısı için kullanılır. Konnektör, bir kelepçe manşonu vasıtasıyla boru hattına bağlanır, böylece konnektör sayaç, yardımcı ekipman vb. ile bağlanır ve boru hattının ucundaki bir konnektördür, bu nedenle konnektöre terminal konnektörü denir. Aşağıdakilerden yalnızca bir tanesi mevcuttur:

Geçiş terminali konektörü Konektör

Üç yollu terminal konektörü Konektör T

Bükülmüş terminal konektörü Konektör Dirseği

Plaka terminal bağlantısı Bölme Bağlantı Elemanı

Ölçüm cihazı bağlantı elemanı, boru ile ölçüm cihazı arasında bağlantı kurmak için kullanılır ve aynı zamanda bir terminal bağlantı elemanıdır. İki ana türü vardır: Pass Connect ve Pass Connect Te.

Kısa bağlantı parçaları (adaptör), boru tapaları (tıkaç), boru kapakları (kapak) vb. gibi diğerleri gereksiz veya lüzumsuz değildir.

Bağlantıdan ayrı düşerseniz, boru tarafından kullanılan bağlantı parçasının iki bağlantı modu vardır.

Soket bağlantısı

Manşon tipi bağlantı, dairesel halkanın baskı kuvvetiyle bağlantı kurulan ve sızdırmazlığı sağlanan boru ile bağlantı noktasının birleştirilmesi için kullanılır; bu nedenle manşon tipi bağlantıya basınçlı bağlantı da denir. Dairesel halkanın iki çeşidi vardır: tek halka (tek yüksük) ve çift halka (çift yüksük).

dişli bağlantı

Dişli bağlantı, eklemlerin, aletlerin, yardımcı ekipmanların vb. bağlantısı için kullanılır. Yaygın olarak kullanılan iki çeşit dişli bağlantı vardır.

1. Konik boru dişi: NPT (60° diş açısı) ve BSPT (55° diş açısı) olmak üzere iki tip diş vardır. Konik açısı 1°47'dir. Konik ne kadar sıkı olursa, deformasyonu o kadar iyi sızdırmazlık sağlar, bu nedenle "sızdırmazlık sağlayan boru dişi" olarak da adlandırılır. Pratik kullanımda, sızıntıyı önlemek için genellikle PTFE bant, kompozit boru sızdırmazlık maddesi vb. gibi sızdırmazlık maddesi eklenir.

2. Silindirik boru dişi. Düz dişler (60° açı) ve BSPT dişler (55° açı) olmak üzere iki türü vardır. Konik olmayan silindirik boru dişi, düz bir boru dişidir ve sızdırmazlık etkisi yoktur, bu nedenle "dişsiz sızdırmaz boru dişi" olarak da adlandırılır. Bağlantıyı sızdırmaz hale getirmek için conta (sızdırmazlık elemanı) kullanılır.

Ayrıca, bağlantının dış yüzeyindeki diş pozitif diş olarak adlandırılır ve M (Mel) ile etiketlenir; bağlantının iç yüzeyindeki diş ise dişi diş olarak adlandırılır ve F (File) ile etiketlenir. Saat yönünde dönen vida dişine sağ vida dişi, saat yönünün tersine dönen vida dişine ise sol vida dişi denir; sol vida dişinin modeli LH ile etiketlenir, sağ vida dişi ise etiketlenmez.

Boru bağlantı parçalarında kullanılan dişlerin çoğu NPT konik boru dişleridir, bazı hava silindirlerinde sol dişli, diğerlerinde ise sağ dişli dişler kullanılır.

Boru tesisatında kullanılan boru bağlantı parçalarının çeşitliliği ve boru bağlantı parçası üreticilerinin model ve spesifikasyon yöntemlerindeki tutarsızlık nedeniyle, bu kılavuz artık bu konuda bilgi vermemektedir. Aslında, bağlantı parçasının boyutuna, tipine ve bağlantı şekline göre, ürün örneğine göre uygun bağlantı parçası rahatlıkla seçilebilir.

Manşon tipi boru bağlantısı

Boru bağlantı parçası, boruları birbirine bağlamak için kullanılan bir bağlantı elemanıdır (İngilizce adından da anlaşılacağı gibi). Dairesel halkanın baskı kuvvetiyle bağlanır ve sızdırmaz hale getirilir, bu nedenle baskı bağlantısı olarak da adlandırılır. Manşonlu bağlantı parçasının iki türü vardır: Tek manşonlu ve çift manşonlu. Şekil 15-5, çift manşonlu bağlantı parçasının yapısını ve çalışma prensibini göstermektedir.

Şekil 15.5 Çift Kartlı Manşonlu Boru Bağlantısının Yapısı ve Çalışma Prensibi

İki kelepçe, somunun saat yönünde dönmesiyle oluşan itme kuvvetiyle bağlantı gövdesine doğru ilerler; gövdenin konik ağzının karşılıklı ekstrüzyon etkisi altında, ön kelepçe ve arka kelepçe ile borunun konik yüzeyi iki saat boyunca bastırılır ve ön kelepçe ile arka kelepçenin iki konik yüzeyi ile boru arasındaki baskı kuvvetiyle bağlantı ve sızdırmazlık sağlanır.

Manşon bağlantısı yapılırken aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir:

1. Bağlantıdan önce borunun yuvarlak olması, boru ucunda çapak olmaması ve yüzeyinde belirgin bir kusur bulunmaması gerekir.

2. Boruyu bağlantı parçasına yerleştirin ve kafes içindeki borunun yerine oturduğundan emin olduktan sonra somunu elle sıkın. Somun altıgeni ile bağlantı gövdesi arasında, somun dönüşünün başlangıç ​​noktası olarak bir çizgi çizmeniz önerilir.

3. Boruyu bağlantı yerine sıkıştırmak için mengene kullanmak gerekli değildir; mengene boruda iz veya çizik bırakabilir, hatta boruyu elips şekline getirebilir ki bu da sızıntıya yol açabilir.

4. Somunu saat yönünde sıkmak için anahtarı kullanın; ≥1/4 inç (6 mm) bağlantı noktası 1 1/4 tur, <1/4 inç (6 mm) bağlantı noktası ise Şekil 15-6'da gösterildiği gibi 3/4 tur döndürülmelidir.

5. Bağlantıyı kesip tekrar bağlamanız gerekirse, orijinal sıkma konumunu not edin ve bağlantıyı kesmek için anahtarı kullanın. Tekrar monte ederken, somunu orijinal konumuna kadar sıkın, ardından tork biraz artana kadar anahtarı yavaşça sıkın.

Buhar ısı iletimi

Isı izleme ve ısı yalıtımı

Isı izleme, numune boru hattını ısıtmak ve iletim sürecindeki ısı kaybını telafi etmek için buhar ısı borusu ve elektrikli ısı borusu kullanımını ifade eder; bu sayede numune sıcaklığı belirli bir aralıkta tutulur. Isı yalıtımı ise, iletim sürecinde çevredeki ortama ısı kaybını azaltmak veya çevredeki ortamdan ısıyı emmek amacıyla numune boru hattının dış yüzeyine uygulanan kaplama önlemlerini ifade eder; ayrıca, numunelerin iletim sürecinde çevredeki sıcaklıktan etkilenmemesini sağlamak için alınan izolasyon önlemleri olarak da tanımlanabilir.

Numune iletim hattında, numunenin faz durumunun ve bileşiminin sıcaklık değişiminden etkilenmemesi için genellikle ısı veya ısı yalıtımına ihtiyaç duyulur. Numune iletim sürecindeki önemli bir sıcaklık değişim kaynağı hava koşullarındaki değişimdir; Çin, kıtasal muson kuşağında yer aldığından, kış ve yaz aşırı sıcaklıkları arasındaki fark genellikle 60°C'nin üzerindedir. Ayrıca, doğrudan güneş ışınlarının ısıtma etkisi de dikkate alınmalıdır ve numune boru hattının yüzey sıcaklığı yaz aylarında güneş ışığına maruz kaldığında bazen 80~90°C'ye ulaşabilir. Bu nedenle, numune iletim hattının tasarımında ortam sıcaklığının numunenin faz durumu ve bileşimi üzerindeki etkisi göz önünde bulundurulmalıdır.

Gaz numunesi, kolayca yoğunlaşan bileşenler içerir ve sıcaklığı çiğlenme noktasının üzerinde tutmak için ısı ile birlikte taşınmalıdır; sıvı numunesi, kolayca gazlaşan bileşenler içerir ve sıvı numunesi, buharlaşma sıcaklığının altında yalıtılmalı veya basınç buhar basıncının üzerinde tutulmalıdır. İz analiz numuneleri (özellikle eser miktarda su ve eser miktarda oksijen), tüp duvarının adsorpsiyon etkisi sıcaklığın azalmasıyla artarken, desorpsiyon etkisi bunun tersi olduğundan, ısı ile birlikte taşınmalıdır. Kolayca yoğunlaşan ve kristalleşen numuneler de ısı transferiyle birlikte taşınmalıdır. Kısacası, numunenin koşullarına ve bileşimine göre, ortam sıcaklığındaki değişime göre, uygun yalıtım yöntemini seçin ve yalıtım sıcaklığını belirleyin.

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.