Как использовать клапан регулирования давления, чтобы уменьшить задержку в системе анализа?

Измерение процесса происходит в реальном времени, но реакция анализатора не может быть в реальном времени. От порта отбора проб до анализа

В инструменте всегда есть задержка. К сожалению, эту задержку часто недооценивают или неправильно понимают.

В системе отбора проб для анализа задержка определяется как время, необходимое для доставки новой пробы в анализатор.

В чем причина задержки времени? Как сократить задержку?

Задержка в системе отбора проб является частой причиной неверных результатов в технологическом анализаторе. Измерение процесса происходит в реальном времени, а реакция анализатора — нет. Всегда существует задержка от порта отбора проб до анализатора. Как показано на рисунке ниже, могут возникать задержки в следующих частях системы аналитических приборов (ИИ): технологические трубопроводы, порты для отбора проб и зонды, полевые станции, конвейерные трубопроводы, системы регулировки проб, системы переключения потока и анализаторы.

Важно понимать, что задержка суммируется. Временная задержка включает в себя подачу жидкости из технологического трубопровода в анализатор.

Общее затраченное время, включая время, необходимое для окончательного анализа. Например, если газовому хроматографу для анализа пробы требуется пять минут, то к этим пяти минутам необходимо прибавить задержку системы регулировки пробы и системы переключения потока, а также задержку транспортирующего трубопровода, на- станция на объекте, порт отбора проб и зонд. Затем, на основе вышеуказанного времени, необходимо также добавить время, необходимое для перемещения от технологического устройства, где контролируется жидкость, до порта отбора проб. Это общее время, необходимое от контролируемого технологического устройства до расчетного анализатора.

К сожалению, эту задержку часто недооценивают, не принимают во внимание или понимают неправильно. Во многих случаях эксперты и технические специалисты по анализаторам часто упускают из виду эту задержку и сосредотачиваются на том, как сделать пробу подходящей для анализатора. Эксперты по анализаторам могут предположить, что измерения анализа проводятся в реальном времени. Однако системы отбора проб часто не соответствуют отраслевым стандартам по времени отклика в одну минуту, что создает широкие возможности для задержек. Даже при длительном цикле задержку следует минимизировать, насколько это возможно. Однако задержки, выходящие за рамки отраслевых стандартов, не обязательно могут привести к проблемам. Инженер-технолог должен определить приемлемую задержку, исходя из динамики процесса.

Когда задержка превышает ожидаемое время разработчика системы, это становится проблемой. Неточная оценка временной задержки или неправильные предположения могут привести к ухудшению управления процессом. Понимание причин задержки и умение рассчитывать или оценивать задержку в пределах разумного диапазона ошибок могут уменьшить задержку и улучшить общую отзывчивость системы.

Разумно расположите технологические конвейеры, порты отбора проб, быстродействующие схемы и конвейеры транспортировки для достижения эффективной реализации.

Чтобы уменьшить задержку, порт отбора проб обычно следует размещать рядом с анализатором, хотя это не всегда осуществимо. Отверстие для отбора проб должно быть расположено выше источников задержки, таких как бочки, резервуары, мертвые углы, застойные трубопроводы, избыточное оборудование и устаревшее оборудование (такое оборудование должно быть снято с производства для улучшения текучести). В некоторых случаях из-за ранее упомянутых факторов невозможно указать расположение отверстия для отбора проб рядом с технологическим анализатором. Если расстояние между отверстием для отбора проб и анализатором большое, рекомендуется использовать быстрый контур, чтобы повысить скорость подачи жидкости в анализатор. При правильном проектировании скорость потока в быстром контуре будет намного выше, чем скорость потока через трубопровод анализатора.

Уменьшите давление, чтобы уменьшить задержку

Для отбора проб газа можно использовать рабочие станции на месте для снижения давления в транспортирующем трубопроводе или быстродействующем контуре. При одном и том же расходе задержка в транспортирующем трубопроводе уменьшается пропорционально уменьшению абсолютного давления. При уменьшении давления вдвое задержка также уменьшается вдвое. Рабочее место на объекте должно располагаться как можно ближе к порту отбора проб. Чем раньше наступит время снижения артериального давления, тем лучше.

Для жидких проб не рекомендуется использовать регулируемые рабочие станции, устанавливаемые на месте. Жидкость следует держать под высоким давлением, чтобы избежать образования пузырьков. Если перед анализом жидкую пробу необходимо преобразовать в газ, на рабочей станции на месте можно использовать клапан регулирования давления испарения. Однако это приведет к значительной задержке. Когда жидкость превращается в газ, ее объем резко увеличивается. Скорость расширения зависит от молекулярной массы жидкости.

Как правило, измеренная скорость потока пара после клапана регулирования давления будет более чем в 300 раз превышать скорость потока жидкости перед клапаном регулирования давления испарения. Например, когда скорость потока пара составляет 500 см3/мин, скорость потока жидкости может быть ниже 2 см3/мин. Следовательно, жидкости требуется 25 минут, чтобы пройти через рукав длиной 10 футов и четверть дюйма. Для того, чтобы сократить этот период времени, необходимо уменьшить объем рукава перед клапаном регулирования давления. Например, при использовании рукава длиной всего одну восьмую дюйма жидкость может достичь клапана регулирования давления всего за 30 секунд. Однако это время должно также включать задержку внутри зонда. Чем тоньше зонд, тем быстрее отклик.

Другой способ добиться более быстрого отклика — установить клапан регулирования давления испарения как можно ближе к анализатору. Установите клапан регулирования давления после фильтра быстрого контура и используйте другой жидкостный контур для обеспечения положительного потока перед испарением клапана регулирования давления. Целью этой конструкции является максимально возможное сведение к минимуму количества жидкости, медленно попадающей в клапан регулирования давления.

Переключение потока пробы

Чтобы максимально избежать задержек, компонент переключения потока проб должен работать быстро и быстро промывать старые пробы, одновременно подавая новый поток в анализатор. В конструкции клапанов с двойным запором и двойным выпуском (DBB) в настоящее время используются традиционные компоненты или небольшая модульная конструкция, которая может обеспечить переключение потока пробы с небольшими мертвыми углами и отсутствие загрязнения поперечного потока, вызванного утечкой клапана.

Традиционный DBB имеет серийную конструкцию DBB, как показано на следующем рисунке. Серия DBB устраняет мертвые углы за счет использования второго запорного клапана вместо Т-образного соединителя.

Как использовать клапан регулирования давления для управления задержкой времени?
Клапан регулирования давления может контролировать давление, а давление в системе анализа тесно связано со временем. В газовой системе с регулируемым потоком чем ниже давление, тем короче задержка.

Любая основная часть системы аналитических приборов может испытывать задержки, включая технологические трубопроводы, порты для отбора проб и зонды, рабочие станции на месте, конвейеры транспортировки, системы регулировки проб, системы переключения потока проб и анализаторы. На следующем рисунке показан пример типичной системы отбора проб технологического анализатора.

Задержка суммируется. Задержка включает в себя общее время, необходимое жидкости для перемещения от контролируемого процесса к анализатору. Теперь мы сосредоточимся на важной роли, которую рабочие станции и клапаны регулирования давления играют в сокращении задержек.

Сделайте правильный выбор клапана регулирования давления, чтобы уменьшить задержку.

Клапан регулирования давления является важным инструментом для решения проблемы задержки в аналитических системах. Чем ниже давление в газовой системе, тем быстрее время срабатывания. Вообще говоря, чем раньше снизится давление в газовой системе, тем лучше. В случае испарения жидкости рассмотрите возможность использования быстрого жидкостного контура для поддержания потока жидкости перед клапаном регулирования давления испарения. Рабочие станции на объекте — это одно из мест в сложных аналитических системах, которые могут значительно снизить задержку, но методы измерения задержки всегда должны быть комплексными. Чтобы уменьшить латентность, необходимо тщательно изучить все возможные причины задержки в системе.