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Wie Sie die häufigsten Fehler im Umgang mit klassischen Probenahmesystemen für Flüssigkeiten und Gase vermeiden| Swagelok Blog

Vermeiden der häufigsten Fehler im Umgang mit klassichen Flüssigkeits- und Gas-Probeentnahmesystemen

24. April 2019 | Karim Mahraz, Swagelok Product Manager, Analytical Instrumentation

Die Konstruktion von Probenahmesystemen ist eine echte Herausforderung. Selbst kleinste Fehler können hier die Zuverlässigkeit Ihres Systembetriebs beeinflussen.Zahlreiche Fehler, die heute auftreten, haben in der Vergangenheit bereits die Konstrukteure des Systems geplagt.Es ist also an der Zeit zu verstehen, wie Sie Fehler im Umgang mit Probeentnahmesystemen für Gase und Flüssigkeiten vermeiden können.

Bessere Gasproben erhalten

Gase verhalten sich bei Druck- und Temperaturschwankungen unterschiedlich. Beide Szenarien können in einem Probenahmesystem auftreten.Diese Schwankungen können zu Kondensation oder Zeitverzögerungen führen — was wiederum Einfluss auf die Ergebnisse des Analysengeräts hat.Um diese Probleme zu vermeiden, ist es ratsam, den Druck einer Gasprobe so schnell wie möglich so stark wie möglich zu reduzieren.Durch die Reduzierung der Temperatur wird das Kondensationspotential der Probe minimiert, wenn das Gas durch das Probenahmesystem fließt.Die Reduzierung des Drucks reduziert wiederum den Wärmebedarf der nachgelagerten Leitungen .Der Druck der Gasprobe lässt sich über  Regler oder Durchflussregler, wie Nadelventilen, Öffnungen oder Kapillarrohren reduzieren.Auf der Hochdruckseite dieser Komponenten ist es wahrscheinlicher, dass es zu einer Kondensation kommt.

Bei der Entwicklung eines Gas-Probenentnahmesystems, muss Folgendes immer vermieden werden:

  • Transport eines Gases an seiner Taupunkttemperatur: Erreicht ein Gas seine Taupunkttemperatur, ist es gesättigt und bereit dazu, jeden Moment zu kondensieren.Reduzieren Sie den Druck oder die Wärme in der Leitung.In diesem Fall werden Sie wahrscheinlich mit dem Erhitzen der Leitung das beste Ergebnis erzielen. Denn, durch die Druckreduzierung allein kann nicht verhindert werden, dass das Gas zu einem späteren Zeitpunkt an anderer Stelle in der Leitung herunterkühlt und somit kondensiert.
  • Die Annahme, dass Isolierung eine Gastleitung warm hält: Isolierung kann helfen — allerdings führt jeglicher Druckabfall im System zu einer Reduzierung der Gastemperatur.Das Gas erreicht irgendwann seine Taupunkttemperatur und kondensiert.Verwenden Sie daher eine Begleitheizung, um ein gleichmäßiges Erhitzen über die gesamte Leitung hinweg sicherzustellen. 
  • Eine unerhitzte, einem Druckabfall vorgelagerte Leitung, wenn die nachgelagerte Leitung erhitzt wird: Bedenken Sie, dass die Temperatur der Gasprobe sinkt, sobald der Druck reduziert wird.Der daraus resultierende Temperaturunterschied ist in diesem Fall sogar noch höher und stellt somit ein noch höheres Kondensationsrisiko dar. 
  • Ein Regler mit einem Druckabfall von mehr als 20 bar, der nicht erhitzt wird: Wenn ein Gas auf einen drastischen Druckabfall stößt, kommt es auch zu eine starken Temperaturverlust, der so extrem sein kann, dass der Regler vereist.Das ist auf den Joule-Thomson effect zurückzuführen.Durch Erhitzen des Reglers und damit der danebenliegenden Schläuche und anderer Komponenten, können Sie diesen Effekt vermeiden..
  • Setzen Sie unbeheizte Rohre in einem klimatisierten Analysenhäuschen, wenn die Außenleitungen mit einer Begleitheizung beheizt werden: Der starke Temperaturabfall – von warm auf kalt– erhöht das unerwünschte Kondensationspotenzial und reduziert den Druck.Setzen Sie eine Begleitheizung für die Leitungen im Analysenhäuschen ein.

Bessere Flüssigkeitsproben erhalten

Wo Gasproben eine signifikante Druckreduzierung erfordern, benötigen flüssige Proben hingegen eine möglichst lange Druckerhöhung.Denn Flüssigkeiten verlieren an Druck, wenn sie durch lange Rohre oder Durchflussregler fließen.Höherer Druck in der Frontpartie hilft dabei, die Flüssigkeit bei höherem Druck weiter durch das System zu transportieren, womit potenziell die Erfordernis einer nachgelagerten Pumpe eliminiert wird und Zeitverzögerungen reduziert werden.

Bei der Konstruktion eines Flüssigkeits-Probenentnahmesystems, sollten Sie Folgendes unbedingt vermeiden:

  • Transport der Flüssigkeit auf Blasenpunkttemperatur: Die Blasenpunkttemperatur ist die Temperatur, bei der eine Flüssigkeit zu sieden beginnt. Besonders, wenn eine Flüssigkeit ein aufgelöstes Gas enthält, kommt es vor, dass diese viel niedriger ist, als erwartet.Versuchen Sie, den Druck im gesamten Analysegerät so hoch wie möglich zu halten.
  • Flüssigkeitsdruck an der Entnahmestelle verringern: Die Reduzierung des Flüssigkeitsdrucks an der Entnahmestelle kann zu einer erheblichen Zeitverzögerung, aber auch zur Notwendigkeit der Installation nachgelagerter Punpen führen.Denken Sie daran, dass Sie ausreichend Druck aufrecht erhalten sollten - von der Entnahmestelle über alle Zwischenbauteilen bis hin zum Analysegerät.
  • Die Installation eines Nadelventils vor dem Analysengerät oder dem Durchflussmesser: Der durch ein Nadelventil oder einen anderen Regler ausgelöste Druckabfall führt zu Dampfbläschen in der Flüssigkeit, die sich wiederum auf das Ergebnis des Analysengeräts auswirken.Der Druck sollte hoch und die Temperatur niedrig gehalten werden (dennoch nicht unter dem Pourpoint der Flüssigkeit), um die Bläschenbildung zu vermeiden.
  • Die Installation eines Nadelventils vor dem Verdampfer: Zeitverzögerung kommt an vielen Stellen des Flüssigkeits-Probeentnahmesystems vor. Am häufigsten allerdings am Eingang des Verdampfers.Es ist schwierig, innerhalb von 5 Minuten eine Antwort vom Analysegerät zu erhalten, wenn ein Verdampfer verwendet wird.Die Installation eines Nadelventils vor dem Verdampfer verlangsamt den Prozess sogar noch mehr.

Machen Sie sich fit für den Erfolg

Die Konstruktion eines Probeentnahmesystem ist ein heikles Unterfangen—denn kein System gleicht dem anderen.Diese Ratschläge helfen Ihnen dabei, bei der Probeentnahme erfolgreicher zu werden und dem nächsten Systementwickler, der mit Ihrer Konstruktion arbeitet, das Leben zu erleichtern.

Sie möchten Ihre Fähigkeiten in der Konstruktion von Probenahmesystemen weiter verbessern? Melden Sie sich für eine praxisnahe Schulung zu Probeentnahmesystemen an. Wir helfen Ihnen und Ihrem Team dabei, dass Sie in der Lage sind, effektive und präzise Systeme zu entwickeln.Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Ihr Swagelok Vertriebs- und Servicezentrum vor Ort.Besuchen Sie den Bereich Analytische Instrumentierung des Swagelok-Blogs, um weitere Tipps und Tricks zu Probeentnahmesystemen von Swagelok Technikern und Experten zu erfahren.

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