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4 Bereiche, die inspiziert werden sollten, wenn Zeitverzögerungen in einem Probeentnahmesystem gemessen werden

4 Bereiche, die inspiziert werden sollten, wenn Zeitverzögerungen in einem Probeentnahmesystem gemessen werden

25. Februar 2019 | Karim Mahraz, Product Manager

In einem Prozessanalysegerät-Probeentnahmesystem gibt es immer eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem Sie die Probe entnehmen und wann sie das Ergebnis ablesen.

Zeitverzögerung ist kumulativ und bezieht sich auf die gesamte Zeit, die eine Probe benötigt, um vom Anschluss in der Prozessleitung zum Prozessanalysegerät zu gelangen und analysiert zu werden. Die Zeitverzögerung kann länger sein als gedacht und wenn sie unterschätzt wird, kann sich das negativ auf die Prozesskontrolle auswirken. Wenn Sie annehmen, dass Ihre Zeitverzögerung eine Minute beträgt, tatsächlich aber bei zwei Stunden liegt, machen die Ergebnisse der Analyse keinen Sinn und sind nicht relevant. Diese Verzögerung sollte minimal gehalten werden werden und das Ziel liegt bei höchstens einer Minute zwischen dem Anschluss und dem Ablesen vom Analysegerät.

Man findet Ursachen für Zeitverzögerungen im gesamten analytischen Instrumentierungssystem. Hier sind vier Hauptbereiche, die untersucht werden sollten, damit Sie Zeitverzögerungen in Ihrem System reduzieren können:

  1. Verzögerung in der Sonde
  2. Verzögerung im Probentransport (einschließlich der Feldstation und der Transportleitungen)
  3. Verzögerung bei der Probenaufbereitung (einschließlich Stromumschaltung)
  4. Verzögerung im Analysegerät

zeitverzögerungen

1. Zeitverzögerung in der Sonde

Vermeiden Sie zu große Probensonden. Die Sonde muss lang genug sein, damit sie das mittlere Drittel des Prozessleitungsdurchmessers erreicht, wo der Durchfluss am schnellsten ist und die sauberste und repräsentativste Probe ergibt. Sie sollte nicht länger – oder breiter– als notwendig sein, denn je größer die Sonde ist, desto länger ist die Verzögerung.

Ein weiteres, damit verbundenes Problem, ist der Ort im Prozessrohr. Wenn Sie die Sonde in der Nähe eines Bereichs mit geringem Durchfluss des Prozessrohrs finden, müssen Sie länger auf eine Änderung in den Prozesschemikalien warten. Wenn zum Beispiel neue Moleküle in einen Behälter oder einen Tank mit großem Volumen eingebracht werden, entsteht ein „Mischvolumen“ und sowohl die neuen als auch die alten Moleküle sind am Ausgang vorzufinden, bis das Volumen vollkommen ausgespült wird. Zur Reduzierung der Zeitverzögerung sollte daher ein Anschluss nie stromabwärts von einem Mischvolumen angebracht werden. Der Anschluss zur Probenahme sollte immer stromaufwärts von diesen Prozessverzögerungen, wie Sammler, Behälter, Toträume und stehenden Leitungen angebracht werden.

2. Zeitverzögerung im Probentransport

  • Entfernte Probenanschlussstelle: Je weiter eine Probe zur Analyse transportiert werden muss, desto länger ist die Zeitverzögerung. Den Anschluss so nahe wie möglich am Analysegerät anbringen. Bei längeren Transportleitungen sollten Sie eine Schleife (Fast Loop) einsetzen, damit der Durchfluss beschleunigt wird und das Analysegerät mit eine aktuelleren Probe versorgt werden kann. 
  • Leitungslänge und -durchmesser: Je länger die Strecke ist, die eine Probe zurücklegen muss, und he größer das innere Volumen der Transportleitungen ist, desto größer ist die Zeitverzögerung. Zur Reduzierung dieser Verzögerung, die Leitungslänge berechnen und einstellen und dementsprechend auch den Durchmesser, um Genauigkeit sicherzustellen. 
  • Geringer Druck in einer Transportleitung für flüssige Proben: Für flüssige Proben, sollte die Anschlussstelle genügend Druck bereitstellen, um die Probe durch die Transportleitungen oder die Schleife (fast loop) ohne eine Pumpe zu fördern. Vermeiden Sie kostspielige zusätzliche Variablen, wie eine Pumpe, weil diese die Zeitverzögerung vergrößern. 
  • Geringer Druck in einer Transportleitung für Gasproben: Bei Gas gilt, dass je höher der Druck ist, desto langsamer ist die Fließgeschwindigkeit. Um den Durchfluss zu beschleunigen – und somit die Zeitverzögerung zu verkürzen – muss der Druck reduziert werden. Zum Beispiel halbiert sich die Verzögerung bei halbem Druck. 

3. Zeitverzögerung im Probenaufbereitungssystem

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  • Nicht ausgespülte T-Stücke, die Toträume schaffen: Ein Totraum ist ein nicht gespültes Seitenvolumen, das Molekülen gestattet, in das fließende Systemmediun ein- und auszudiffundieren. Ein T-Stück oder ein Kreuzstück in der analysierten Probe ist ein Totraum, wenn nicht alle Anschlüsse fließen. Häufige Toträume sind Anschlusspunkte für Druck- und Temperaturmessgeräte, Be- und Entlüftungsventile, Kalibrierungsventilblöcke und Labor-Probeentnahmepunkte. Sie müssen diese Bereiche spülen bevor Probenanalysen vorgenommen werden können, weil die  Spülzeit eine längere Verzögerung bedeutet. Die Verlagerung des Totraums (wie dem Manometer) ist manchmal die einfachste Lösung.  
  • Adsorption von Proben auf Rohrwänden und Filtern: Wenn eine Probe die Wand eines Rohrs oder eine andere feste Oberfläche berührt, bleiben ein paar Moleküle der Probe an dieser Oberfläche haften. Der Verlust von Molekülen kann in einer PPM-Analyse aufgrund von Adsorption (oder eine Zunahme aufgrund von Adsorption) signifikant sein. Der Verlust ist allerdings nur bei Gasproben statistisch signifikant. Bei einer flüssigen Probe wirkt sich Adsorption nur dann negativ aus, nur wenn sie weniger als 1 ppm messen. Bei Gasproben sollten Sie genügend Wartezeiten zwischen Umschaltquellen berücksichtigen, damit die vorherigen Gasmoleküle ausgespült werden können. 
  • Höhe der inneren Volumen von Bauteilen: Um eine repräsentative Probe – und genaue Analyseergebnisse –  zu erhalten, muss das gesamte Volumen jedes Geräts im Fließweg gespült werden. Wenn Sie ein Gerät mit einem großen Volumen haben, wie einen Filter oder einen Abscheider müssen Sie genügend Zeit zum gründlichen Spülen einräumen. Generell sollte das Gerät mit seinem dreifachen Volumen gespült werden. Minimieren Sie nach Möglichkeit diese Bauteile.

4. Zeitverzögerung im Analysegerät

  • Unterbrochene Reaktionszeit des Analysegeräts: Bestimmte Analysegeräte benötigen aufgrund von Prozessen im Analysegerät mehr Zeit für die Analyse als andere. Ein Kolorimeter muss zum Beispiel zuerst seine gemessene Farbe entwickeln bevor eine Analyse fertiggestellt wird, und ein Gaschromatograph muss seine gemessenen Teile vor der Analyse trennen.
  • Kontinuierliche Reaktionszeit des Analysegeräts: Einige Analysgeräte laufen kontinuierlich, aber auch sie liefern keine sofortigen Ergebnisse, es kommt immer zu einer Verzögerungszeit. 
  • Reaktionszeit für manuelle Systeme: Wenn der Probenanalyseprozess manuell bearbeitet wird, müssen unvermeidliche Verzögerungen berücksichtigt werden, die auftreten, bis ein Bediener notwendige Systemeinstellungen feststellt und diese vornimmt.

Erkennen Sie Ihre Verzögerungszeit, um eine genaue Systemreaktion zu ermöglichen

Es ist wichtig zu wissen, wie viel Zeit zwischen dem Zeitpunkt der Entnahme (die erste Entnahme aus der Prozessleitung) und dem Analysegerät (wenn Sie Ihre Analyseergebnisse erhalten) verstrichen ist. Eine falsche Annahme bezüglich dieser Zeitverzögerung bedeutet, dass Sie die Beziehung zwischen dem, was in der Prozessleitung ist, und dem Analyseergebnis nicht mehr länger verstehen. Wenn Sie die Elemente in Ihrem Probeentnahmesystem verstehen, die zu Zeitverzögerungen führen, wie in diesem Artikel erörtert wird (Sonde, Probentransport, Probenaufbereitung und Analysegerät) wissen Sie, wo die Zeitverzögerungen in Ihrem System auftreten und Sie können die Prozesskontrolle verbessern.

Verbessern Sie die Zeitverzögerung mit dem Training

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