...также известный как точечный отбор проб, отбор проб в полевых условиях или просто отбор проб, включает в себя сбор проб рабочей среды в трубопроводе, резервуаре или системе. После этого собранная проба анализируется, чтобы помочь операторам проверить технологические условия, а также убедиться в соответствии продуктов местным нормативным актам относительно уровня выбросов и предъявляемым заказчиками требованиям.
Важно, чтобы отбор лабораторных проб проводился в соответствии с установленными рекомендациями и с помощью надежного оборудования. Неправильно проведенный отбор проб может изменить состав пробы и исказить результаты анализа, что негативно влияет на принятие решений. В данном документе мы подробно рассмотрим рекомендации по отбору лабораторных проб газообразной и жидкой рабочей среды, характеристики грамотно спроектированных и простых в эксплуатации систем отбора лабораторных проб, а также надежные способы достижения точности отбора проб.
Изготовление систем отбора лабораторных проб по спецификации заказчика обеспечивает безопасный и эффективный отбор проб в соответствии с конкретными потребностями вашего предприятия. Мы предлагаем стенды различной конфигурации и с дополнительными функциями.
Вводная информация об отборе лабораторных проб
Невооруженным взглядом не всегда легко понять, что происходит внутри промышленной жидкостной или газовой системы. По этой причине уже давно применяется отбор лабораторных проб, дающий операторам четкое представление о технологических условиях и рабочей среде системы.
Отбор лабораторных проб — это процесс, в рамках которого проба извлекается из жидкостной или газовой системы для проведения анализа в удаленной лаборатории. Пробоотборные стенды можно установить в любом месте предприятия, в том числе вблизи контейнеров для хранения, на длинных транспортировочных линиях, на технологических линиях, в месте выхода на факел и в других местах — везде, где нужно собирать пробы на анализ. И хотя потоковые анализаторы набирают все большую популярность благодаря возможности анализировать технологическую среду в режиме реального времени, у традиционных способов отбора лабораторных проб по-прежнему есть определенные преимущества.
Как правило, системы отбора лабораторных проб имеют следующие преимущества:
большая экономичность, чем у потоковых анализаторов;
простота монтажа и техобслуживания в сравнении с анализаторами, которые необходимо помещать в шелтеры;
простота монтажа вблизи технологических линий;
возможность проведения анализа всех проб в единой централизованной лаборатории;
возможность использования для проверки результатов поточных анализаторов.
При соблюдении рекомендаций система отбора лабораторных проб может дать вам четкое представление о реальных технологических условиях и предоставить нужную информацию для внесения корректировок в случае необходимости. Давайте рассмотрим, как обеспечить успешный отбор лабораторных проб на вашем предприятии.
Состояние
Отбор лабораторных проб
Поточный анализатор
Свободное пространство на предприятии ограничено.
Бюджет ограничен.
На производстве используются опасные материалы, и контакт с ними следует ограничить.
Жидкостные и газовые системы имеют большой размер, и пробы нужно брать из нескольких точек.
Чистота проб очень важна.
Задержки нужно свести к минимуму
Технологические условия меняются очень медленно.
Очень важно поддерживать температуру проб.
Атмосферные условия на месте эксплуатации переменчивы.
Отбираются пробы технологической среды с высоким содержанием твердых частиц.
Система отбора лабораторных проб и поточные анализаторы — два самых распространенных способа отслеживания технологических условий. Выбор способа зависит от ваших потребностей.
Рекомендации по отбору проб
В идеале проба должна точно отражать химический состав рабочей среды в вашей системе. Но поскольку отбор лабораторных проб — это ручной процесс, внешние факторы могут привести к искажению технологических условий в пробе.
Цель отбора лабораторных проб — свести вероятность этого к минимуму. Индивидуальные факторы зависят от степени уникальности ваших технологических условий и производства в целом, но для обеспечения репрезентативности проб, как правило, достаточно соблюдать несколько основных рекомендаций.
Пробоотборные зонды могут помочь с естественной фильтрацией проб для более точного анализа.
Точность анализа зависит от того, насколько отобранная проба отражает реальные технологические условия. Чтобы обеспечить точность, для начала нужно надлежащим образом извлечь пробу из технологической трубки или трубы.
В большинстве случаев рекомендуется использовать зонд с целью отбора проб из средней трети технологической линии. Пробоотборные зонды, как правило, изготавливаются из металла и вставляются в патрубок в точке подключения. Зонд погружается в технологическую среду, и ее проба попадает в трубку зонда, что позволяет ему выводить непрерывный поток для анализа.
Как показано на рисунке, зонд действует в качестве фильтра, помогающего исключить из отобранной пробы определенное количество твердых частиц, отложений и попавших капель жидкости. В зависимости от ваших
технологических условий и количества частиц в технологическом потоке фильтрующая способность зонда может значительно сократить ваши расходы благодаря продлению срока службы фильтра.
Фильтрующие свойства зонда являются результатом импульса частиц. Инерция удерживает частицы в технологическом потоке вместо резкого поворота в
трубку зонда. Разделение особенно эффективно, когда частицы тяжелее или плотнее технологической среды. Благодаря отбору проб из центра технологического потока и
фильтрации потенциальных загрязняющих веществ пробоотборный зонд помогает отбирать более репрезентативные пробы, чем при использовании патрубка без зонда.
Пробоотборные зонды не всегда идеально подходят для отбора лабораторных проб. Например, если ваш технологический поток не содержит твердых веществ, то фильтрующая способность зонда не принесет большой пользы. При ограниченном бюджете имеет смысл обойтись без пробоотборных зондов. Кроме того, в некоторых случаях фильтрация твердых и жидких веществ в пробе может негативно сказаться на ее репрезентативности.
Пробы должны быть своевременными
Для успешного отбора проб нужно понимать, когда была отобрана проба. Важно свести к минимуму время транспортировки пробы от технологической линии до контейнера, чтобы уменьшить влияние внешних факторов на пробу. Пробоотборный зонд может помочь и в этом. Благодаря отбору проб из центра технологической линии, где скорость потока
максимальна, зонд позволяет сократить время отклика. Высококачественные контейнеры помогут сохранить вашу пробу. Однако они не могут поддерживать точную температуру в течение длительного времени. Если для вас это важно, лучше использовать поточные анализаторы.
Сведите к минимуму промежуток времени с момента отбора пробы до ее попадания в надлежащий контейнер.
В целом, важно помнить, что одно из самых больших преимуществ поточного анализатора — возможность анализа проб в режиме реального времени, зачастую в течение минуты с момента отбора из основной технологической линии. Это полезно при работе с деликатной системной средой, которая может быстро изменить фазу или иным образом исказиться после отбора. При использовании системы отбора лабораторных проб промежуток между отбором пробы и ее анализом в лаборатории может занять намного больше времени. Если ваши технологические условия часто меняются, возможно, имеет смысл использовать поточный анализатор. Это позволит вам при необходимости быстро вносить изменения в технологический процесс на основании результатов поточного анализатора. Если скорость изменения технологической среды низкая и не требует экспресс-контроля, система отбора лабораторных проб подойдет идеально.
Пробы должны быть чистыми
Важно предотвратить загрязнение проб. Нежелательное загрязнение может привести к неточному или нерепрезентативному анализу в лаборатории. Продуманная конструкция пробоотборной системы поможет повысить чистоту проб. При проектировании системы следует соблюдать приведенные ниже рекомендации.
Избегайте тупиков.
Например, при проектировании места отбора проб важно избегать тупиков перед контейнером для проб. Тупик — это пространство, в котором могут застаиваться старые пробы. Он может возникать в тройниках, манометрах, индикаторах температуры и других зонах. Застоявшиеся пробы могут смешиваться с новыми, что негативно отразится на их точности.
Тупики непредсказуемы, но, как правило, чем больше соотношение длины к диаметру, тем больше с ними проблем. Снижение расхода в аналитической линии также повышает степень негативного воздействия тупика на вашу пробу. Поэтому лучше всего разместить тупик за пробоотборной бутылью или цилиндром, чтобы свести к минимуму риск загрязнения.
Обеспечьте надлежащую промывку.
Застойные зоны в транспортировочной линии и пробоотборной системе должны промываться перед отбором пробы. Регулярная промывка транспортировочной линии помогает поддерживать ее чистоту и снизить риск загрязнения пробы. Непрерывный поток также может сократить время промывки.
Обеспечьте эффективную продувку.
Полная продувка пробоотборного стенда после использования помогает уменьшить вероятность попадания остаточных веществ в следующую пробу. По этой причине важно, чтобы в пробоотборной системе была отдельная продувочная линия или достаточный расход для полной продувки старой пробы в дренажную или утилизационную систему. Кроме того, отраслевые стандарты рекомендуют проводить чистку и сушку пробоотборных цилиндров перед повторным использованием, чтобы снизить
вероятность наличия в них частиц из старой пробы.
На этом рисунке изображены распространенные тупики в пробоотборных системах.
Пробы должны храниться в надлежащем контейнере
Надлежащее хранение проб, в том числе правильный выбор контейнера и способов извлечения и транспортировки проб оператором, также имеют очень важное значение для успешного отбора проб.
Выбор контейнера для проб зависит от фазового состава и характера вашей пробы. Резкое изменение давления или температуры может повлиять на характер пробы и изменить ее состав. Важно учитывать следующие факторы.
При выборе типа контейнера для проб следует обратить особое внимание на летучесть среды. Как правило, пробы более летучей технологической среды с меньшим размером молекул следует хранить в цилиндрах.
При повышении температуры или снижении давления более легкие компоненты будут испаряться из жидкой пробы быстрее, чем более тяжелые.
При снижении температуры или повышении давления более тяжелые компоненты будут конденсироваться из газообразных проб быстрее, чем более легкие.
Подобные изменения фаз приводят к изменению состава пробы и делают ее нерепрезентативной. Важно по возможности хранить пробу в технологических условиях, и выбранный вами контейнер может помочь в этом.
Бутыли, как правило, сделанные из стекла и иногда из полиэтилена, лучше всего подходят для нелетучих жидкостей или жидкостей с максимальным давлением пара 14,7 фунтов на кв. дюйм в условиях окружающей среды. Бутыли не находятся под давлением и не должны использоваться для технологической среды, которую нужно хранить под определенным давлением во избежание изменения фазы. Тем не менее, бутыли более экономичны, что делает их привлекательным вариантом при отсутствии факторов, требующих использования цилиндра под давлением.
Цилиндры следует использовать для летучих жидких и газообразных проб. В них ваша проба может долго храниться под давлением, что помогает обеспечить ее репрезентативность в течение всего времени транспортировки цилиндра от точки отбора в лабораторию. Цилиндры также подходят для хранения токсичных проб, позволяя свести к минимуму контакт с ними и риски для сотрудников.
При использовании цилиндров важно, чтобы материалы, из которых они изготовлены, были совместимы с рабочей средой системы. Нержавеющая сталь 316 — хороший вариант для промышленных систем общего назначения, но для отбора особо агрессивных химических веществ могут потребоваться специальные сплавы.
Пробы должны транспортироваться надлежащим образом
Поскольку отбор лабораторных проб представляет собой ручной процесс, операторы должны следовать установленным рекомендациям при транспортировке проб из точки отбора в лабораторию. Как бы грамотно ни была спроектирована пробоотборная система, человеческий фактор все равно может привести к загрязнению пробы или, что еще хуже, к травме оператора.
Отбор жидкой пробы из источника высокого давления может привести к утечке и расплескиванию технологической среды. Это не только пустая трата ресурсов, но и серьезная угроза для безопасности технических специалистов. Кроме того, это может нарушать нормативные акты по защите окружающей среды.
Использование открытой бутыли для транспортировки жидкой пробы обратно в лабораторию не только вызывает риск утечки, но и неизбежно ведет к неточности пробы. Легкие компоненты пробы будут испаряться или фракционировать при превышении точки росы, если не поддерживать определенное давление и температуру. Технический специалист, переносящий открытую бутыль, также может вдыхать потенциально опасные пары.
Надлежащее обучение ваших операторов может дать им базовые знания. Установленным рекомендациям нужно следовать в каждой точке отбора проб.
На что обратить внимание при выборе пробоотборной системы
Отбор лабораторных проб — это высокоэффективный способ отслеживания технологических условий. Но поскольку человеческий фактор неизбежен, при выборе пробоотборных стендов и систем следует обратить внимание на особенности, которые помогут снизить риск, повысить удобство и обеспечить максимальную безопасность.
Несмотря на то что для вашей области применения требуются не все перечисленные ниже конструктивные особенности, они могут принести большую пользу там, где это уместно.
Высококачественные пробоотборные стенды помогут упростить процедуру отбора проб на вашем предприятии.
Проектирование в соответствии с вашими технологическими условиями
Поскольку при отборе проб газов и летучих жидкостей следует учитывать уникальные факторы, не характерные для отбора проб нелетучих жидкостей, лучше устанавливать системы, разработанные специально для таких техпроцессов.
Например, пробоотборная система с замкнутым контуром, которая отбирает технологическую среду и возвращает ее обратно в месте с более низким давлением (напр., перед насосом), используя разницу давлений для транспортировки среды через себя, идеально подойдет для отбора проб газов или летучих жидкостей. Пробы помещаются в прочные металлические цилиндры под давлением, предотвращающие их утечку и защищающие операторов.
Напротив, в областях применения, где нет риска фракционирования технологической жидкости при ее хранении в условиях атмосферного давления, пробоотборная система может разливать жидкость по бутылям, которые не находятся под давлением и оснащены крышкой с самогерметизирующейся мембраной.
Кроме того, грамотно спроектированные пробоотборные стенды более удобны в использовании, что снижает вероятность возникновения ошибок. Например стенд, предназначенный для отбора газообразных лабораторных проб, может обеспечить правильное положение цилиндра и его наполнение сверху вниз.
Клапанный узел с механическим приводом упрощает приведение в действие нескольких клапанов одновременно и делает работу системы более надежной.
Клапанные узлы с механическим приводом
Отбор проб, дренаж, промывка и продувка выполняются в системе отбора лабораторных проб с помощью ряда различных клапанов. Раньше для надлежащего отбора репрезентативных проб эти клапаны нужно было активировать независимо друг от друга.
В настоящее время предлагаются клапанные узлы с механическим приводом, приводящие в действие каждый клапан в правильной последовательности, что облегчает оператору управление маршрутом движения технологической среды по стенду и в контейнер. Такая конструктивная особенность позволяет снизить вероятность возникновения ошибок и перекрестного загрязнения проб за счет предотвращения неверной последовательности приведения клапанов в действие.
Система отбора лабораторных проб с непрерывным потоком поможет сократить время промывки и повысить точность проб.
Непрерывный поток
Пробоотборная система с непрерывным потоком позволяет сократить время промывки длинных транспортировочных линий. Кроме того, она помогает поддерживать технологические условия и обеспечить чистоту транспортировочных линий и их готовность к отбору проб. Постоянный поток также помогает предотвратить затвердевание вязких проб в транспортировочной линии.
Пробоотборные системы с постоянным объемом предотвращают переполнение пробоотборных бутылей за счет предварительного замера объема технологической среды перед наливанием в бутыль. Такая особенность помогает повысить уровень безопасности оператора и сократить объем отходов.
Прилагаемая документация
На некоторых пробоотборных стендах выгравирована пользовательская инструкция. Она помогает неопытным операторам выполнять отбор проб более уверенно. На пробоотборных стендах можно размещать документацию, в том числе чертежи, отчеты об испытаниях, перечни запчастей и другие документы, чтобы упростить обслуживание системы.
Коррозионная стойкость
Пробоотборные стенды регулярно контактируют с потенциально коррозионными жидкостями или газами и по этой причине должны быть изготовлены из коррозионностойких материалов. Изготовление соприкасающихся со средой компонентов из нержавеющей стали 316 может снизить вероятность возникновения коррозии во многих пробоотборных системах общего назначения. Изготовление не соприкасающихся со средой компонентов из нержавеющей стали 304 может повысить долговечность. Выбор надлежащего сочетания сплавов поможет обеспечить наилучшие характеристики и оптимизировать затраты.
Повысьте эффективность отбора лабораторных проб уже сегодня
Стандартизация пробоотборных стендов также может повысить эффективность вашей работы в целом. На предприятиях, особенно на крупных, есть много точек регулярного отбора лабораторных проб. Использование пробоотборных стендов стандартизированной конструкции во всех точках отбора проб поможет избежать путаницы и обеспечить единый техпроцесс на всем предприятии.
Хотите узнать больше о системах отбора лабораторных проб? Компания Swagelok предлагает изготовление систем отбора лабораторных проб и пробоотборных цилиндров по спецификации заказчика для безопасного и эффективного отбора проб в соответствии с конкретными потребностями вашего предприятия. Благодаря широкому ассортименту доступных конфигураций и передовым конструктивным особенностям у нас вы найдете идеальный пробоотборный стенд, который безопасен, интуитивно понятен, прост в техобслуживании и может быть приобретен с использованием одного кода заказа.
Кроме того, мы предлагаем целый ряд ресурсов, позволяющих отточить ваши навыки отбора лабораторных проб.
Прочтите больше об отборе лабораторных проб в информационном ресурсе Swagelok, в том числе о том, как оптимизировать процессы отбора лабораторных проб, решить распространенные проблемы и обеспечить успешный отбор проб
Посмотрите информативные и обучающие видеоролики об отборе лабораторных проб на нашем канале в YouTube
Узнайте больше о курсах обучения под руководством наших специалистов по отбору проб
