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测量取样系统延时需要检查的 4 个区域

测量取样系统延时需要检查的 4 个区域

测量取样系统延时需要检查的 4 个区域

2019 年 2 月 25 日 | 产品经理 Karim Mahraz

在工艺分析仪取样系统中,采集样品的时间点与获取读数的时间点之间始终存在延迟。

延时是累积的,包括样品从工艺管路中的取样口到获得结果的工艺分析仪所需的总时间。这段延时可能比想象的要长,并且被低估,导致工艺控制不良。如果您假设延时为一分钟,但实际上是两个小时,那么分析仪读数可能不再具有相关性或目的性。从取样口到获取分析仪读数的 常见目标是一分钟或更短时间。若您希望减少这段延时.

您会发现延时原因存在于整个分析仪器系统内。以下是要开始减少系统延时的四个主要区域: 

  1. 探头中的延时
  2. 样品传输中的延时(包括野外站和传输管路)
  3. 样品调整中的延时(包括流切换)
  4. 分析仪中的延时

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1. 探头中的延时

避免使用过大的取样探头。探头必须足够长,以使其能够伸到工艺管路直径的中间三分之一位置。这个位置的流速最快,能够提供最清洁、最具代表性的样品。探头的容积越大,延时就越严重,因此不应长于或宽于必要的范围。

另一个需要考虑的相关问题是工艺卡套管中的取样口位置。如果将探头放置在工艺卡套管的低流量段附近,则需要等待较长时间才能显示工艺化学品的任何变化。例如,进入大容积罐的新分子会产生“混合容积”,新旧分子在完全清洗容积前都出现在出口处。为降低延时,请勿将取样口放置在“混合容积”的下游。相反,请将取样口放置在这种工艺中的延时源上游,包括桶、罐、死角、滞流管路。

2. 样品输送中的延时

  • 远程样品取样口位置: 样品到达分析仪的距离越远,延时越长。取样口应尽可能靠近分析仪。对于较长的输送管路,请考虑使用快速回路来加速流动并为分析仪提供更新的样品。 
  • 管路长度和直径: 样品的移动距离越远以及输送管路的内部容积越大,延时越长。为减少此类延时,请相应地计算并调整管路长度和直径,以确保准确性。 
  • 液体样品输送管路中压力较低: 对于液体样品,取样口位置应提供足够的压力以使样品能够在不使用泵的情况下流过输送管路或快速回路。避免增加昂贵的额外可变物(例如泵),因为它们会增加延时。
  • 气体样品输送管路中压力较高: 对于气体,压力越高,流速越低。为加快流速从而降低延时,可降低压力。例如,压力降低一半时,延时将缩短一半。 

3. 样品调整系统中的延时

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  • 非洁净的三通接头导致死角: 死角是非洁净的允许分子扩散进出流动的系统介质的侧面容积。除非所有的接口都在流动,否则分析的样品管路中的任何三通或四通都是死角。常见的死角包括压力和温度计的连接点、排放与清洗阀、校准阀组和实验室采样点。在进行样品分析之前,您需要冲洗这些区域,而此冲洗会造成延时。重新定位死角(如仪表),有时是最简单的解决方案。 
  • 管壁和过滤器上样品的吸附: 当样品接触到管壁或其他任何固体表面时,其中一些分子会粘附在表面上。在进行百万分率 (ppm) 分析时,由于吸附(或从解吸中获得的)导致的分子损失可能很显著。然而,对于气体样品而言,损失仅具有统计显着性。当测量值低于 1 ppm 时,只需担忧液体样品的吸附。对于气体样品,在切换源之间安排足够的等待时间以允许清除先前的气体分子。 
  • 高内部元件容积: 为确保获取具有代表性的样品并获得准确的分析仪读数 - 必须冲洗流道中每件设备的整个容积。如拥有过滤器等大容积设备,请留出足够的时间彻底冲洗。一般建议用三倍的设备容积进行冲洗。尽可能最大程度地减小这些元件的大小。

4. 分析仪中的延时

  • 不连续的分析仪响应时间: 由于在分析仪内发生的过程,某些分析仪比其它分析仪需要更多的时间进行分析。例如,色度计在完成分析之前需要显影其测得的颜色,气相色谱仪在分析之前需要分离其测得的组分。
  • 连续的分析仪响应时间: 某些分析仪连续运行,但即使这些分析仪也无法给出即时结果,所以始终存在一定的延迟。 
  • 手动系统操作员响应时间: 当手动管理样品分析流程时,请务必提醒操作员注意并响应系统调整之前发生的不可避免延时。

了解延时以实现准确的系统响应

确认取样口从工艺管路中取样到样品到达分析仪再到收到结果之间经过多少时间是非常重要的。对于这一延时的错误假设,意味着您不理解工艺管路与分析结果之间的关系。理解本文(探头、样品输送、样品调整和分析仪)讨论的易受延迟影响的取样系统要素,可以得出关于系统中何处发生延时以及如何改善整体工艺控制的结论。

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