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避免典型的液体和气体取样系统错误

 采样系统设计工程师

避免典型的液体和气体取样系统错误

2019年4月24日 | 世伟洛克分析仪器产品经理 Karim Mahraz

取样系统设计是一个非常棘手的过程;任何小过失都可能导致系统运行不可靠。今天发生的许多错误在过去同样困扰着设计人员。现在是学习如何避免与液体和气体取样系统错误的时候了。

获取更好的气体样品

气体会因压力和温度波动而表现出不同行为 – 这两种情况都可能发生在取样系统中。这些波动可能导致冷凝或延时,从而影响分析仪结果。为避免这些问题,请尽可能快速大幅度地降低气体样品的压力。这样做会降低样品的温度,从而有助于在气体流过取样系统时将凝结可能性降至最低。降低压力还可以最大限度地减少管路的加热需求。您可以在调压阀和限流器上降低气体样品压力,例如针阀、节流孔或毛细管。在这些元件的高压侧更可能发生冷凝。

在设计气体取样系统时, 切勿:

  • 在其露点温度下输送气体: 露点温度下的气体会达到饱和状态,因此可能随时凝结。降低压力或加热管路。您可能顺利加热了管路;但如果气体在某条管路的某处冷却,则压降可能无法阻止进一步的冷凝。
  • 假设保温层可保持气体管路温度: 保温层可以提供帮助,但系统内的任何压降都会降低气体温度。最终,气体可能达到其露点温度并冷凝。因此,必要时应使用伴热来确保沿管路的均匀加热。
  • 如果加热下游侧,则存在未加热的压降管路上游: 请记住,气体样品温度会在压降点降低。在这种情况下,由此产生的温差甚至更高,这也意味着更大的凝结可能性。
  • 未能加热压降超过 20 bar 的调压阀: 当气体遇到剧烈的压力损失时,也会经历剧烈的温度损失 - 以至于调压阀可能会结冰。 这是由 汤姆逊效应造成的。 通过加热调压阀,可能还包括相邻的卡套管和其他元件,您可以抑制此效应。 
  • 外部管路受到伴热时,流过空调棚中未加热的卡套管: 从热到冷的快速温度下降将导致有害的冷凝可能性以及压力降低。继续在棚中的管路上进行伴热。

获取更好的液体样品

一方面,气体样品需要显著降低压力,而另一方面,液体样品则需要尽可能长时间地增加压力。这是因为液体在流过长卡套管或流量限制器时压力会降低。前端上的较高压力将有助于在更大的压力下使液体进一步流过系统,从而可能消除对下游泵的任何需求并有助于减少延时。

在设计液体取样系统时, 切勿:

  • 在其泡点温度下输送液体: 泡点温度是液体的初沸点,并且可远低于预期温度,尤其在液体中含有溶解气体的情况下更是如此。尽量将通过分析仪的全程压力保持在尽可能高的水平。
  • 在取样口处降低液体压力: 在取样点处降低液体压力可能导致显著的延时,也就是说,需要在下游安装泵。请记住,从取样口到任何中间元件再到分析仪,您应该在全程保持足够的压力。
  • 在分析仪或流量计之前安装针阀: 由针阀或其他限制装置引起的压降可能会将汽泡释放到液体流中,因此会干扰分析仪的结果。您应该保持高压和低温(但不得低于液体的倾点)以避免起泡。
  • 在蒸发器之前安装针阀: 延时在液体取样系统的许多部分中是很普遍的,但蒸发器的进口管路是最常见的元凶。当涉及蒸发器时,很难获得五分钟的分析仪响应。在蒸发器之前安装针阀将进一步减缓这一过程。

迎接成功

取样系统设计是一项棘手的艺术 - 每个系统都与下一个不同。上述建议将帮助您提高取样成功率,从而使得使用您设计的下一个系统设计人员的工作更轻松。

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