Klassische Fehler in Flüssigkeits- und Gas-Probenahmesystemen vermeiden

Klassische Fehler bei Flüssig- und Gas-Probenahmesystemen vermeiden

Karim Mahraz, Swagelok Product Manager, Analytical Instrumentation

Die Konstruktion von Probenahmesystemen ist ein sensibler Prozess; jeder kleine Fehltritt kann zu unzuverlässigem Systembetrieb führen. Viele Fehler, die heute auftreten, plagten Designer auch in der Vergangenheit. Jetzt ist es an der Zeit, zu lernen, wie man Fehler bei Flüssig- und Gas-Probenahmesystemen vermeidet.

Bessere Gasproben erhalten

Gase verhalten sich bei Druck- und Temperaturschwankungen anders – beides ist in einem Probenahmesystem wahrscheinlich. Diese Schwankungen können zu Kondensation oder Zeitverzögerung führen – und die Analysatorergebnisse beeinflussen. Um diese Probleme zu vermeiden, sollten Sie den Druck einer Gasprobe so früh wie möglich und so weit wie möglich reduzieren. Dies senkt die Temperatur der Probe, was hilft, das Kondensationspotenzial zu minimieren, während das Gas durch das Probenahmesystem strömt. Die Druckreduzierung minimiert auch den Heizbedarf weiter stromabwärts. Sie können den Gasprobendruck an Reglern und Drosseln wie Nadelventilen, Blenden oder Kapillarrohren abbauen. Kondensation wird wahrscheinlicher auf der Hochdruckseite dieser Komponenten sein.

Bei der Konstruktion eines Gas-Probenahmesystems niemals:

• Ein Gas bei seiner Taupunkttemperatur transportieren: Ein Gas bei seiner Taupunkttemperatur ist gesättigt und kondensiert jederzeit. Reduzieren Sie den Druck oder heizen Sie die Leitung. Sie haben vielleicht den größten Erfolg mit der Leitungsheizung; der Druckabfall könnte weitere Kondensation nicht verhindern, wenn das Gas weiter stromabwärts abkühlt.
• Annehmen, dass Isolierung eine Gasleitung warm hält: Isolierung kann helfen – jedoch reduzieren Druckabfälle im System die Gastemperatur. Schließlich kann das Gas seine Taupunkttemperatur erreichen und kondensieren. Daher verwenden Sie Heizbänder, um bei Bedarf eine gleichmäßige Erwärmung entlang der Leitung zu gewährleisten.
• Eine unbeheizte Leitung stromaufwärts eines Druckabfalls haben, wenn Sie die stromabwärts liegende Seite heizen: Denken Sie daran, die Gasproben-Temperatur sinkt am Punkt des Druckabfalls. Der resultierende Temperaturunterschied wird in diesem Szenario noch höher sein, was ein größeres Kondensationspotenzial bedeutet.
• Einen Regler, der mehr als 20 bar abbaut, nicht heizen: Wenn ein Gas einem drastischen Druckverlust begegnet, erfährt es auch einen drastischen Temperaturverlust – so sehr, dass der Regler vereisen kann. Dies ist auf den Joule-Thomson-Effekt zurückzuführen. Durch Heizen des Reglers und wahrscheinlich der angrenzenden Rohrleitungen und anderer Komponenten können Sie diesen Effekt mindern.
• Unbeheizte Rohre in einem klimatisierten Schutzraum verlegen, wenn die Außenleitungen beheizt sind: Der rasche Temperaturabfall – von warm auf kühl – führt zu unerwünschtem Kondensationspotenzial sowie zu einem Druckabfall. Führen Sie die Heizbandverfolgung an der Leitung im Schutzraum fort.

Bessere Flüssigproben erhalten

Während Gasproben eine signifikante Druckreduzierung erfordern, benötigen Flüssigproben hingegen eine Druckerhöhung so lange wie möglich. Dies liegt daran, dass Flüssigkeiten beim Durchströmen langer Rohre oder Drosseln Druck verlieren. Höherer Druck am Anfang hilft, die Flüssigkeit bei höherem Druck weiter durch das System zu bewegen, was möglicherweise den Bedarf an einer stromabwärts gelegenen Pumpe eliminiert und die Zeitverzögerung reduziert.

Bei der Konstruktion eines Flüssig-Probenahmesystems niemals:

• Eine Flüssigkeit bei ihrer Siedepunkttemperatur transportieren: Die Siedepunkttemperatur ist der initiale Siedepunkt der Flüssigkeit und kann viel niedriger sein als erwartet, insbesondere wenn die Flüssigkeit gelöstes Gas enthält. Versuchen Sie, den Druck so hoch wie möglich bis zum Analysator aufrechtzuerhalten.
• Flüssigkeitsdruck am Entnahmepunkt abbauen: Den Flüssigkeitsdruck direkt am Entnahmepunkt abzubauen, kann zu erheblicher Zeitverzögerung oder der Notwendigkeit führen, Pumpen stromabwärts zu installieren. Denken Sie daran: Sie möchten genügend Druck vom Entnahmepunkt über alle Zwischenelemente bis zum Analysator aufrechterhalten.
• Ein Nadelventil vor einem Analysator oder Durchflussmesser installieren: Der Druckabfall durch ein Nadelventil oder anderes Drosselelement setzt wahrscheinlich Dampfblasen in den Flüssigkeitsstrom frei, was die Analysatorergebnisse beeinträchtigen kann. Sie möchten den Druck hoch und die Temperatur niedrig halten (aber nicht unter den Fließpunkt der Flüssigkeit), um Blasenbildung zu vermeiden.
• Ein Nadelventil vor einem Verdampfer installieren: Zeitverzögerung ist in vielen Teilen von Flüssig-Probenahmesystemen üblich, aber die Eintrittsleitung eines Verdampfers ist der häufigste Übeltäter. Es ist schwer, eine fünfminütige Analysator-Ansprechzeit zu erreichen, wenn ein Verdampfer involviert ist. Die Installation eines Nadelventils vor dem Verdampfer verlangsamt den Prozess weiter.

Sich für den Erfolg aufstellen

Die Konstruktion von Probenahmesystemen ist eine feine Kunst – jedes System unterscheidet sich vom nächsten. Die obigen Ratschläge helfen Ihnen, Ihren Probenahmeerfolg zu verbessern und dem nächsten Systemdesigner, der Ihr Design verwendet, das Leben leichter zu machen.

Möchten Sie Ihre Fähigkeiten in der Probenahmesystem-Konstruktion weiter verfeinern? Melden Sie sich für praktisches Probenahmesystem-Training an, um Ihnen und Ihrem Team zu helfen, effektive, präzise Systeme zu entwerfen. Kontaktieren Sie Ihr lokales Swagelok Vertriebs- und Servicecenter für weitere Informationen. Sie können auch den Analytical Instrumentation-Bereich von Swagelok Reference Point besuchen, um weitere Tipps und Tricks zum Probenahmesystem von Swagelok-Instruktoren und Feldeingenieuren zu erfahren.