サンプリング システムの時間遅延を測定する際に検査する 4 つの領域
サンプリング システムの時間遅延を測定する際に検査する 4 つの領域
Karim Mahraz、プロダクト マネージャー
プロセス アナライザーのサンプリング システムでは、サンプルを採取してから測定値を取得するまでに常に遅延があります。
時間遅延は累積的であり、サンプルがプロセス ラインのタップからプロセス アナライザー (そこで結果が得られる場所) まで移動するのにかかる合計時間を説明します。この時間遅延は、思ったよりも長くなる可能性があり、過小評価すると工程管理が不十分になる可能性があります。時間遅延が 1 分と想定しているのに、実際には 2 時間かかる場合、アナライザーの測定値はもはや関連性がなく、目的を持っていない可能性があります。この遅延を最小限に抑えたいと考えています。共通の目標は、タップからアナライザーの読み取りまでを 1 分以内にすることです。
分析機器システム全体で時間遅延の原因を見つけることができます。システムの時間遅延の短縮を開始するには、次の 4 つの主な領域を検討する必要があります。
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1.プローブの遅延時間
過度に大きなサンプル プローブは避けてください。プローブは、ストリームが最も速く移動し、最もクリーンで最も代表的なサンプルを提供するプロセス ライン直径の中央 3 分の 1 に到達するのに十分な長さである必要があります。プローブのボリュームが大きいほど遅延が大きくなるため、必要以上に長くしたり、広くしたりしないでください。
プロセス チューブのタップの位置は、考慮すべきもう 1 つの関連する問題です。プロセス チューブの低流量セクションの近くにプローブを配置した場合、プロセス化学物質の変化が現れるまで、より長く待つ必要があります。たとえば、新しい分子が大容量のタンクまたはドラムに入ると「混合ボリューム」が作成され、ボリュームが完全にパージされるまで、新しい分子と古い分子の両方が出口に現れます。時間遅延を減らすために、混合ボリュームの下流にタップを配置しないでください。代わりに、ドラム、タンク、デッドレッグ、よどんだラインなど、処理中の時間遅延の原因となるものの上流にタップを配置します。
2. サンプル輸送の時間遅延
- リモート サンプル タップの場所: サンプルが分析のために遠くに移動する必要があるほど、遅延時間は長くなります。分析装置にできるだけ近い場所にタップを配置します。輸送ラインが長い場合は、高速ループを使用して流れを加速し、分析装置に最新のサンプルを提供することを検討してください。
- 線の長さと直径: サンプルが遠くに移動する必要があり、輸送ラインの内部容積が大きいほど、時間遅延が長くなります。この遅延を減らすには、ラインの長さと直径を計算して調整し、精度を確保します。
- 液体サンプル輸送ラインの低圧: 液体サンプルの場合、タップの位置は、ポンプなしで輸送ラインまたは高速ループを介してサンプルを送達するのに十分な圧力を提供する必要があります。時間遅延が増加するため、ポンプなどのコストのかかる追加の変数を追加しないでください。
- ガスサンプル輸送ラインの高圧: 気体の場合、圧力が高いほど流れは遅くなります。流れを加速して時間遅延を短縮するには、圧力を下げます。たとえば、圧力が半分の場合、遅延時間は半分になります。
3. サンプル調整システムの時間遅延
- デッド レッグの原因となるパージされていない T ピース: デッド レッグは、流れているシステム メディアの内外に分子が拡散できるパージされていないサイド ボリュームです。すべてのポートが流れていない限り、解析されたサンプル ラインのティーまたはクロスはデッド レッグです。一般的なデッド レグには、圧力および温度ゲージ、パージおよびブリード バルブ、校正マニホールド、およびラボのサンプリング ポイントの接続ポイントが含まれます。パージ期間が時間の遅延に寄与するため、サンプル分析を実行する前にこれらの領域をパージする必要があります。デッド レッグ (ゲージなど) を再配置することが最も簡単な解決策である場合があります。
- チューブ壁とフィルターへのサンプルの吸着: サンプルがチューブの壁やその他の固体表面に触れると、その分子の一部がその表面に付着します。 100 万分の 1 (ppm) 分析では、吸着による分子の損失 (または脱着による増加) が大きくなる可能性があります。ただし、ガスサンプルの場合、損失は統計的に有意です。 1 ppm 未満を測定する場合にのみ、液体サンプルでの吸着を心配してください。ガスサンプルの場合は、ソースを切り替える間に十分な待ち時間を設けて、前のガス分子がクリアされるようにします。
- 大量の内部コンポーネント: 代表的なサンプルを確保し、正確な分析装置の測定値を取得するには、流路内のすべてのデバイスの全量をパージする必要があります。フィルターやコアレッサーなどの大容量のデバイスがある場合は、完全にパージするのに十分な時間を取ってください。一般的なガイドは、デバイスをその 3 倍の量で洗い流すことです。可能であれば、これらのコンポーネントのサイズを最小限に抑えてください。
4. アナライザーの時間遅延
- 不連続なアナライザー応答時間: 特定のアナライザーは、アナライザー内で行われるプロセスのために、分析を実行するのに他のものよりも時間がかかります。たとえば、比色計は分析を完了する前に測定色を展開する必要があり、ガスクロマトグラフは分析する前に測定成分を分離する必要があります。
- アナライザーの継続的な応答時間: 一部のアナライザーは継続的に実行されますが、これらでもすぐに結果が得られないため、常に多少の遅延が発生します。
- 手動システム オペレータの応答時間: サンプル分析プロセスを手動で管理する場合は、オペレーターが必要なシステム調整に気づき、対応するまでに発生する避けられない時間遅延を考慮に入れてください。
正確なシステム応答を可能にするために時間遅延を知る
サンプルがタップでプロセスラインから最初に採取された瞬間から、サンプルが分析装置に到達するまで、結果を受け取るまでにどれくらいの時間が経過したかを認識することが重要です。この時間経過に関する誤った仮定は、プロセス ラインにあるものと分析結果との関係を理解していないことを意味します。この記事で説明した遅延の影響を受けやすいサンプリング システムの要素 (プローブ、サンプル トランスポート、サンプル コンディショニング、および分析装置) を理解することで、システム内で時間遅延が発生している場所に関する結論が導き出され、全体的なプロセス制御が改善されます。
産業技術