Cara Menggunakan Regulator untuk Mengurangi Waktu Tunda dalam Sistem Instrumentasi Analitik

Cara Menggunakan Regulator untuk Mengurangi Waktu Tunda dalam Sistem Analitik

Mike Strobel, Supervisor Teknik Lapangan

Pengukuran proses bersifat instan, tetapi tanggapan penganalisis tidak pernah terjadi. Dari keran hingga penganalisis, selalu ada waktu tunda. Sayangnya, keterlambatan ini sering diremehkan atau disalahpahami.

Dalam sistem pengambilan sampel analitik, waktu tunda didefinisikan sebagai jumlah waktu yang dibutuhkan sampel baru untuk mencapai penganalisis. Artikel blog terpisah menjelaskan cara kerja tunda waktu dan kiat untuk meminimalkannya pada tingkat tinggi, tetapi dalam bagian ini, kami akan fokus pada cara mengontrol tunda waktu dengan pengatur tekanan. Regulator mengontrol tekanan, dan tekanan dalam sistem analitik terkait erat dengan waktu. Dalam kasus sistem gas dengan laju aliran terkontrol, semakin rendah tekanan, semakin pendek waktu tunda.

Waktu tunda dapat terjadi di salah satu bagian utama dari sistem instrumentasi analitik, termasuk jalur proses, tap dan probe, stasiun lapangan, jalur transportasi, sistem pengkondisian sampel, sistem peralihan aliran, dan penganalisis. Diagram di bawah ini adalah contoh sistem pengambilan sampel penganalisis proses yang khas.

Waktu tunda bersifat kumulatif. Ini terdiri dari jumlah total waktu yang diperlukan fluida untuk bergerak dari proses yang dipantau ke penganalisis. Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang cara mengukur waktu tunda di sini. Untuk saat ini, kami akan fokus pada stasiun lapangan dan peran penting regulator dalam mengurangi waktu tunda di sana.

Sebelum Stasiun Lapangan

Meminimalkan waktu tunda dimulai dengan lokasi keran. Yang terbaik adalah menempatkan keran sedekat mungkin dengan penganalisis proses, tetapi juga sumber penundaan waktu proses di hulu, seperti drum, tangki, deadleg, garis stagnan, dan peralatan yang berlebihan atau usang.

Saat mengambil sampel cairan, tekanan pada keran harus cukup untuk mengirimkan sampel melalui jalur transportasi atau putaran cepat tanpa pompa—komponen mahal yang memperkenalkan variabel kinerja tambahan.

Dalam banyak kasus, Anda mungkin tidak dapat menentukan lokasi keran. Anda mungkin harus puas dengan lokasi keran yang ada, dan seringkali, lokasi gudang penganalisis yang ada juga. Jika keran jaraknya jauh dari penganalisis, putaran cepat direkomendasikan sebagai sarana untuk mengirimkan cairan dengan cepat ke penganalisis dan mengembalikan bagian yang tidak terpakai ke proses.

Dalam kebanyakan sistem instrumentasi analitis, sumber lain dari waktu tunda adalah probe. Semakin besar volume probe, semakin besar penundaan. Volume akan dipengaruhi baik oleh panjang dan lebar probe. Saat mencoba meminimalkan waktu tunda, pilih probe volume rendah.

Di Stasiun Lapangan

Dalam kasus di mana penganalisis proses memerlukan sampel cair, regulator di stasiun lapangan tidak digunakan. Lebih baik menyimpan cairan pada tekanan tinggi untuk menghindari pembentukan gelembung. Dalam kasus sampel gas, stasiun lapangan digunakan sebagai sarana untuk mengurangi tekanan di jalur transportasi.

Waktu tunda berkurang sebanding dengan tekanan absolut. Pada setengah tekanan, Anda akan mendapatkan setengah waktu tunda. Stasiun lapangan terletak sedekat mungkin dengan keran. Semakin cepat tekanan diturunkan, semakin baik. Mari kita lihat tiga kemungkinan aplikasi untuk regulator di stasiun lapangan. Dengan masing-masing, regulator dikonfigurasi agak berbeda.

Aplikasi Regulator #1

Pada aplikasi pertama, tujuannya adalah untuk mengurangi tekanan gas. Penurunan tekanan diperkirakan tidak akan menghasilkan kondensasi. Oleh karena itu, regulator penurun tekanan sederhana dapat digunakan. Regulator pengurang tekanan mempertahankan tekanan konstan di outlet. Elemen penginderaan, biasanya diafragma atau piston, bergerak sebagai respons terhadap tekanan hilir, memungkinkan elemen kontrol, paling sering berbentuk kerucut, untuk mengubah area aliran lubang yang dilalui gas. Saat elemen penginderaan didorong ke atas sebagai respons terhadap tekanan yang lebih tinggi, elemen kontrol bergerak lebih dekat ke dudukan regulator dan area lubang menjadi lebih kecil. Saat elemen penginderaan bergerak ke bawah dengan tekanan yang lebih rendah, lubang menjadi lebih besar. Pada kebanyakan regulator analitik, pegangan pada regulator memungkinkan operator untuk menyetel tekanan outlet dengan mengompresi atau merelaksasi pegas yang disetel yang mendorong gerakan elemen sensor melawan tekanan outlet.

Diafragma logam sangat ideal dalam aplikasi di mana tekanan masuk tidak bervariasi tajam atau di mana kompatibilitas kimia penting. Namun, dalam aplikasi di mana tekanan mungkin tidak konsisten atau lonjakan, regulator gaya piston mungkin lebih tepat.

Aplikasi Regulator #2

Dalam aplikasi regulator kedua kami, penurunan tekanan diperkirakan akan menyebabkan kondensasi. Dengan penurunan tekanan, hampir semua gas kehilangan energi, yang dikenal sebagai efek Joule-Thomson—menghasilkan pendinginan. Jika gas mendekati titik embunnya, pendinginan ini dapat menyebabkan kondensasi. Dalam beberapa kasus, hilangnya panas mungkin cukup besar untuk menyebabkan kondensasi, sehingga berpotensi membekukan regulator. Karena efek Joule-Thomson, regulator yang dipanaskan mungkin diperlukan untuk menjaga suhu gas di atas titik embun. Regulator yang dipanaskan adalah regulator penurun tekanan di mana fluida sistem mengalir di atas elemen yang dipanaskan. Kartrid pemanas diperlukan.

Anda dapat menghitung jumlah energi (atau watt) yang diperlukan dari kartrid pemanas sehingga Anda dapat menentukannya dalam rentang daya yang benar. Setiap gas memiliki koefisien Joule-Thomson, yang dimasukkan ke dalam rumus bersama dengan penurunan tekanan dan laju aliran untuk menghasilkan jumlah watt yang dibutuhkan.

Aplikasi Regulator #3

Dalam aplikasi regulator ketiga kami, cairan harus menjadi gas sebelum dapat dianalisis dengan kromatografi gas atau alat analisa lainnya. Dalam hal ini, regulator penguapan digunakan. Pengatur penguapan dapat menjadi tantangan untuk dipilih tetapi dapat menjadi sarana yang andal untuk menyiapkan sampel cairan jika berukuran dan dipasang dengan benar. Tujuan dari pengatur penguapan adalah untuk secara instan mem-flash seluruh sampel menjadi gas untuk memastikan sampel yang diuapkan mewakili proses cair.

Dengan regulator penguapan, seseorang harus memperhatikan suhu dan laju aliran uap. Jika alirannya terlalu besar, sampel hanya akan menguap sebagian, dan cairan akan mengalir melalui regulator dan menuju penganalisis. Jika suhu alat penguap terlalu tinggi, sampel cairan di bagian hulu akan diuapkan. Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang mengelola penguapan dalam sistem pengambilan sampel di sini.

Terakhir, pastikan untuk memasang pengatur penguapan Anda dengan benar untuk menghindari penundaan waktu yang cukup lama. Sebagai cairan berubah dari cair ke gas, volume akan meningkat secara dramatis. Jumlah kenaikan akan tergantung pada berat molekul cairan. Biasanya, aliran uap yang diukur setelah regulator akan>300 kali aliran cairan sebelum regulator penguapan.

Misalnya, dengan aliran uap 600 cm ³ /min., aliran cairan mungkin kurang dari 2 cm ³ / menit Dalam hal ini, cairan akan membutuhkan waktu 25 menit untuk mengalir melalui pipa sepanjang 3 meter (kira-kira 10 kaki) dari 6 mm (1/4 inci). Untuk mengurangi waktu ini, kita harus mengurangi volume tabung sebelum regulator. Misalnya, dengan hanya tabung 30,5 cm (1 kaki) dari 3,2 mm (1/8 inci), hanya butuh 30 detik bagi cairan untuk mencapai regulator. Untuk saat ini, bagaimanapun, kita harus menambahkan waktu tunda dalam penyelidikan. Semakin sempit probe, semakin cepat responsnya.

Cara lain untuk mendapatkan respons yang lebih cepat adalah dengan memindahkan alat penguap lebih dekat ke penganalisis dengan bantuan putaran cepat cair. Pada diagram di bawah, regulator terletak setelah filter loop cepat dengan loop bypass lambat cairan kedua yang memastikan bahwa aliran cairan yang baik terus berlanjut hingga regulator penguapan. Tujuannya adalah untuk meminimalkan volume cairan yang bergerak lambat menuju regulator penguapan.

Buat Pilihan Regulator yang Tepat untuk Mengurangi Penundaan

Regulator adalah alat penting dalam mengatasi waktu tunda dalam sistem analitis. Semakin rendah tekanan dalam sistem gas, semakin cepat waktu respons. Secara umum, semakin cepat tekanan dapat diturunkan dalam sistem gas, semakin baik. Dalam kasus di mana cairan sedang diuapkan, pertimbangkan loop cepat cairan untuk menjaga cairan bergerak sampai ke regulator penguapan. Stasiun lapangan adalah salah satu tempat dalam sistem instrumentasi analitik yang kompleks di mana waktu tunda dapat dikurangi secara signifikan, tetapi pendekatan terhadap waktu tunda harus selalu komprehensif. Untuk mengurangi waktu tunda, semua potensi penyebab keterlambatan dalam sistem harus diteliti.

Jika Anda berjuang dengan waktu tunda dalam sistem analitik Anda, selain mengikuti saran di atas mengenai pemilihan regulator, ada beberapa tempat lain yang dapat Anda mintai bantuan. Kami menawarkan beberapa kursus pelatihan sistem pengambilan sampel yang diajarkan oleh pakar pengambilan sampel, kami menawarkan subsistem analitik pra-rekayasa yang dirancang sesuai dengan praktik terbaik, dan tim teknik lapangan kami juga dapat datang ke lokasi untuk membantu Anda mengidentifikasi dan memecahkan masalah dengan sistem analitik Anda. Untuk mempelajari lebih lanjut atau memulai percakapan tentang mengurangi penundaan dalam sistem analitik Anda, klik tombol di bawah.