Cara Memposisikan Nozel di Sistem Pengambilan Sampel Cairan &Gas Alam
Cara Memposisikan Nozel di Sistem Pengambilan Sampel Cairan &Gas Alam Anda
Karim Mahraz
Dalam sistem pengambilan sampel cairan atau gas, nosel digunakan di lokasi keran untuk memasok sampel ke alat analisis. Penempatan, posisi, dan orientasi nozzle yang tepat sangat penting untuk memastikan pengukuran analitik yang akurat dan tepat waktu, jadi Anda harus melakukannya dengan benar. Penempatan nozzle yang buruk dapat menyebabkan keterlambatan analisis, kontaminasi sampel, dan hasil yang tidak akurat.
Idealnya, seorang insinyur sistem pengambilan sampel akan mendikte tata letak perpipaan dan bahkan memproses desain bejana untuk memastikan nosel ditempatkan dengan benar. Namun, seringkali seorang insinyur harus bekerja dengan skema yang ada – bahkan jika nosel tidak ditempatkan atau diorientasikan dengan benar. Di bawah ini kami akan meninjau pertimbangan penting bagi para insinyur yang ditugaskan untuk menemukan dan membangun nozel untuk sistem pengambilan sampel cairan dan gas. Selain itu, kami merekomendasikan untuk melibatkan insinyur penganalisis yang berkualifikasi, insinyur proses dan ahli kimia, dan pemasok komponen pada berbagai tahap desain untuk memastikan setiap variabel dipertimbangkan.
Memilih Lokasi Nosel
Nozel biasanya pendek, dengan diameter lebih kecil dari jalur proses utama dari mana mereka bercabang. Mereka sering menampung probe, yang dalam bentuknya yang paling sederhana adalah belalai logam, kaca atau keramik yang menonjol ke dalam cairan proses dan menarik aliran cairan atau gas terus menerus untuk analisis.
Saat menentukan posisi nosel dalam pipa atau bejana, pilih lokasi di mana cairan proses telah tercampur secara menyeluruh, sehingga sampel Anda secara akurat mencerminkan kondisi proses. Jika memungkinkan, pasang mixer statis sebaris di jalur proses. Jika itu bukan pilihan, temukan keran di hilir dari titik turbulensi yang diinduksi seperti pelepasan pompa, lubang aliran, atau siku pemipaan. Turbulensi akan membantu mencampur cairan proses sebelum pengambilan sampel.
Menempatkan keran pengambilan sampel segera setelah sumber turbulensi bukanlah praktik yang baik. Turbulensi akan menyebabkan fluktuasi tekanan dan arus eddy — salah satunya dapat mempengaruhi pengukuran analitik.
Pengambilan Sampel Gas
Anda lebih baik dilayani dengan menempatkan keran setidaknya dua diameter pipa hilir gangguan aliran terakhir. Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) merekomendasikan praktik ini. Ini memungkinkan dua lokasi untuk pengambilan sampel gas cerobong manual:
- Setidaknya delapan diameter cerobong atau saluran di bagian hilir dan dua diameter di bagian hulu dari setiap gangguan aliran; atau
- Setidaknya dua cerobong atau diameter saluran di hilir dan setengah diameter di hulu dari gangguan aliran apa pun.
EPA menganggap lokasi pertama ideal. Jika aturan pertama tidak dapat dipenuhi, pedoman EPA memerlukan titik pengambilan sampel tambahan untuk mencegah kemungkinan stratifikasi.
Pengambilan Sampel Cairan
Untuk pengambilan sampel pipa, temukan keran Anda setidaknya dua diameter pipa di hilir dari gangguan aliran terakhir--di mana pun itu tidak mengganggu elemen pengukuran aliran. Namun, jika cairan proses adalah cairan yang mendekati titik gelembungnya, sebaiknya Anda lebih konservatif. Untuk menghindari gelembung dalam sampel Anda, temukan keran di mana setidaknya ada lima diameter pipa dari pipa lurus jernih di hulu dan dua diameter di hilir.
Pengambilan Sampel Uap
Ketika aliran yang diambil sampelnya adalah uap pada atau di dekat suhu titik embunnya, lokasi keran menjadi lebih kritis. Beberapa kondensasi dapat terjadi pada titik-titik tekanan di dekat gangguan aliran; Anda tidak ingin sampel gas Anda mengandung kondensat cair. Untuk meminimalkan potensi ini, satu standar Eropa (ISO 10715 1997, 13) untuk mengukur gas alam mengharuskan keran pengambilan sampel setidaknya 20 diameter pipa di hilir dari gangguan aliran terakhir; standar Amerika yang relevan (API MPMS 14.1 2006, 15) membutuhkan setidaknya lima diameter pipa. Jika pipa berisi probe lain, seperti thermowell, probe sampling harus ditempatkan setidaknya lima diameter thermowell dari thermowell.
Pemisahan yang lebih besar diperlukan untuk pengambilan sampel isokinetik, yang membutuhkan kecepatan dalam probe untuk mencocokkannya dengan jalur proses. Misalnya, untuk uap jenuh, standar Amerika yang relevan (ASTM D1066) merekomendasikan keran pengambilan sampel setidaknya 35 diameter pipa di bagian hilir dan empat diameter pipa di bagian hulu dari gangguan aliran. Karena pemisahan ini mungkin sulit dicapai, ASTM menyarankan bahwa lokasi yang tidak sesuai mempertahankan rasio 9:1 dari jarak hulu ke hilir.
Membuat Nozel
Saat Anda masuk ke tahap desain, Anda akan melihat bahwa desain nosel, termasuk orientasi, sangat bergantung pada kebutuhan probe. Nozzle, dan karena itu probe, lokasi dan orientasi dapat mempengaruhi bagaimana partikel dalam aliran proses mempengaruhi analisis. Penempatan nozzle dan probe yang benar dapat meminimalkan potensi partikel untuk memasuki probe di mana partikel tersebut dapat mencemari sampel atau terkumpul dan akhirnya menghalangi probe.
Cara paling sederhana untuk membuat nosel adalah dengan mengelas bos berulir betina ke pipa dan mengebornya. Pertama, las pelat penguat ke pipa, kecuali dindingnya cukup tebal. Selanjutnya, pilih ukuran bos untuk mengakomodasi probe atau katup berulir yang digunakan. Pendekatan lain adalah dengan mengelas puting pipa berulir laki-laki ke garis.
Tentu saja, tak satu pun dari metode sederhana ini akan memenuhi spesifikasi pemipaan proses yang melarang sambungan berulir pada amplop proses. Menghadapi kendala ini, Anda dapat mengelas katup ke puting atau menggunakan nosel pipa bergelang sebagai gantinya.
Menyadap Aliran Gas
Bila memungkinkan, pilih pipa horizontal untuk pengambilan sampel gas proses. Orientasi horizontal memungkinkan nosel menjadi vertikal. Juga lebih mudah untuk menemukan lari yang panjang dan lurus. Temukan nosel di atas saluran sehingga kotoran atau cairan apa pun jatuh kembali ke pipa proses. Jika gas proses bersih dan kering, Anda dapat menemukan nosel gas di sisi pipa horizontal. Namun, hindari orientasi probe horizontal seperti itu untuk sampel kotor karena aliran gas dalam probe mungkin tidak turbulen; partikel padat bisa jatuh dan menghalangi probe.
Perhatian yang sama untuk penyumbatan berlaku untuk nosel horizontal pada pipa gas vertikal. Nozel miring memungkinkan cairan atau padatan yang terperangkap jatuh kembali ke dalam proses. Fitur ini bekerja dengan baik untuk menghilangkan cairan tetapi mungkin tidak untuk padatan, yang mungkin menempel di probe.
Untuk tumpukan vertikal, nosel harus horizontal atau sedikit miring dan jauh lebih besar — berukuran untuk mengakomodasi probe khusus. Di sini, lokasi nozzle didasarkan pada suhu gas:tidak terlalu panas (jadi biaya bahan masuk akal) tetapi di atas suhu titik embun asam (sehingga asam sulfat tidak mengembun dalam probe). Untuk pemantauan gas cerobong, suhu gas optimal pada nosel sedikit lebih dari 600 °C (1.112 °F) untuk memastikan pembakaran sempurna.
Saat mengambil sampel dari aliran uap proses yang mungkin mengandung tetesan kondensat, seperti sistem uap jenuh, lokasi tap yang lebih disukai adalah pipa proses yang panjang dan mengalir ke bawah. Namun, selalu periksa tekanan saluran. Sebuah down line sering terhubung ke sisi hisap pompa proses dan mungkin berjalan pada tekanan rendah. Sebuah sumber bertekanan rendah baik untuk sampel gas yang akan dibuang ke flare tetapi tidak untuk sampel yang ingin Anda kembalikan ke proses melalui putaran cepat. Dengan putaran cepat, Anda mungkin ingin mengambil sampel dari debit pompa proses dan mengembalikan gas ke sisi hisap.
Menyadap Aliran Cairan
Pipa vertikal yang mengalir ke atas sering kali merupakan lokasi terbaik untuk nosel pengambilan sampel cairan karena Anda dapat memastikan bahwa pipanya penuh. Untuk pengaturan ini, pilih nozzle horizontal karena memungkinkan probe yang lebih pendek yang cenderung tidak bergetar. Nosel horizontal baik-baik saja untuk sampel cair karena aliran dalam probe pasti turbulen, menghalangi sedimentasi padatan di probe.
Kepala cairan dalam pipa di atas keran akan memberikan beberapa tekanan ekstra, yang dapat memastikan cairan proses di keran berada di atas titik gelembungnya. Tekanan ekstra juga membantu dalam mengangkut sampel. Hindari pengambilan sampel cairan dari pipa proses vertikal yang mengalir ke bawah — tidak ada jaminan bahwa salurannya penuh.
Pengambilan sampel aliran cairan dari garis horizontal berisiko karena pipa proses mungkin tidak penuh, menghasilkan sampel dua fase. Jika pipa proses berbelok ke atas setelah lari horizontal, Anda dapat yakin bahwa salurannya penuh; jika berbelok ke bawah, bagian horizontal mungkin menampung lapisan gas statis yang terperangkap di atas lapisan cairan yang mengalir.
Kebijaksanaan konvensional mengatakan keran cair harus selalu berada di sisi garis proses horizontal; ini adalah saran yang bagus saat mengambil sampel tanpa probe. Pengambilan sampel dari nosel di sisi saluran mengurangi risiko mengekstraksi uap yang terperangkap di bagian atas pipa atau lumpur di bagian bawah.
Dalam praktiknya, biasanya lebih baik menggunakan probe untuk menjangkau ke tengah garis. Saat menggunakan probe, orientasi kurang penting. Biasanya, nosel vertikal di atas saluran lebih disukai karena memungkinkan padatan berat jatuh kembali ke pipa proses. Umumnya, nozzle tidak boleh berada di bagian bawah pipa horizontal karena padatan akan jatuh ke dalamnya dan meningkatkan kesulitan pengkondisian sampel. Jika Anda harus menggunakan nozzle bawah yang ada, pasang probe yang mencapai sepertiga tengah diameter pipa.
Sebelum Menyelesaikan Lokasi Ketuk
Sebelum menentukan lokasi keran terakhir Anda, ingatlah bahwa pilihan probe Anda akan menentukan orientasi dan diameter nosel dan alat kelengkapan ujungnya. Setelah Anda memilih probe, kunjungi kembali lokasi yang Anda pilih untuk memeriksa ruang fisik yang tersedia untuk pekerjaan instalasi dan pemeliharaan. Pastikan ada jarak yang cukup untuk membuat nosel, mempertahankan katup isolasi proses dan menarik probe. Pertimbangkan juga aksesibilitas dan pencahayaan. Penyelidikan keran dan pipa sederhana mungkin hanya memerlukan platform dan tangga kecil, tetapi stasiun lapangan akan membutuhkan platform dan pencahayaan penuh.
Untuk bantuan pelatihan pribadi yang lebih mendalam yang mencakup penempatan nozzle dan desain sistem pengambilan sampel, hubungi pusat layanan dan penjualan Swagelok setempat.
