Panduan Ahli untuk Posisi Nozzle Optimal dalam Sistem Pengambilan Contoh Cair dan Gas Alam
Bagaimana Memosisi Nozzle dalam Sistem Pengambilan Contoh Cair dan Gas Alam Anda
Karim Mahraz
Dalam sistem pengambilan contoh cair atau gas, sebuah nozzle digunakan di lokasi tap untuk menyediakan sampel ke analyzer. Penempatan, posisi, dan orientasi yang tepat dari nozzle ini sangat krusial untuk memastikan pengukuran analitik yang tepat waktu dan akurat, jadi Anda harus melakukannya dengan benar. Penempatan nozzle yang buruk dapat mengakibatkan penundaan analisis, kontaminasi sampel, dan hasil yang tidak akurat.
Ideally, insinyur sistem pengambilan contoh akan menentukan tata letak pipa dan bahkan desain tabung proses untuk memastikan nozzle terpasang dengan tepat. Namun, seringkali seorang insinyur harus bekerja dengan skema yang ada—bahkan jika nozzle tidak terletak atau diorientasikan dengan benar. Di bawah ini kita akan meninjau pertimbangan penting bagi insinyur yang ditugaskan untuk menemukan dan membangun nozzle untuk sistem pengambilan contoh cair dan gas. Selain itu, kami merekomendasikan untuk melibatkan insinyur analyzer yang berkualifikasi, insinyur proses dan ahli kimia, serta pemasok komponen pada berbagai tahap desain untuk memastikan setiap variabel dipertimbangkan.
Memilih Lokasi Nozzle
Nozzle biasanya pendek, dengan diameter yang lebih kecil dari garis proses utama di mana mereka cabang. Mereka seringkali menempatkan sond, yang dalam bentuk paling sederhana adalah proboscis logam, kaca, atau keramik yang melintasi ke dalam fluida proses dan menarik aliran berkelanjutan cair atau gas untuk analisis.
Saat menentukan di mana menempatkan nozzle dalam pipa atau tabung, pilih lokasi di mana fluida proses telah bercampur secara menyeluruh, sehingga sampel Anda secara akurat mencerminkan kondisi proses. Jika memungkinkan, pasang mixer statis inline dalam garis proses. Jika itu bukan opsi, letakkan tap di downstream dari titik turbulensi yang diinduksi seperti keluar pompa, ori aliran, atau siku pipa. Turbulensi akan membantu mencampur fluida proses sebelum pengambilan contoh.
Menempatkan tap pengambilan contoh segera setelah sumber turbulensi bukan praktik yang baik. Turbulensi akan menyebabkan fluktuasi tekanan dan arus eddy—keduanya dapat mempengaruhi pengukuran analitik.
Pengambilan Contoh Gas
Anda lebih baik melayani dengan menempatkan tap setidaknya dua diameter pipa di downstream dari gangguan aliran terakhir. Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) merekomendasikan praktik ini. Ini memungkinkan dua lokasi untuk pengambilan contoh gas tumpukan manual:
- Setidaknya delapan diameter tumpukan atau saluran di downstream dan dua diameter di upstream dari gangguan aliran apa pun; atau
- Setidaknya dua diameter tumpukan atau saluran di downstream dan setengah diameter di upstream dari gangguan aliran apa pun.
EPA menganggap lokasi pertama sebagai ideal. Jika aturan pertama tidak dapat dipenuhi, pedoman EPA mengharuskan titik pengambilan contoh tambahan untuk melindungi dari kemungkinan stratifikasi.
Pengambilan Contoh Fluida
Untuk pengambilan contoh pipa, letakkan tap Anda setidaknya dua diameter pipa di downstream dari gangguan aliran terakhir—di mana saja yang tidak mengganggu elemen pengukuran aliran. Namun, jika fluida proses adalah cairan yang dekat dengan titik gelembungnya, bijaksana untuk lebih konservatif. Untuk menghindari gelembung dalam sampel Anda, letakkan tap di mana ada setidaknya lima diameter pipa garis lurus yang jernih di upstream dan dua diameter di downstream.
Pengambilan Contoh Uap
Saat aliran yang diambil contohnya adalah uap pada atau dekat suhu titik embunnya, lokasi tap menjadi lebih kritis. Beberapa kondensasi mungkin terjadi pada titik tekanan di dekat gangguan aliran; Anda tidak ingin sampel gas Anda mengandung cairan kondensat. Untuk meminimalkan potensi ini, satu standar Eropa (ISO 10715 1997, 13) untuk mengukur gas alam mengharuskan tap pengambilan contoh setidaknya 20 diameter pipa di downstream dari gangguan aliran terakhir; standar Amerika yang relevan (API MPMS 14.1 2006, 15) mengharuskan setidaknya lima diameter pipa. Jika pipa mengandung sond lain, seperti termowell, sond pengambilan contoh harus terletak setidaknya lima diameter termowell jauh dari termowell.
Pemisahan yang lebih besar diperlukan untuk pengambilan contoh isokinistik, yang memerlukan kecepatan dalam sond untuk mencocokkan kecepatan dalam garis proses. Misalnya, untuk uap jenuh, standar Amerika yang relevan (ASTM D1066) merekomendasikan tap pengambilan contoh setidaknya 35 diameter pipa di downstream dan empat diameter pipa di upstream dari gangguan aliran. Karena pemisahan ini mungkin sulit dicapai, ASTM menyarankan bahwa lokasi yang tidak mematuhi standar mempertahankan rasio 9:1 jarak upstream ke downstream.
Membangun Sebuah Nozzle
Saat Anda memasuki tahap desain, Anda akan melihat bahwa desain nozzle, termasuk orientasi, sangat bergantung pada kebutuhan sond. Lokasi dan orientasi nozzle, dan oleh karena itu sond, dapat mempengaruhi bagaimana partikel dalam aliran proses mempengaruhi analisis. Penempatan nozzle dan sond yang benar dapat meminimalkan potensi partikel untuk masuk ke dalam sond tempat mereka dapat mencemari sampel atau mengumpulkan dan akhirnya menyumbat sond.
Cara termudah untuk membangun nozzle adalah dengan mewelding bos berpasang ketel ke pipa dan membor melalui. Pertama, las pelat penguat ke pipa, kecuali dindingnya cukup tebal. Selanjutnya, pilih ukuran bos untuk menampung sond atau klep berselang yang digunakan. Pendekatan lain adalah mewelding pipa nipple berpasang ketel jantan ke garis.
Tentu saja, tidak ada salah satu dari metode sederhana ini yang akan memenuhi spesifikasi pipa proses yang melarang sambungan berselang di envelop proses. Menghadapi keterbatasan ini, Anda dapat mewelding klep ke nipple atau menggunakan pipa nozzle bergantung alih-alih.
Mengambil Tap dari Aliran Gas
Saat mungkin, pilih pipa horizontal untuk mengambil contoh gas proses. Orientasi horizontal memungkinkan nozzle untuk vertikal. Juga lebih mudah untuk menemukan lurus yang panjang. Letakkan nozzle di atas garis sehingga kotoran atau cairan apa pun akan jatuh kembali ke dalam pipa proses. Jika gas proses bersih dan kering, Anda dapat menempatkan nozzle gas di sisi pipa horizontal. Namun, hindari orientasi sond horizontal seperti itu untuk contoh kotor karena aliran gas dalam sond mungkin tidak turbulen; partikel padat dapat jatuh dan menyumbat sond.
Kesamaan perhatian terhadap penyumbatan berlaku untuk nozzle horizontal pada pipa gas vertikal. Nozzle miring memungkinkan cairan atau padat yang terserap untuk jatuh kembali ke dalam proses. Fitur ini bekerja baik untuk pengeluaran cairan tetapi mungkin tidak untuk padat, yang dapat menempel di dalam sond.
Untuk tumpukan vertikal, nozzle harus horizontal atau sedikit miring dan jauh lebih besar—berukuran untuk menampung sond khusus. Di sini, lokasi nozzle didasarkan pada suhu gas: tidak terlalu panas (sehingga biaya material wajar) tetapi di atas suhu titik embun asam (sehingga asam sulfat tidak menguap di dalam sond). Untuk pemantauan gas tumpukan, suhu gas optimal di nozzle sedikit lebih dari 600°C (1.112°F) untuk memastikan pembakaran sempurna.
Saat mengambil contoh dari aliran uap proses yang mungkin mengandung titik kondensat, seperti sistem uap jenuh, lokasi tap yang diinginkan adalah pipa proses yang mengalir ke bawah panjang. Namun, selalu periksa tekanan garis. Garis bawah sering terhubung ke sisi tiran pompa proses dan mungkin beroperasi pada tekanan rendah. Sumber tekanan rendah baik untuk sampel gas yang akan dibuang ke flare tetapi tidak untuk yang ingin Anda kembalikan ke proses melalui loop cepat. Dengan loop cepat, Anda mungkin ingin mengambil contoh dari keluar pompa proses dan mengembalikan gas ke sisi tiran.
Mengambil Tap dari Aliran Cair
Pipa vertikal yang mengalir ke atas seringkali adalah lokasi terbaik untuk nozzle pengambilan contoh cair karena Anda dapat yakin pipa penuh. Untuk pengaturan ini, pilih nozzle horizontal karena memungkinkan sond yang lebih pendek yang kurang mungkin bergetar. Nozzle horizontal baik untuk sampel cair karena aliran di dalam sond pasti turbulen, yang mencegah sedimentasi padat di dalam sond.
Ujung cair di dalam pipa di atas tap akan memberikan tekanan tambahan, yang dapat memastikan cair proses di atas titik gelembungnya. Tekanan tambahan juga membantu dalam pengangkutan sampel. Hindari pengambilan contoh cair dari pipa proses vertikal yang mengalir ke bawah—tidada jaminan garis penuh.
Pengambilan contoh aliran cair dari garis horizontal berisiko karena pipa proses mungkin tidak penuh, resulting in a two-phase sample. Jika pipa proses membelok ke atas setelah run horizontal, Anda dapat yakin garis penuh; jika membelok ke bawah, bagian horizontal mungkin menempatkan lapisan statis gas yang terjebak di atas lapisan cair yang mengalir.
Pemahaman konvensional mengatakan tap cair selalu harus di sisi garis proses horizontal; ini adalah saran yang baik saat mengambil contoh tanpa sond. Pengambilan contoh dari nozzle di sisi garis mengurangi risiko ekstraksi uap yang terserap di atas pipa atau sludge di bawah.
Dalam praktiknya, biasanya lebih baik menggunakan sond untuk mencapai tengah garis. Saat menggunakan sond, orientasi kurang penting. Biasanya, nozzle vertikal di atas garis disukai karena memungkinkan padat berat untuk jatuh kembali ke dalam pipa proses. Secara umum, nozzle tidak harus berada di bawah pipa horizontal karena padat akan jatuh ke dalam dan meningkatkan kesulitan kondisi sampel. Jika Anda harus menggunakan nozzle bawah yang ada, pasang sond yang mencapai satu pertiga tengah diameter pipa.
Sebelum Menetapkan Lokasi Tap Akhir
Sebelum menetapkan lokasi tap akhir Anda, ingatlah bahwa pilihan sond Anda akan menentukan orientasi dan diameter nozzle serta sambungan ujungnya. Setelah Anda memilih sond, tinjau kembali lokasi yang Anda pilih untuk memeriksa ruang fisik yang tersedia untuk pekerjaan pemasangan dan pemeliharaan. Verifikasi apakah ada ruang yang cukup untuk membuat nozzle, memelihara klep isolasi proses, dan menarik sond. Pertimbangkan juga aksesibilitas dan pencahayaan. Tap sederhana dan pipa sond mungkin hanya memerlukan platform kecil dan tangga, tetapi stasiun lapangan akan memerlukan platform lengkap dan pencahayaan.
Untuk bantuan pelatihan yang lebih mendalam dan dipersonalisasi yang mencakup penempatan nozzle dan desain sistem pengambilan contoh, hubungi pusat penjualan dan layanan Swagelok lokal Anda.
