4 zones à inspecter lors de la mesure du délai dans les systèmes d'échantillonnage

4 zones à inspecter lors de la mesure du délai dans les systèmes d'échantillonnage

Karim Mahraz, chef de produit

Dans un système d'échantillonnage d'analyseur de processus, il y a toujours un délai entre le moment où vous saisissez l'échantillon et le moment où vous obtenez une lecture.

Le délai est cumulatif, représentant le temps total nécessaire pour qu'un échantillon se déplace du robinet de la ligne de traitement à l'analyseur de processus, où les résultats sont obtenus. Ce délai peut être plus long que vous ne le pensez et le sous-estimer peut conduire à un contrôle de processus inférieur. Si vous supposez que votre délai est égal à une minute, mais qu'il est en réalité de deux heures, les lectures de votre analyseur peuvent ne plus être pertinentes ou utiles. Vous souhaitez minimiser ce délai, avec un objectif commun d'une minute ou moins entre le robinet et la lecture de l'analyseur.

Vous trouverez des causes de retard dans l'ensemble de votre système d'instrumentation analytique. Voici quatre domaines principaux à examiner pour commencer à réduire le délai de votre système :

1. Retard dans la sonde
2. Retard dans le transport des échantillons (y compris la station de terrain et les lignes de transport)
3. Retard dans le conditionnement de l'échantillonnage (y compris la commutation de flux)
4. Retard dans l'analyseur

1. Délai dans la sonde

Évitez les sondes d'échantillon trop grandes. La sonde doit être suffisamment longue pour atteindre le tiers médian du diamètre de la ligne de traitement, là où le flux se déplace le plus rapidement et fournit l'échantillon le plus propre et le plus représentatif. Il ne doit pas être plus long - ou plus large - que nécessaire, car plus le volume de la sonde est important, plus le retard est important.

L'emplacement du robinet dans le tube de traitement est un autre problème connexe à prendre en compte. Si vous placez la sonde près d'une section à faible débit du tube de traitement, vous devrez attendre plus longtemps pour que tout changement dans les produits chimiques de traitement apparaisse. Par exemple, de nouvelles molécules entrant dans un réservoir ou un tambour de grand volume créeront un "volume de mélange", les nouvelles et les anciennes molécules apparaissant à la sortie jusqu'à ce que le volume soit complètement purgé. Pour réduire la temporisation, il ne faut pas placer le robinet en aval d'un volume de mélange. Au lieu de cela, placez le robinet en amont de ces sources de retard en cours de traitement, y compris les tambours, les réservoirs, les jambes mortes et les lignes stagnantes.

2. Délai de transport des échantillons

• Emplacements de prises d'échantillons à distance : Plus un échantillon doit voyager loin pour être analysé, plus le délai est long. Placez le robinet le plus près possible de l'analyseur. Pour les lignes de transport plus longues, envisagez d'utiliser une boucle rapide pour accélérer le débit et fournir à votre analyseur un échantillon plus récent.
• Longueur et diamètre de la ligne : Plus l'échantillon doit se déplacer loin et plus le volume interne des lignes de transport est grand, plus le délai est long. Pour réduire ce délai, calculez et ajustez la longueur et le diamètre de la ligne en conséquence pour garantir la précision.
• Basse pression dans une ligne de transport d'échantillon liquide : Pour les échantillons liquides, l'emplacement du robinet doit fournir une pression suffisante pour acheminer l'échantillon via les conduites de transport ou la boucle rapide sans pompe. Évitez d'ajouter des variables supplémentaires coûteuses, telles qu'une pompe, car elles augmentent le délai.
• Haute pression dans une ligne de transport d'échantillons de gaz : Avec un gaz, plus la pression est élevée, plus le débit est lent. Pour accélérer le débit – et donc réduire la temporisation – baisser la pression. Par exemple, à la moitié de la pression, vous obtiendrez la moitié du délai.

3. Délai dans les systèmes de conditionnement d'échantillons

• Pièces en T non purgées causant des branches mortes : Une branche morte est un volume latéral non purgé qui permet aux molécules de se diffuser dans et hors du milieu circulant du système. Tout té ou croix dans la ligne d'échantillonnage analysée est une branche morte à moins que tous ses orifices ne coulent. Les branches mortes courantes comprennent les points de connexion pour les jauges de pression et de température, les vannes de purge et de purge, les collecteurs d'étalonnage et les points d'échantillonnage en laboratoire. Vous devrez purger ces zones avant d'effectuer des analyses d'échantillons, car la période de purge contribue au retard. Déplacer la jambe morte (comme une jauge) est parfois la solution la plus simple.
• Adsorption des échantillons sur les parois des tubes et les filtres : Lorsqu'un échantillon touche les parois d'un tube ou toute autre surface solide, quelques-unes de ses molécules adhèrent à cette surface. Dans une analyse en parties par million (ppm), la perte de molécules due à l'adsorption (ou le gain de désorption) peut être importante. Cependant, la perte n'est statistiquement significative qu'avec des échantillons de gaz. Ne vous inquiétez de l'adsorption avec un échantillon liquide que lorsque vous mesurez moins de 1 ppm. Pour les échantillons de gaz, prévoyez des temps d'attente suffisants entre les sources de commutation pour permettre aux molécules de gaz précédentes de se dissiper.
• Volumes de composants internes élevés : Pour garantir un échantillon représentatif et obtenir des lectures précises de l'analyseur, le volume total de chaque appareil dans le circuit doit être purgé. Si vous avez un appareil à grand volume, tel qu'un filtre ou un coalesceur, prévoyez suffisamment de temps pour le purger complètement. Un guide général serait de rincer l'appareil avec trois fois son volume. Minimisez la taille de ces composants lorsque cela est possible.

4. Délai dans l'analyseur

• Temps de réponse discontinu de l'analyseur : Certains analyseurs prennent plus de temps que d'autres pour effectuer leurs analyses en raison des processus qui se déroulent au sein de l'analyseur. Par exemple, un colorimètre doit développer sa couleur mesurée avant de terminer une analyse, et un chromatographe en phase gazeuse doit séparer ses composants mesurés avant de les analyser.
• Temps de réponse continu de l'analyseur : Certains analyseurs fonctionnent en continu, mais même ceux-ci ne fournissent pas un résultat immédiat, il y a donc toujours un certain retard.
• Temps de réponse de l'opérateur du système manuel : Lors de la gestion manuelle du processus d'analyse des échantillons, assurez-vous de prendre en compte le délai inévitable qui se produit avant que l'opérateur ne remarque et ne réponde aux ajustements nécessaires du système.

Connaître votre délai pour permettre des réponses système précises

Il est important de reconnaître combien de temps s'est écoulé entre le moment où l'échantillon est prélevé pour la première fois de la ligne de traitement au robinet, le moment où l'échantillon atteint l'analyseur et le moment où vous recevez votre résultat. Une hypothèse erronée sur ce laps de temps signifie que vous ne comprenez pas la relation entre ce qui se trouve dans la chaîne de traitement et le résultat analytique. La compréhension des éléments de votre système d'échantillonnage susceptibles d'être retardés abordés dans cet article (sonde, transport d'échantillon, conditionnement d'échantillon et analyseur) permettra de tirer des conclusions sur l'endroit où le retard se produit dans votre système et d'améliorer le contrôle global du processus.