取样…

取样简介

在肉眼看来，通常难以识别工业流体系统的内部运行规律和奥秘。这就是为什么长期以来一直采用取样实践以使操作员准确了解工艺条件和系统流体的原因。

取样是一个从流体系统中抽取样品以进行远程实验室分析的过程。取样面板可以安装在整个设施中方便的位置，包括存储容器附近、长输送管路上、工艺管路上、扩口位置等 – 任何需要抽取流体以进行分析的位置。尽管在线分析仪因其实时分析工艺流体的能力而日益受到欢迎，但传统的取样仍然具有明显的优势。

通常，取样系统具有以下优势：

• 比在线分析仪更为经济
• 比必须安装在分析仪棚中的分析仪更易于安装和维护
• 易于安装在更靠近工艺管路的位置
• 能够在一个中心化实验室中实现所有样品分析
• 有助于验证在线分析仪的结果

通过遵循优秀实践，取样可以让您清楚地了解真实的工艺条件并为您提供正确的信息，以便根据需要作出调整。让我们来探讨一下如何在您的工厂中成功实现取样。

	预处理	取样	在线分析仪
	工厂车间的空间有限。
	预算有限。
	取样过程涉及有害物质，应限制人体接触。
	流体系统规模庞大，必须从多个点取样。
	样品纯度是重中之重。
	时延必须保持在较低限度。
	工艺变化速率极为缓慢。
	保持样品温度是重中之重。
	现场大气条件可变。
	待取样工艺中含有较重的颗粒物。

取样和在线分析仪是监测工艺条件的两种常用方法。根据需求的不同，一种方法可能比另一种方法更为有益。

成功取样的优秀实践

理想情况下，您的样品是当前流经系统的流体的精确化学再现。但由于取样是一个手动过程，外部因素可能会导致您的样品不合适地代表真实的工艺条件。

在取样中，目标是尽可能地减少这些可能性。尽管可能需要根据您的工艺和运行的独特性而进行单独考虑，但代表性取样通常遵循一些主要的优秀实践。

样品应具有代表性

精确的分析依赖于捕获代表真实工艺条件的样品。要达到这种精度水平，首先要从工艺卡套管或公称管中正确抽取样品。

在大多数系统中，使用探头从工艺管路中段三分之一处抽取样品被视为优秀实践。探头通常由金属制成，并在工艺取样口位置插入接管。探头伸入到取样流体在此处进入吸管的工艺流体中，从而允许探头抽出连续流以进行分析。

如图所示，探头充当过滤器，因此有助于从所抽取样品中滤除大量的固体颗粒、管垢和夹带的液滴。根据您的 运行条件和工艺流中的颗粒数量，探头的这种过滤能力可以因延长过滤器寿命而显著节省成本。

探头的过滤特性是颗粒动量的结果。惯性使工艺流中的颗粒向下游移动，而不是急剧进入 吸管。当颗粒的比重或密度大于工艺流体时，分离非常有效。通过从工艺流的中心取样 并滤除潜在的污染物，探头可以帮助您抽取比系统接管本身更具代表性的样品。

探头并非始终适合取样。例如，如果工艺流不含任何固体，则探头的过滤功能几乎并无额外优势。如果考虑成本，则从系统中省去探头可能更有益。此外，在某些应用中，从样品中除去某些固体和液体可能会对样品的代表性产生负面影响。

样品应具有及时性

为了成功取样，需要了解取样时间。尽量减少样品从工艺管路行进到样品容器所用的时间至关重要，这有助于减少外部因素干扰样品的可能性。为了尽可能地减少输送时间，探头可以再次发挥其优势。通过从高流速的工艺管路中心取样， 探头可以加快响应时间。其次，高品质的容器有助于保持样品的状态。然而，高品质容器无法长时间保持精确的温度水平。如果您担心这一点，则应当考虑在线分析。

一般而言，需要注意的是，在线分析仪的优势之一是能够实时分析样品条件，通常在从主工艺中取出后的一分钟内。这对于在从工艺中抽取后可能快速相变或以其他方式受到损害的脆弱系统流体来说颇具优势。在取样应用中，从面板中抽取待在实验室进行分析的样品可能需要更长的时间。如果工艺条件快速变化，则在线分析仪可能更具优势。如果使用在线分析仪，您可以基于其结果根据需要快速变更工艺控制。如果工艺流体的变化速度缓慢并且不需要快速控制措施，则取样可能是理想的选择。

样品应具有纯净性

保持样品不受污染至关重要。多余颗粒物会导致实验室中的分析结果不精确或不具代表性。合理的取样系统设计有助于提高样品纯度。应考虑以下设计要素：

避免死角。

例如，在设计取样位置时，重要的是应避免取样容器上游的死角。死角表示能够捕获旧样品物质的空间，可能出现在三通、压力表、温度指示器或其他区域。残留的物质可能会渗入新样品中，从而影响其精确性。

死角的行为是无法预测的，但其影响通常会随着长度与直径之比的增加而变大。此外，死角对样品的负面影响程度还随着分析管路内流速的降低而增大。因此，应当将死角转移到样品瓶或钢瓶的下游，以尽可能地减少发生污染的可能性。

可实现充分冲洗。

在抽取样品之前，必须冲洗输送管路和取样系统中滞留的死体积。定期冲洗输送管路有助于保持其清洁，从而减少样品污染的可能性。连续流还有助于减少冲洗时间。

可实现有效吹扫。

在两次使用之间充分吹扫取样面板有助于减少任何残留物质损害下一个样品的可能性。因此，取样系统具有单独的吹扫选购件或足够的流量以将旧样品完全吹扫到排放口或处置系统非常重要。此外，行业标准建议在重新使用之前清洁并干燥取样钢瓶， 以减少受旧样品颗粒物污染的可能性。

样品应存放在合适的容器中

适当的样品控制（包括您选择的取样容器以及操作员抽取和处理样品的方法）对于确保取样成功同样非常重要。

选择样品容器时，应考虑样品的相态组成和行为。压力或温度剧烈变化会影响样品行为，并可能改变其成分。必须考虑以下因素：

• 温度上升或压力下降会导致较轻的组分先于较重的组分从液体样品中蒸发出来
• 温度下降或压力上升会导致较重的组分先于较轻的组分从气体样品中冷凝出来

此类相变会改变样品成分，因此无法代表真实的工艺条件。应尽可能将样品保持在工艺条件下，选择合适的容器有助于实现这一目标。

通常由玻璃或有时由聚乙烯制成的样品瓶非常适合于非挥发性液体或在环境条件下最大蒸汽压为 14.7 psi 的液体。样品瓶并非承压容器，对于必须保持一定压力以避免相变的工艺流体来说，不应考虑使用样品瓶。不过，样品瓶更具成本效益，如果其他因素不要求使用承压钢瓶，则样品瓶是不错的选择。

应使用钢瓶进行挥发性液体和气体取样。钢瓶可以将样品长时间保持在压力下，因此有助于在钢瓶从取样点到实验室的整个过程中均保持代表性。如果样品有毒，钢瓶也是一个不错的选择，因为钢瓶可以尽可能地减少与用户接触并降低对用户造成的风险。

使用钢瓶时，考虑必须与系统流体相容的结构材料也很重要。316 不锈钢是适合一般工业应用的不错选择，然而在对腐蚀性极强的化学品进行取样时可能需要更高性能的合金。

样品应妥善处理

由于取样本质上是一个手动过程，因此操作员在从采集点到实验室的整个过程中处理样品时应遵循既定的优秀实践。即使在设计精良的取样系统中，人为错误也有可能导致污染或更严重的操作员伤害。

从高压源取样液体会导致工艺流体溢出和飞溅。这不仅是一种浪费，而且对技术人员来说可能是一个重大的安全隐患。此外，这也可能违反环境法规。

使用敞口瓶将液体样品运回实验室不仅存在溢出风险，而且不可避免地会导致样品不准确。如果样品未保持在特定的压力和温度下，则其中的轻组分会在高于其露点时蒸发或分馏。运送敞口的玻璃瓶会使技术人员暴露在具有潜在危险的烟气中。

对操作员进行适当的培训有助于他们建立自己的知识基础观。在每个取样点都应遵循既定优秀实践。

在您的取样系统中应寻求哪些功能

取样可能是监测工艺条件的一种非常有效的方法。然而，由于这种方法固有地引入了人为错误的可能性，因此在您的取样面板和系统中寻求有助于降低风险、提高可用性并尽可能地提高安全性的功能会大有裨益。

虽然您的特定应用可能并不需要以下所有设计功能，但它们可以在适当的时间和地点带来显著的好处。

专为您的工艺而设计

与液体取样相比，由于气体和挥发性液体取样具有独特的考量，因此安装专为此类工艺设计的系统是有利的。

例如，通过利用差压驱动流体通过系统，从工艺中抽取并在较低压力位置（例如泵上游）返回工艺的闭环取样系统是气体或挥发性液体取样的理想选择。样品存放在耐用的额定压力型金属取样钢瓶中以防样品逸出，从而保证操作员的人身安全。 相比之下，在工艺液体于常压下储存时无分馏风险的应用中，取样系统可以将液体分发到带有自密封隔膜盖的非承压样品瓶中。

精心设计的取样面板还提高了易用性并减少了出错可能性。例如，专为气体取样而设计的面板有助于确保自上而下采集样品时钢瓶保持正确的方向。

齿轮阀组件

获取样品、排空、冲洗和吹扫都是通过操作取样系统中的一系列不同阀门而完成的。传统上，每个阀门均需以适当的顺序独立启动，以正确抽取代表性样品。

今天，可以使用旨在以适当顺序启动每个阀门的齿轮阀组件，从而帮助操作员更轻松地控制流体通过面板流入容器的路径。这种设计特点可防止阀门失序启动，因此有助于降低出错几率，从而降低了交叉污染的可能性。

连续流功能

为连续流而设计的取样系统的优势在于，当输送管路较长时，可以减少冲洗时间。此外，连续流有助于维持工艺条件并保持输送管路新鲜，因此可以随时采集样品。连续流还有助于防止粘性样品在输送管路中凝固。

定容积功能

定容积取样是通过将流体储存入特定体积的钢瓶中，再吹扫入取样品中，从而防止取样过满。此功能有助于提高操作员的安全性并减少浪费。

综合文档

可提供带有雕刻的、可定制指示标牌的取样面板。这可以帮助生疏的操作员更自信地执行抽取样品的过程。取样面板可以存放包括图纸、测试记录、备件清单以及其他文书在内的文档，以减少维修设备时的猜测。

耐腐蚀性

取样面板固有地与具有潜在腐蚀性的流体或气体定期接触，因此，必须采用能够长期抵抗降解的材料制成。用于浸湿材料的 316 不锈钢结构可以降低许多一般取样应用中的腐蚀可能性。用于非浸湿材料的 304 不锈钢结构可实现长期耐用性。选择合适的合金组合有助于在优化成本的同时尽可能地提高性能。

立即改进您的取样实践

标准化取样面板的选型也有利于您的整体运营。特别是在大型设施中，往往需要在多个位置定期进行取样。如果在所有取样点均采用标准化的取样面板设计，则有助于消除潜在的混淆并促进每个位置的一致流程。

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