Tiêu chuẩn TCVN 12546:2025 Khí thiên nhiên - Lấy mẫu khí

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12546:2025

ISO 10715:2022

KHÍ THIÊN NHIÊN - LẤY MẪU KHÍ

Natural gas - Gas sampling

Lời nói đầu

TCVN 12546:2025 thay thế cho TCVN 12546:2019.

TCVN 12546:2025 hoàn toàn tương đương với ISO 10715:2022.

TCVN 12546:2025 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 193 Sản phẩm khí biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

 

Lời giới thiệu

Thành phần, chất lượng và tính chất của khí thiên nhiên khác nhau tùy theo nguồn, mức độ xử lý, pha trộn tự nhiên tại các điểm kết nối, cơ sở tồn chứa, trạm pha trộn, nhu cầu biến động đối với một số dẫn xuất của nó như LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng), và nhu cầu vận chuyển khí khác thường và khí tái tạo trong cùng một mạng lưới ngày càng tăng, v.v.

Những thay đổi xảy ra đều được theo dõi và kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo an toàn cho cộng đồng cũng như nhân viên vận hành, nhà máy, thiết bị và cơ sở hạ tầng khí đốt nói chung. Ngoài ra, về mặt thương mại, hàm lượng năng lượng của khí khác nhau với những biến thể này và được giám sát rất chính xác cho mục đích thanh toán và tài chính vì liên quan đến số tiền rất lớn.

Các biến thể xảy ra có thể được nhóm lại một cách tốt nhất theo thuật ngữ chung “Chất lượng khí” mà sau này được gọi là GQ trong tiêu chuẩn này.

Để giám sát và kiểm soát GQ, các mẫu được lấy ở nhiều giai đoạn khác nhau trong suốt quá trình thực hiện và được phân tích. Các mẫu như vậy được lấy theo nhiều thông số quy trình khác nhau với nhu cầu luôn đảm bảo rằng bất kỳ khí nào được phân tích sau đó cho mục đích giám sát đó thực sự đại diện cho lượng sản phẩm lớn.

Các phương pháp đo GQ được quy định rõ ràng trong nhiều tiêu chuẩn ISO cũng như các phương tiện hiệu chuẩn các thiết bị dụng cụ đo đó, tuy nhiên tất cả các phép đo và hiệu chuẩn đó đều vô ích nếu các mẫu được sử dụng để thực hiện các phép đo đó không mang tính đại diện.

Tiêu chuẩn này cung cấp các phương tiện để đảm bảo hệ thống lấy mẫu và quá trình lấy mẫu được thiết kế, định vị, lắp đặt, vận hành và bảo trì sao cho các mẫu thu được đại diện cho lượng sản phẩm lớn mà chúng được quy cho. Tiêu chuẩn này cũng quy định thông tin toàn diện về cách thức mà các mẫu có thể bị nhiễm bẩn, thay đổi, biến đổi hoặc phân hủy cũng như các phương pháp, phương tiện và quy trình để đảm bảo rằng mẫu vẫn mang tính đại điện tử khi bắt đầu quá trình lấy mẫu cho đến thời điểm mẫu được đưa đến thiết bị phân tích.

 

KHÍ THIÊN NHIÊN - LẤY MẪU KHÍ

Natural gas - Gas sampling

CẢNH BÁO: Các khía cạnh chất lượng chung của khí thiên nhiên được trình bày chi tiết trong TCVN 12049 (ISO 13686) ^[1] . Tuy nhiên, có thể tiêu chuẩn không bao gồm tất cả các cấu tử vết ngày càng cần thiết phải giám sát vì nhiều lý do.

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các phương tiện để đảm bảo rằng các mẫu khí thiên nhiên và các chất thay thế khí thiên nhiên được đưa vào mạng lưới vận chuyển và phân phối phải đại diện cho khối lượng mà chúng được phân bổ.

CHÚ THÍCH: Để đảm bảo rằng một loại khí cụ thể được xem xét trong tiêu chuẩn, xem Phụ lục A.

Tiêu chuẩn này áp dụng để lấy mẫu tại các hiện trường và địa điểm nơi đo lường và giám sát các tiêu chí về khả năng thay thế, hàm lượng năng lượng và điều kiện đầu vào mạng lưới và đặc biệt có liên quan tại các trạm đo lường trong giao nhận thương mại và xuyên biên giới. Nó đóng vai trò là nguồn quan trọng cho các ứng dụng kiểm soát trong xử lý khí thiên nhiên và đo lường các thành phần vết.

Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng cho việc lấy mẫu khí khô tự nhiên (một pha - điển hình là khí đi qua đường ống dẫn khí thiên nhiên). Đôi khi, dòng khí thiên nhiên có thể chứa các hydrocacbon lỏng. Việc cố gắng lấy mẫu dòng khí thiên nhiên ướt sẽ dẫn đến khả năng có thêm độ không đảm bảo không xác định trong phân tích thành phần dòng chảy thu được. Việc lấy mẫu dòng khí ướt (hai hoặc ba pha) nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các vấn đề an toàn liên quan đến việc lấy mẫu khí.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các bản sửa đổi, (nếu có).

ISO 14532, Natural gas - Vocabulary (Khí thiên nhiên - Từ vựng)

3 Thuật ngữ, định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ, định nghĩa sau:

3.1

Hấp thụ (absorption)

Sự tách của một hoặc nhiều cấu tử từ hỗn hợp các khí khi tiếp xúc với chất lỏng.

CHÚ THÍCH 1: Quá trình đồng hóa hoặc tách gây ra (hoặc được tạo ra bởi) sự thay đổi lý học hoặc hóa học, hoặc cả hai, trong vật liệu hấp thụ.

CHÚ THÍCH 2: Các cấu tử khí được giữ lại bởi tác động mao dẫn, thẩm thấu, hóa học hoặc dung môi.

VÍ DỤ: Loại nước khỏi khí thiên nhiên sử dụng glycol.

[NGUỒN: ISO 14532:2014, 2.2.2.6]

3.2

Hấp phụ (adsorption)

Sự lưu giữ, bởi các lực vật lý hoặc hóa học của các phân tử khí, các chất hòa tan hoặc các chất lỏng bởi bề mặt của các chất rắn hoặc chất lỏng mà chúng tiếp xúc.

CHÚ THÍCH 1: Ví dụ, sự giữ lại metan bằng cacbon.

[NGUỒN: ISO 14532:2014, 2.2.2.7]

3.3

Tạp chất (contaminant)

Thành phần ở mức rất thấp, chẳng hạn như các hạt, glycol, dầu máy nén, v.v., được cho là có tính xâm nhập và không phải là một phần của khí cần lấy mẫu.

CHÚ THÍCH 1: Các tạp chất như vậy thường gây hại cho thiết bị phân tích và nếu chúng xâm nhập vào quá trình lấy mẫu, chúng cần được loại bỏ khỏi mẫu trước khi đưa vào máy phân tích. Tuy nhiên, sau khi các tạp chất xâm nhập vào quá trình lấy mẫu, chúng tiếp tục ảnh hưởng đến bất kỳ mẫu nào tiếp xúc với chúng. Theo thời gian, sự tích tụ tạp chất trong hệ thống lấy mẫu có thể ảnh hưởng sâu sắc đến mẫu đến mức mẫu không còn đại diện cho khối lượng nữa.

CHÚ THÍCH 2: Không được nhầm lẫn tạp chất với các thành phần vết vốn có trong khí cần lấy mẫu.

3.4

Giải hấp (desorption)

Sự loại bỏ chất bị hấp thu bằng quá trình ngược của hấp thụ hoặc hấp phụ.

CHÚ THÍCH 1: Ví dụ, từ dung dịch trong pha lỏng.

[NGUỒN: ISO 14532:2014, 2.2.2.8]

3.5

Lấy mẫu trực tiếp (direct sampling)

Lấy mẫu trong các tình huống có kết nối trực tiếp giữa khí thiên nhiên được lấy mẫu và thiết bị phân tích.

3.6

Xylanh piston nổi (floating-piston cylinder)

Bình chứa có một piston di chuyển để ngăn cách mẫu và khí đệm. Áp lực được cân bằng ở cả hai phía của piston.

3.7

Hiệu ứng hấp thu khí (gas sorption effect)

Quá trình vật lý trong đó một số khí được hấp phụ vào hoặc tách khỏi bề mặt của chất rắn mà không có sự biến đổi của các phân tử.

CHÚ THÍCH 1: Lực hấp dẫn giữa một số khí và chất rắn hoàn toàn là vật lý và phụ thuộc vào bản chất của vật liệu tham gia. Khí thiên nhiên có thể chứa một số cấu tử thể hiện hiệu ứng hấp phụ mạnh. Cần đặc biệt cẩn thận khi xác định nồng độ vết như hydrocacbon nặng, nước, hợp chất lưu huỳnh, thủy ngân và hydro.

[NGUỒN: ISO 14532:2014, 2.3.4.6]

3.8

Khí thiên nhiên áp suất cao (high-pressure natural gas)

Khí thiên nhiên với áp suất vượt quá 0,2 MPa.

3.9

Điểm sương của hydrocacbon (hydrocacbon dew point)

Nhiệt độ mà tại đó hơi hydrocacbon bắt đầu ngưng tụ, ở áp suất nhất định.

3.10

Thiết bị lấy mẫu gộp (incremental sampler)

Thiết bị lấy mẫu tích tụ một loạt các mẫu điểm vào một mẫu gộp.

3.11

Lấy mẫu gián tiếp (indirect sampling)

Lấy mẫu trong các tình huống không có kết nối trực tiếp giữa khí thiên nhiên được lấy mẫu và thiết bị phân tích.

3.12

Bộ tách chất lỏng (liquid separator)

Thiết bị, trong đường dẫn mẫu, được sử dụng để thu thập chất lỏng lắng tách.

3.13

Thời gian thổi làm sạch (purging time)

Khoảng thời gian mà mẫu thổi làm sạch một phần thiết bị.

3.14

Mấu đại diện (representative sample)

Một mẫu có cùng thành phần như khí thiên nhiên được lấy mẫu khi khí đó được coi là đồng nhất.

[NGUỒN: ISO 14532:2014, 2.3.4.2]

3.15

Thời gian lưu (residence time)

Thời gian cần cho một mẫu chảy qua một phần thiết bị.

3.16

Ngưng tụ ngược (retrograde condensation)

Việc sinh ra pha lỏng các hydrocacbon nặng ở một áp suất và nhiệt độ cụ thể, khi đó, ở cùng nhiệt độ, khí tồn tại một pha ở áp suất cao hơn cũng như ở áp suất thấp hơn.

CHÚ THÍCH: Hành vi ngược dòng mô tả các đặc tính pha không lý tưởng của hỗn hợp khí hydrocacbon, chẳng hạn như khí thiên nhiên.

3.17

Bình chứa mẫu (sample container)

Vật chứa để thu thập mẫu khí khi lấy mẫu gián tiếp là cần thiết.

3.18

Đường dẫn mẫu (sample line)

Đường được cung cấp để truyền mẫu khí từ điểm lấy mẫu (3.21) đến thiết bị lấy mẫu hoặc thiết bị phân tích.

CHÚ THÍCH: Các thiết bị, dụng cụ cần thiết để chuẩn bị mẫu cho vận chuyển và phân tích (bộ phận xử lý) có thể là một phần của đường dẫn mẫu.

3.19

Đầu lấy mẫu (sample probe)

Thiết bị được đưa vào nguồn khí để lấy mẫu và đến nơi đường dẫn mẫu (3.18) được kết nối.

3.20

Vùng lấy mẫu (sampling place)

Nơi đặt đầu lấy mẫu (3.19) dọc theo đường ống dẫn khí hoặc trên nhà máy xử lý khí.

3.21

Điểm lấy mẫu (sampling point)

Điểm chính xác trong không gian được xác định bởi vùng lấy mẫu (3.20), vị trí lấy mẫu (3.22) và vị trí của đầu vào trên đầu lấy mẫu (3.19).

3.22

Vị trí lấy mẫu (sampling position)

Vị trí nằm trong diện tích tiết diện ngang của đường ống dẫn khí hoặc nhà máy xử lý khí tại vùng lấy mẫu từ đó mẫu được lấy

3.23

Mẫu điểm (spot sample)

Một mẫu có thể tích xác định được lấy tại một nơi xác định tại một thời điểm xác định từ một dòng khí.

3.24

Cấu tử vết (trace component)

Cấu tử có mặt với hàm lượng rất thấp

CHÚ THÍCH 1: Các cấu tử vết nhìn chung bao gồm các hydrocacbon hoặc nhóm các hydrocacbon trên n-pentan và các cấu tử khác được liệt kê trong ISO 14532.

3.25

Bề mặt ướt (wetted surface)

Bề mặt của vật liệu tiếp xúc với khí được lấy mẫu

4 Biện pháp phòng ngừa an toàn

Việc sử dụng tiêu chuẩn này có thể liên quan đến việc làm việc với khí dễ cháy áp suất cao và các vật liệu nguy hại khác có thể nằm trong các khu vực được chỉ định là nguy hại (khí quyển có khả năng nổ và/hoặc độc hại). Tiêu chuẩn này không đề cập đến các vấn đề an toàn liên quan đến các tình huống như vậy. Người sử dụng có trách nhiệm thiết lập các quy tắc thiết kế, quy trình lắp đặt, vận hành, thử nghiệm và bảo trì phù hợp đối với thiết bị chịu áp suất, thiết bị nằm trong các khu vực có khả năng nguy hại, kiểm soát, xử lý và vận chuyển các chất có khả năng gây nguy hại cho sức khỏe, v.v.

Cần tuân thủ chặt chẽ các quy định quốc tế và quốc gia về yêu cầu an toàn nghiêm ngặt hơn tiêu chuẩn này.

5 Nguyên tắc lấy mẫu

Lấy mẫu khí thiên nhiên là quá trình lấy mẫu từ nguồn quan tâm, ổn định mẫu (nếu cần) và chuyển mẫu đến thiết bị phân tích, trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua bình chứa hoặc phương tiện vận chuyển khác.

Các phương pháp và thiết bị đối với từng bước này được mô tả trong tiêu chuẩn này.

Mục đích của hệ thống lấy mẫu là đảm bảo rằng mẫu thu được đại diện cho nguồn khí mong muốn và trong quá trình chuyển mẫu đến thiết bị phân tích, trạng thái hóa học và vật lý vẫn không thay đổi, ngay cả ở cấp độ phân tử.

Xem xét thiết bị được sử dụng để thực hiện mục đích này trong nhiều năm hoạt động, cần xem xét cẩn thận khi thiết kế (lưu ý các điều kiện cụ thể của ứng dụng và mục tiêu đo lường), sản xuất, vận hành, bảo trì và đánh giá hiệu năng của hệ thống.

6 Khái niệm về mẫu đại diện

Để chứng minh rằng bất kỳ thông tin nào thu được từ một mẫu khí thiên nhiên đều thực sự đại diện cho toàn bộ lượng mà thông tin được quy cho, vì vậy sử dụng thuật ngữ "mẫu đại diện"

Mẫu đại diện được thiết lập theo hai tiêu chí chính:

a) Mẫu không bị thay đổi theo cách bất kỳ, hoặc thực tế hơn là có thể tránh được theo bất kỳ cách nào, trong quá trình thu gom, xử lý, chứa hoặc chuẩn bị mẫu để phân tích hoặc đo lường. Tình trạng của mẫu giống nhau về thành phần và pha - giống nhau tuyệt đối hoặc cơ bản như khối lượng mà mẫu được lấy để xác định chất lượng/chất phân tích đang xem xét - được coi là giống hệt nhau.

b) Mẫu được lấy tại một điểm lấy mẫu mà có thể chắc chắn rằng mẫu thực sự đến từ khối lượng mà thông tin sẽ được áp dụng tại một thời điểm hoặc khoảng thời gian đã biết. Điều này yêu cầu phải khớp thời gian hoặc đồng bộ hóa kết quả phân tích với khối lượng. Điều này được coi là có liên quan.

7 Loại lấy mẫu

7.1 Xem xét phương pháp lấy mẫu

Chức năng chính của việc lấy mẫu là lấy mẫu thích hợp đại diện cho khí. Sự khác biệt chính trong việc lấy mẫu là giữa các phương pháp lấy mẫu trực tiếp và gián tiếp. Trong phương pháp lấy mẫu trực tiếp, mẫu được lấy từ một dòng và được chuyển trực tiếp đến thiết bị phân tích. Trong phương pháp lấy mẫu gián tiếp, mẫu được tồn chứa trong vật chứa mẫu trước khi nó được chuyển đến thiết bị phân tích. Các phân loại chính của phương pháp lấy mẫu gián tiếp là lấy mẫu điểm và lấy mẫu gộp. Lấy mẫu gộp liên quan đến LNG tái hóa khí được quy định trong TCVN (ISO 8943) ^[7] .

CHÚ DẪN:

A lấy mẫu

B1 trực tiếp

B2 gián tiếp

C1 điểm

C2 gộp

D1 thời gian

D2 dòng chảy

Hình 1 - Các phương pháp lấy mẫu trực tiếp và gián tiếp

Thông tin cần thiết từ việc phân tích khí thiên nhiên nằm trong hai loại cơ bản: các giá trị trung bình và giá trị giới hạn.

- Giá trị trung bình

Một ví dụ điển hình là nhiệt trị. Giao nhận thương mại yêu cầu nhiệt trị trung bình theo thời gian - hoặc nhiệt trị trung bình theo dòng chảy. Các hợp đồng thương mại xác định thời gian và phương pháp tính trung bình.

- Giá trị giới hạn

Hầu hết các hợp đồng giao nhận thương mại khí đều có các giới hạn quy định kỹ thuật về thành phần hoặc tích chất của khí. Có thể áp dụng lấy mẫu trực tiếp, nhưng do các yêu cầu nêu trên việc lấy mẫu gián tiếp được áp dụng.

7.2 Lấy mẫu điểm

7.2.1 Tổng quan

Điều này quy định phương pháp lấy mẫu gián tiếp trong đó một chai chứa thích hợp được làm đầy bằng mẫu khí. Sau đó, mẫu được vận chuyển đến nơi phân tích.

Lấy mẫu điểm là một hình thức lấy mẫu đại diện cho khí trong đường ống tại thời điểm mẫu được lấy. Lấy mẫu điểm có thể được sử dụng để đánh giá giếng khoan hoặc nguồn cấp, đánh giá dòng chảy định kỳ, kiểm tra xác nhận kết quả, kiểm tra xác nhận quá trình, khắc phục sự cố và mục đích công nhận.

Lấy mẫu điểm là một hình thức lấy mẫu tại một địa điểm, một vị trí vào cùng thời điểm duy nhất và cung cấp mẫu cho khí trong đường ống khi kỹ thuật viên lấy mẫu.

Khoảng thời gian giữa các mẫu phải do người sử dụng chỉ định, dựa trên tính an toàn hoặc tính quan trọng của quy trình đối với kết quả và tính ổn định của chất lượng khí (xem 7.2.8).

Mẫu được lấy bằng cách sử dụng một trong một số phương pháp đã được phê duyệt để lấy mẫu điểm, chẳng hạn như: phương pháp đổ đầy và làm rỗng, phương pháp nạp sẵn Heli, phương pháp làm sạch liên tục, phương pháp áp suất không đổi hoặc phương pháp lấy mẫu đã được chứng minh và được thử nghiệm khác. Hầu hết các mẫu được thu thập trong một xy lanh mẫu khoang đơn tiêu chuẩn hoặc xylanh mẫu kiểu piston áp suất không đổi.

Mặc dù có thể thu thập thông tin có giá trị bằng phương pháp này, nhưng luôn phải lưu ý rằng mẫu đại diện cho những gì có tại thời điểm lấy mẫu. Nó không đại diện cho vị trí lấy mẫu trong tuần hoặc tháng tiếp theo, trừ khi nó đến từ một giếng khí duy nhất có lịch sử lâu dài về việc sản xuất cùng một loại khí và hàm lượng khí. Điều đáng lưu ý là một mỏ khí cũ bắt đầu trở nên càng ngày càng giàu vào cuối vòng đời của nó. Chất lượng khí có thể giữ nguyên trong 10 năm và sau đó bắt đầu thay đổi vào cuối vòng đời sản xuất của mỏ.

Phụ lục B về lấy mẫu áp suất thấp mô tả phương pháp lấy mẫu điểm từ hệ thống phân phối khí thiên nhiên áp suất thấp bằng cách sử dụng bình thủy tinh. Các bình chuyên dụng khác như túi polyme trơ có sẵn cho các ứng dụng thích hợp.

Các phương pháp phù hợp cho lấy mẫu điểm với áp suất cao hoặc thấp là:

- Nạp và làm rỗng

- Kiểm soát tốc độ

- Bình chứa được rút chân không

- Nạp sẵn heli

- Xylanh piston nổi

- Xylanh mẫu khoang đơn

7.2.2 Phương pháp nạp và làm rỗng

Phương pháp này được áp dụng khi nhiệt độ bình chứa mẫu bằng hoặc lớn hơn nhiệt độ nguồn. Áp suất nguồn phải trên áp suất khí quyển. Một ví dụ chi tiết được đưa ra trong B.2.

7.2.3 Phương pháp kiểm soát tốc độ

Trong phương pháp này, một van kim được sử dụng để kiểm soát tốc độ dòng chảy mẫu. Phương pháp này được áp dụng khi nhiệt độ bình chứa mẫu bằng hoặc lớn hơn nhiệt độ nguồn. Áp suất nguồn phải ở trên áp suất khí quyển. B.3 đưa ra một ví dụ chi tiết về phương pháp này.

7.2.4 Phương pháp rút chân không xylanh

Trong phương pháp này, một xylanh được hút chân không trước đó được sử dụng để thu thập mẫu. Phương pháp này được áp dụng khi áp suất nguồn ở trên hoặc dưới áp suất khí quyển và nhiệt độ nguồn lớn hơn hoặc nhỏ hơn nhiệt độ của bình chứa mẫu. Các van và phụ kiện trên chai chứa mẫu phải trong tình trạng tốt và không có rò rỉ. B.4 đưa ra một ví dụ về quy trình chi tiết.

7.2.5 Phương pháp nạp sẵn heli

Điều này tương tự như phương pháp rút chân không xylanh, ngoại trừ việc nạp trước helium được sử dụng để giữ cho bình chứa “không có không khí” trước khi lấy mẫu. Được sử dụng trong những trường hợp khi Heli không được đo, và tốt nhất là có thể bỏ qua, ví dụ phân tích bằng sắc ký khí với khí mang helium.

7.2.6 Phương pháp xylanh piston nổi

Bằng phương pháp này, mẫu được lấy vào xylanh piston nổi ở áp suất của đường ống và với các đường dẫn mẫu có cáp gia nhiệt.

7.2.7 Xylanh mẫu khoang đơn

Sử dụng xy lanh khoang đơn để thu thập mẫu để phân tích. Thông thường, xy lanh được làm bằng thép không gỉ và được tạo thành với các đầu được quay và được ren ở mỗi đầu của xy lanh. Một số thiết kế chỉ có thể có một đầu ren. Các dung tích phổ biến nhất là 300 mL, 500 mL và 1 000 mL, với các thể tích khác có sẵn. Bình chứa có van và van an toàn ở một đầu và van ở đầu kia.

7.2.8 Tần suất lấy mẫu

7.2.8.1 Xem xét chung

Thông tin về các đặc tính của dòng khí trong quá khứ và về những thay đổi dự kiến (có hệ thống) trong tương lai sẽ quyết định tần suất lấy mẫu. Nhìn chung, thành phần khí đường ống có thể có những biến động hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng, nửa năm và theo mùa. Những biến động về thành phần cũng có thể xảy ra do thiết bị xử lý khí và những thay đổi về bể chứa. Tất cả những xem xét về môi trường và vận hành này sẽ được tính đến khi lựa chọn khoảng thời gian lấy mẫu.

Những xem xét này có thể được hỗ trợ bởi phương pháp tiếp cận thống kê được đưa ra dưới đây.

Có thể tính toán số lượng mẫu thích hợp dựa trên độ không đảm bảo (mục tiêu) cần thiết của các số lượng trung bình. (Nói một cách nghiêm ngặt, phương pháp tiếp cận này tính đến các thành phần độ độ chụm của không đảm bảo đo kết hợp).

Công thức (1) để tính số lượng mẫu thích hợp như sau (chi tiết được mô tả trong Phụ lục I):

trong đó

U _tg là độ không đảm bảo mở rộng mục tiêu của giá trị số lượng trung bình;

n là số lượng mẫu được lấy trong khoảng thời gian xác định;

s là độ lệch chuẩn thực nghiệm của các phép đo riêng lẻ;

t là hệ số t Student.

Công thức này phải được giải bằng phép lặp: giá trị ban đầu của n được chọn cùng với giá trị t tương ứng cho (n - 1) bậc tự do, giá trị t này được sử dụng để tính toán giá trị n đã sửa đổi, sau đó được sử dụng để đưa ra giá trị mới của t. Mức độ không đảm bảo, số lượng mẫu và độ lệch chuẩn sẽ được thực hiện trong cùng khoảng thời gian.

7.2.8.2 Độ không đảm bảo mục tiêu có thể chấp nhận

Có hai trường hợp khác nhau liên quan đến độ không đảm bảo mục tiêu.

Trong trường hợp đầu tiên, độ không đảm bảo mục tiêu liên quan đến các giá trị số lượng trung bình được quy định rõ ràng trong hợp đồng giao nhận thương mại. Một ví dụ điển hình là nhiệt trị.

Trong trường hợp khác, chỉ các giá trị giới hạn được quy định cho thành phần hoặc tính chất khí, nhưng không phải là độ không đảm bảo. Trong những trường hợp này, độ không đảm bảo mục tiêu có thể được đánh giá dựa trên quy tắc quyết định được sử dụng khi đánh giá việc tuân thủ các giới hạn đã quy định, lần lượt, phụ thuộc vào mức rủi ro có thể chấp nhận được. Ví dụ, khi quy tắc quyết định liên quan đến dải bảo vệ bằng với độ không đảm bảo mở rộng và nó phải đảm bảo xác suất thấp về tuyên bố tuân thủ không chính xác, thì sự khác biệt giữa giá trị đo được cuối cùng hoặc giá trị trung bình của năm trước và giá trị giới hạn có thể được coi là độ không đảm bảo mở rộng mục tiêu.

Để biết thêm chi tiết về việc thiết lập độ không đảm bảo mục tiêu, tham khảo Eurachem/CITAC Guide ^{[9 ]} .

7.2.8.3 Hệ số t Student

Hệ số t cho phép đối với cỡ mẫu hữu hạn, và được tìm thấy trong các bảng thống kê tiêu chuẩn. Giá trị phụ thuộc vào độ tin cậy được xác nhận (thường là 95%) và 'bậc tự do', ở đây được lấy làm số phép đo trừ đi một (n - 1)

VÍ DỤ 1

Xác định nhiệt trị trung bình hàng tháng:

d = 0, 4 % (mức độ không đảm bảo được yêu cầu từ hợp đồng giao nhận thương mại đối với giá trị trung bình hàng tháng) s = 0, 6 % (biến động ước tính trong khoảng thời gian một tháng) ước tính đầu tiên, lấy n = 7

t = 2,45 cho 6 bậc tự do và độ tin cậy là 0,975 một mặt (bằng 0,95 hai mặt)

n = 14

Lần lặp đầu tiên, lấy n = 14:

tính toán lại cho t = 2,16 cho 13 bậc tự do, và độ tin cậy là 0,975 một mặt (bằng 0,95 hai mặt)

n = 11

Lần lặp thứ hai, lấy n = 11:

tính toán lại cho t = 2,23 cho 10 bậc tự do, và độ tin cậy là 0,975 một mặt (bằng 0,95 hai mặt)

n = 11

VÍ DỤ 2

Xác định hàm lượng lưu huỳnh tổng

Nồng độ đo cuối cùng 20 mg/m ³ và giá trị giới hạn của hợp đồng là 50 mg/m ³ .

d = 30 mg/m ³ (chênh lệch giữa giá trị giới hạn từ hợp đồng giao nhận thương mại và giá trị được đo cuối cùng)

s = 10 mg/m ³ [độ lệch chuẩn trong kết quả lấy mẫu điểm (trong năm qua)] t = 4,30 n - 1 được lấy là 2, độ tin cậy 95 % n = 2

Ba mẫu là đủ. Phép tính lại cho thấy hai mẫu là không đủ.

7.3 Lấy mẫu gộp (liên tục hoặc hỗn hợp)

7.3.1 Xem xét chung

Tốc độ dòng chảy và thành phần có thể thay đổi theo thời gian, do đó, khoảng cách giữa lần lấy mẫu gộp phải được lựa chọn cẩn thận sao cho mẫu được thu thập phản ánh những thay đổi này.

Lấy mẫu gộp hoặc lấy mẫu tổng hợp là phương pháp lấy mẫu diễn ra trong một khoảng thời gian hoặc số lượng lô cụ thể, do đó thực hiện lấy mẫu tổng hợp đại diện để bắt nhanh các thay đổi trong dòng mẫu trong khung thời gian đó hoặc đối với số lượng lô. Một hệ thống điển hình có một đầu lấy mẫu, một hệ thống bơm lấy mẫu có khả năng chịu áp suất đường ống tại vị trí lắp đặt, một cơ cấu lấy mẫu, một cơ cấu đo thời gian được gắn với thiết bị lưu lượng tại vị trí, một nguồn cung cấp dụng cụ bên ngoài được điều chỉnh hoặc một bộ điều chỉnh lấy áp suất khí trong đường ống và điều chỉnh nguồn cung cấp đó thành áp suất cần thiết cho bơm mẫu và một van điện từ (solenoid) để kích hoạt bơm mẫu. Hệ thống có thể được lắp trực tiếp hoặc lắp đặt với một vòng nạp mẫu bên ngoài.

7.3.2 Khoảng thời gian

Nếu có thể, lấy mẫu tỷ lệ theo tỷ lệ dòng chảy sẽ được sử dụng cho các hệ thống lấy mẫu gộp. Đặc biệt quan trọng phải sử dụng lấy mẫu theo tỷ lệ dòng chảy nếu cả tốc độ dòng chảy và thành phần thay đổi. Ví dụ, nếu dòng chảy bị dừng lại và thiết bị mẫu tiếp tục lấy mẫu, thì mẫu gộp sẽ có một phần khí được lấy khi không có dòng chảy. Nếu thành phần trong giai đoạn này khác với thành phần trung bình, mẫu sẽ không được coi là đại diện.

Lấy mẫu theo tỷ lệ thời gian có thể được sử dụng và sẽ chỉ cung cấp các mẫu đại diện nếu tốc độ dòng chảy ổn định trong khoảng thời gian lấy mẫu hoặc nếu thành phần ổn định trong khoảng thời gian lấy mẫu.

Có một số thiết bị lấy mẫu gộp có sẵn trên thị trường. Các thiết bị như vậy có thể được điều khiển bởi bộ đếm thời gian hoặc tín hiệu tỷ lệ dòng chảy từ máy tính lưu lượng.

7.3.3 Các xem xét về hệ thống

Một thiết bị lấy mẫu gộp được được khuyến nghị là loại dịch chuyển bơm mẫu vào xy lanh piston nổi ở áp suất không đổi và ở hoặc hơi cao hơn áp suất đường ống, hoặc xy lanh tiêu chuẩn tạo thành áp suất đường ống vào cuối chu kỳ lấy mẫu được xác định trước. Đường ống mẫu giữa thiết bị lấy mẫu và xy lanh thu thập phải có chiều dài tối thiểu. Ngoại trừ khí rất khô, nghèo hoặc điểm sương thấp, đường ống lấy mẫu và thiết bị lấy mẫu phải được theo dõi nhiệt và cách nhiệt để tránh ngưng tụ mẫu. Thiết bị lấy mẫu phải được thiết kế sao cho có thể:

a) cho phép dòng khí liên tục và không bị gián đoạn đi qua

b) tự làm sạch hoàn toàn trước mỗi mẫu, và sau đó bơm mẫu gộp đại diện vào bình chứa mẫu.

7.3.4 Giám sát quá trình nạp

Quá trình nạp phải được theo dõi thường xuyên bằng thiết bị chỉ báo tại chỗ hoặc từ xa.

7.3.5 Kiểm soát chai chứa

Tất cả thông tin quan trọng đối với phòng thí nghiệm phải nằm trên nhãn của chai chứa. Nhãn phải được gắn chặt vào chai chứa mẫu, nhưng không cản trở việc sử dụng chai chứa.

Thông tin đính kèm nên bao gồm:

- số chai chứa;

- loại chai chứa;

- vị trí lấy mẫu;

- tất cả các chi tiết cần thiết để xác định đường ống lấy mẫu;

- ngày và thời gian hoặc khoảng thời gian lấy mẫu;

- phương pháp lấy mẫu;

- địa chỉ đến của chai chứa;

- bất kỳ nhu cầu bảo dưỡng nào trên chai chứa (ví dụ: rò rỉ);

- bất kỳ thông tin nào liên quan đến phòng thí nghiệm phân tích và mẫu;

- áp suất mẫu, nếu chai lấy mẫu không gắn đồng hồ đo áp suất;

- áp suất tĩnh đường ống;

- nhiệt độ của dòng khí;

- các ghi chú từ hiện trường.

7.3.6 Bảo vệ quá áp

Nếu cần, van an toàn hoặc thiết bị tương đương (thiết bị xả áp) sẽ được lắp đặt để bảo vệ hệ thống khỏi tình trạng quá áp trong trường hợp hỏng hóc (ví dụ: đầu ra của máy bơm bị nghẽn).

7.4 Lấy mẫu trực tiếp hoặc trực tuyến (online)

7.4.1 Xem xét chung

Phương pháp lấy mẫu thứ ba là hệ thống lấy mẫu trực tuyến hoặc trực tiếp. Hệ thống xử lý mẫu phải được đặt càng gần điểm lấy mẫu càng tốt và nếu có thể, tại điểm lấy mẫu, hạ lưu của đầu lấy mẫu để giảm áp suất đối với mẫu nạp trực tiếp vào máy phân tích (ví dụ: GC trực tuyến). Hệ thống xử lý này phải tích hợp hệ thống sưởi để bù đắp cho hiệu ứng JT hoặc do các điều kiện xung quanh có thể gây ra sự ngưng tụ chất lỏng do đường bao pha của khí và nhiệt độ lạnh. Cũng nên có bộ điều chỉnh, lọc, tách pha, bảo vệ cho GC và các tính năng quan trọng khác cho một vị trí nhất định. Đối với nhà cung cấp hệ thống để tạo ra một thiết kế phù hợp, tất cả thông tin liên quan đến mục đích của hệ thống, tất cả các thành phần khí bao gồm nước, tạp chất, chất lỏng, đường bao pha, v.v. phải được cung cấp.

Hình 2 và Hình 3 cho thấy các ví dụ về hệ thống lấy mẫu trực tiếp như được mô tả trong tiêu chuẩn này; còn có một số cấu hình khác nhau.

Có thể tìm thấy thông tin bổ sung trong ISO/TR 14749 ^[2] liên quan đến việc xác định các thành phần hydrocacbon bằng sắc ký khí trực tuyến và cung cấp hướng dẫn để lựa chọn, đánh giá và các yếu tố tác động đến hệ thống đó.

CHÚ DẪN:

1 điểm lấy mẫu

2 vùng lấy mẫu

3 đầu lấy mẫu bao gồm màng, bộ lọc, bộ điều áp và ống phân phối đầu ra

4 đường lấy được gia nhiệt bằng điện

5 phòng máy phân tích

6 máy phân tích

Hình 2 - Ví dụ về lấy mẫu có đầu lấy mẫu được điều chỉnh trực tiếp

CHÚ DẪN:

1 điểm lấy mẫu

2 đầu lấy mẫu không có màng và lọc

3 địa điểm lấy mẫu

4 đường lấy mẫu (càng ngắn càng tốt)

5 vỏ bọc điều hòa có bộ lọc/tách và bộ điều chỉnh nhiệt điện

6 đường lấy mẫu gia nhiệt bằng điện

7 tòa nhà máy phân tích

8 máy phân tích

Hình 3 - Ví dụ về lấy mẫu có đầu lấy mẫu không giảm-áp không-điều chỉnh có vỏ bọc điều hòa

7.4.2 Xả thoát tự động

Thoát nước tự động nhìn chung không được chấp nhận, vì có thể sai lệch mẫu.

Xả thoát tự động liên quan đến việc thu thập và xả thoát chất lỏng định kỳ từ một bẫy trong hệ thống lấy mẫu. Phương pháp này thường không được chấp nhận vì sự bay hơi không liên tục của chất lỏng tích tụ giữa các chu kỳ xả thoát có thể làm sai lệch kết quả phân tích.

7.4.3 Giảm áp suất

Tùy thuộc vào phép phân tích được thực hiện, mẫu khí phải được đưa ra khỏi điểm lấy mẫu ở áp suất đường ống đầy đủ hoặc giảm áp suất.

Việc giảm áp suất có thể cần thiết cho sự an toàn hoặc tính toàn vẹn của thiết bị lấy mẫu hoặc máy phân tích hạ lưu, cũng như giảm thời gian chuyển mẫu từ điểm lấy mẫu.

7.4.4 Làm sạch bằng khí trơ

Hệ thống phải được trang bị các thiết bị làm sạch bằng khí trơ. Việc làm sạch hệ thống mẫu là cần thiết, nếu vì lý do nào đó, diễn ra sự ngưng tụ và cũng để loại bỏ không khí (oxy) khỏi hệ thống trước khi đưa vào quá trình xử lý khí để tránh tình trạng nguy hiểm.

7.4.5 Van an toàn/van xả áp

Đây là một thiết bị giảm áp tự động, mở theo tỷ lệ áp suất tăng trên áp suất mở cài đặt và có đặc tính mở hoàn toàn nhanh hoặc đặc tính bật và được kích hoạt bởi áp suất tĩnh ở thượng nguồn của van. Thiết bị tự động đóng khi áp suất thượng nguồn giảm xuống dưới áp suất cài đặt. Các thiết bị này được coi là đóng chặt khi đóng và thường được sử dụng trong dịch vụ khí, hơi hoặc chất lỏng.

Một van giảm áp sẽ được lắp đặt ở hạ nguồn của bộ điều áp, để bảo vệ thiết bị phân tích không bị tăng áp suất không kiểm soát được nếu bộ điều áp bị hỏng.

7.4.6 Gia nhiệt đường dẫn mẫu

Đường dẫn mẫu phải được duy trì ở nhiệt độ khoảng 10 °C trên điểm sương (tức là nước, hydrocacbon) để tránh ngưng tụ và tạo thành giọt hoặc sương mù, và hấp phụ/giải hấp các hợp chất. Độ ổn định nhiệt độ này có thể đạt được bằng ống dẫn điện tự điều chỉnh. Các chi tiết khác được mô tả trong 10.10.

8 Địa điểm lấy mẫu

8.1 Tổng quan

Đầu lấy mẫu phải được đặt cách vật cản bất kỳ trong ống một khoảng cách tối thiểu bằng 5 lần đường kính ống tại hạ nguồn. Đường kính hạ nguồn có thể là đường kính của tấm lỗ, khuỷu ống, van, ống nhiệt, v.v.

Đầu lấy mẫu phải được đặt trong luồng hoạt động của đường ống (không phải trong ống xả, không phải trong ống chết, v.v.) trong đó có dòng khí đại diện đang chảy. Về lý thuyết, trong dòng khí thiên nhiên sạch và khô, đầu lấy mẫu có thể được lắp đặt từ phía trên cùng của đường ống, bên cạnh và thậm chí ở phía dưới. Tuy nhiên, tốt nhất là đầu lấy mẫu phải được lắp đặt theo chiều dọc nằm phía trên của đường ống nằm ngang hoặc với gốc tối đa ít nhất là +45° (đầu lấy mẫu hướng xuống dưới) để các giọt chất lỏng có thể chảy vào dòng và tránh xâm nhập hoặc tích tụ các tạp chất hoặc các hạt không mong muốn.

Điều quan trọng cần xem xét là những lưu ý này dành cho đường ống một pha sạch, khô, có sự hiện diện rất nhỏ và thỉnh thoảng của chất lỏng

Đầu lấy mẫu phải được đặt trực tiếp trong dòng khí theo cách sao cho loại trừ được các vấn đề về sol khí và bụi. Đầu lấy mẫu phải được trang bị van bên ngoài đầy đủ. Điều này giúp ngắt kết nối đường dẫn mẫu khỏi đường ống công nghệ. Đầu lấy mẫu có thể là loại cố định hoặc có thể tháo rời tùy thuộc vào vị trí và điều kiện vận hành.

Đầu lấy mẫu trong đường ống thẳng đứng có thể chấp nhận được nếu được lắp đặt theo chiều ngang hoặc nghiêng mà không có khả năng cho phép vật liệu không mong muốn xâm nhập hoặc tích tụ trong hệ thống lấy mẫu.

8.2 Vùng lấy mẫu

8.2.1 Tổng quan

Vị trí dọc theo chiều dài đường ống nơi lắp đặt điểm lấy mẫu cần được lựa chọn cẩn thận.

Đối với đường ống có đường kính nhỏ dưới 50 mm (ví dụ: biometan), có thể không cần đầu lấy mẫu. Nó có thể gây ra các vấn đề như giảm áp suất, chặn dòng chảy, v.v... Đối với đường ống có đường kính nhỏ, có thể sử dụng đầu lấy mẫu cụ thể để phù hợp với các loại điều kiện này.

CHÚ DẪN:

1 vùng lấy mẫu

2 vị trí lấy mẫu

3 điểm lấy mẫu

a dòng khí

Hình 4 - Ví dụ về vùng lấy mẫu

8.2.2 Khí liên quan

Quan trọng là phải chọn một vùng sao cho khí đi qua vùng mẫu đó là khí mà kết quả của bất kỳ phân tích nào sau đó đều có thể áp dụng. Vùng mẫu luôn phải được chọn sao cho không ở đầu cuối và tất cả khí mà kết quả phân tích được áp dụng thực sự chảy qua vùng mẫu đó.

8.2.3 Khí không bị nhiễu

Cần chọn vùng lấy mẫu sao cho mẫu không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố gây nhiễu dòng chảy. Các yếu tố gây nhiễu dòng chảy là những vật như van điều khiển, khuỷu ống, chữ T, tấm lỗ, thiết bị đo lưu lượng, lỗ nhiệt kế, thiết bị xử lý, v.v.

Các yếu tố gây nhiễu dòng chảy như vậy có thể gây ra những thay đổi cục bộ và tạm thời về áp suất và nhiệt độ của khí. Tiếp theo, điều này có thể khiến cân bằng pha của khí thay đổi bằng cách tạo ra các giọt chất lỏng tạm thời, v.v. Hơn nữa, các yếu tố gây nhiễu dòng chảy này thường tạo ra các sol khí tạm thời không mong muốn cho mục đích lấy mẫu.

8.2.4 Tiếp cận

Cần chọn vùng lấy mẫu ở nơi có thể dễ dàng tiếp cận để vận hành và bảo trì. Các lối vào/sàn thao tác để cho phép kiểm tra và bảo trì phải được lắp đặt theo cách thực hiện công việc một cách an toàn theo quy trình.

Đôi khi, các điều kiện của 8.2.2 và 8.2.3 không thể đạt được bằng một vùng lấy mẫu duy nhất cho một số cấu hình/hình dạng nhất định của đường ống, trong trường hợp đó, phải sử dụng nhiều vùng lấy mẫu.

8.3 Vị trí lấy mẫu

Vị trí lấy mẫu được quy chiếu là vùng mặt cắt ngang của đường ống tại vùng lấy mẫu.

Vị trí lấy mẫu phải nằm trong diện tích mặt cắt ngang của đường ống chính. Do đó, đầu lấy mẫu là điều kiện tiên quyết để lấy mẫu đúng cách.

Dọc theo thành ống có một lớp ranh giới mà thành phần khí có thể không đại diện cho khí chảy qua đường ống. Ngoài ra, các sản phẩm nhiễm bẩn được mang theo trong đường ống như dầu máy nén, chất bôi trơn van, glycol, bụi, v.v. theo thời gian dần dần tích tụ trên thành ống và việc lấy mẫu gần nơi nhiễm bẩn này làm cho hiệu ứng thành ống trở thành yếu tố ảnh hưởng lớn đến chất lượng mẫu khí được lấy.

Để tránh các hiệu ứng thành ống và đảm bảo mẫu đại diện; trong khi xem xét sức cản cơ học, quy trình kỹ thuật tiêu chuẩn của ngành là đặt đầu lấy mẫu trong phạm vi một phần ba tâm. Đối với các ống lớn hơn DN 300 mm (12"), cần phải chèn cách thành ống tối thiểu 100 mm, nhưng không cần phải chèn cách thành ống quá 10 % để có được mẫu đại diện.

Để biết thêm thông tin về các cân nhắc về mặt cơ học, xem Phụ lục F. Tham khảo ý kiến nhà sản xuất về vị trí mẫu xác định trong mặt cắt ngang của ống tùy thuộc vào thiết kế cụ thể của đầu lấy mẫu.

CHÚ DẪN:

1 trên DN300 -12" - Chèn 100 mm hoặc 10 % cỡ của ống

2 dưới DN300 -12" - Vị trí ở giữa một phần ba

Hình 5 - Vị trí mẫu

8.4 Điểm lấy mẫu

Điểm lấy mẫu là một vị trí trong không gian (thực tế là một vị trí trong đường ống) được thiết lập bởi một tập hợp các tọa độ ba chiều. Điểm lấy mẫu thực tế được thiết lập bởi vùng lấy mẫu và vị trí lấy mẫu nhưng được thiết lập thêm bởi tâm của cửa vào tại đầu hoặc lỗ mở trên đầu lấy mẫu nơi khí được lấy mẫu đi vào đầu lấy mẫu.

CHÚ THÍCH 1: Thiết kế của đầu lấy mẫu và động lực học về cách nó tương tác với khí chảy nhanh khi được lắp đặt có thể làm thay đổi trạng thái vật lý của khí tại điểm lấy mẫu.

Thuật ngữ điểm lấy mẫu được sử dụng và không nên nhầm lẫn với vùng lấy mẫu hoặc vị trí lấy mẫu.

CHÚDẪN:

1 vùng lấy mẫu

2 vị trí lấy mẫu

3 điểm lấy mẫu

a dòng khí

Hình 6 - Ví dụ về điểm lấy mẫu

9 Thực hiện lý tưởng lấy mẫu khí

9.1 Tổng quan

Để đảm bảo rằng một mẫu đại diện được sử dụng để đo lường và xác định, cần lưu ý cẩn thận đến

- vị trí của điểm lấy mẫu,

- quy trình và điều kiện dòng chảy tại điểm lấy mẫu,

- phương pháp thu thập, xử lý, vận chuyển và bảo quản mẫu, vật liệu của hệ thống lấy mẫu,

- bề mặt và/hoặc tạp chất mà mẫu tiếp xúc, nhiệt độ của hệ thống lấy mẫu,

- độ sạch, dịch vụ và bảo dưỡng hệ thống lấy mẫu và xác định thông tin thu được từ mẫu đến khối lượng.

- Các vấn đề kỹ thuật chính được liệt kê trong các điều nhỏ sau:

9.2 Hấp thu khí

9.2.1 Tổng quan

Một số thành phần của khí thiên nhiên rất dễ bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng hấp thu khí với các vật liệu thường được coi là trơ. Bề mặt của vật liệu có thể trở nên hoạt tính do tích tụ tạp chất. Do đó, cần phải lựa chọn rất cẩn thận các vật liệu và tình trạng bề mặt của các vật liệu đó tiếp xúc với mẫu. Điều này không chỉ áp dụng cho phần thân chính của vật liệu/linh kiện mà còn cho cả đệm, joang phớt, màng ngăn, v.v. Các bộ lọc và bộ tách của tất cả các loại đều đặc biệt quan trọng vì chúng có diện tích bề mặt rất lớn và tương tác chặt chẽ với khí. Vì lý do này, nên giảm thiểu diện tích bề mặt và sử dụng vật liệu trơ. Để biết thêm thông tin về bộ lọc và bộ tách, xem 10.4.

Cần đặc biệt chú ý đến hiệu ứng hấp thu trong các hệ thống lấy mẫu để phân tích vết.

9.2.2 Xử lý bề mặt

Tác động hấp thu do một số vật liệu thể hiện có thể được cải biến và thường giảm bằng cách xử lý bề mặt. Bề mặt sạch, không có dầu mỡ cho thấy ít hấp phụ hơn. Bề mặt nhám tạo ra hạt nhân để khí hấp phụ và tích tụ.

Hiện nay, các kỹ thuật đánh bóng đã có sẵn và có thể được sử dụng để giảm thiểu ảnh hưởng hấp thu và giảm thời gian xử lý cần thiết để đưa thiết bị lấy mẫu về trạng thái cân bằng. Các quy trình khác cũng có sẵn để giảm ảnh hưởng hấp thu. Một số vật liệu có thể được mạ điện bằng vật liệu trơ như niken để giảm hấp phụ. Có thể thụ động hóa nhôm bằng các kỹ thuật độc quyền để ức chế hấp phụ.

Xử lý hóa học như silan hóa cũng có thể được sử dụng để loại bỏ sự hấp phụ bề mặt của các hợp chất hoạt động.

Lưu ý, nếu cần xác định siloxan, thì silan hóa không phải là kỹ thuật tốt nhất.

9.2.3 Các xem xét về hấp thu liên quan đến thiết bị lấy mẫu

Có nhiều đặc điểm của hệ thống lấy mẫu thúc đẩy sự hấp thu ưu tiên và do đó ảnh hưởng đến khả năng cung cấp mẫu đại diện cho máy phân tích và kết quả phân tích chính xác.

Sự hấp thu ưu tiên là do bề mặt thô ráp, vật liệu không giống nhau và khoảng chết nơi các chất phân tích có thể bị mắc kẹt và không thể quay trở lại dòng mẫu.

Nhìn chung, số lượng các yếu tố mà mẫu sẽ đi qua trước khi đến máy phân tích phải được giảm thiểu. Việc sử dụng các phụ kiện nén kim loại và miếng đệm bề mặt sẽ giảm thiểu việc mẫu tiếp xúc với các bề mặt thô ráp.

Cần giảm thiểu việc mẫu tiếp xúc với các tính năng kiểm soát áp suất và lưu lượng của hệ thống mẫu bằng cách sử dụng vòng lặp nhanh, ống nhánh dòng phân tích trực tiếp.

9.2.4 Cân bằng thiết bị lấy mẫu

Trong thiết bị lấy mẫu mới, ban đầu sẽ diễn ra một lượng hấp thu lớn trước khi ổn định. Do đó, việc cân bằng thiết bị lấy mẫu đòi hỏi phải tiếp xúc với các thành phần khí mẫu trong một khoảng thời gian nhất định sao cho lượng thành phần hấp thu vẫn ổn định trong mẫu khí trong quá trình phân tích.

Điều này có thể đạt được bằng cách làm sạch thiết bị lấy mẫu bằng khí mẫu cho đến khi các mẫu khí được lấy theo trình tự cho thấy tính nhất quán về mặt phân tích. Đánh giá cuối cùng về việc đạt được trạng thái cân bằng và thiết bị lấy mẫu đã được xử lý ban đầu có thể được xác định bằng cách phân tích bằng hỗn hợp khí chuẩn có thành phần đã biết.

Thời gian xử lý có thể được rút ngắn bằng cách hút chân không thiết bị ban đầu trước khi thổi sạch bằng mẫu. Một số trình tự hút chân không và thổi sạch có thể có lợi trong việc giảm thời gian xử lý và đạt được trạng thái cân bằng.

9.3 Vật liệu được sử dụng trong lấy mẫu

9.3.1 Tổng quan

Sự phù hợp của vật liệu được sử dụng trong hệ thống lấy mẫu phụ thuộc vào loại khí được lấy mẫu.

Do có thể có một lượng nhỏ hợp chất lưu huỳnh, thủy ngân, cacbon dioxide, v.v. trong khí thiên nhiên, nên tất cả các thiết bị và phụ kiện phải được làm bằng thép không gỉ hoặc, đối với áp suất thấp, bằng thủy tinh. Tuy nhiên, có thể sử dụng các vật liệu thay thế liệt kê trong ISO 16664:2017 ^{[3 ]} , Bảng 1.

Chân van và đệm piston phải được làm bằng vật liệu (đàn hồi) phù hợp với mục đích sử dụng. Việc lấy mẫu khí ẩm hoặc có nhiệt độ cao, hoặc khí có chứa hydro sulfua hoặc cacbon dioxit, cho thấy sẽ có một số vấn đề về vật liệu. Các loại khí này có thể cần các vật liệu đặc biệt và lớp phủ trong hệ thống lấy mẫu. Các chai chứa khí làm từ thép không gỉ, được đánh bóng kỹ, phủ titan, polytetrafluoroetylen (PTFE), epoxy, hoặc hóa chất trơ được khuyến cáo sử dụng để lấy các mẫu khí chua. Tùy thuộc vào mục tiêu nồng độ, cần lưu ý các phương pháp xử lý bề mặt bổ sung. Các thành phần có hoạt tính như hydro sulfua và thủy ngân phải được phân tích tại chỗ bằng cách sử dụng các phương pháp lấy mẫu trực tiếp khi phù hợp vì ngay cả các bình chứa có bề mặt đã được tráng có thể không loại bỏ được sự hấp thụ các cấu tử này.

Phải tránh sử dụng các kim loại mềm như đồng thau, đồng và nhôm ở những nơi dễ xảy ra hiện tượng ăn mòn và mỏi kim loại. Tuy nhiên, nhôm có thể được sử dụng cho các bình chứa mẫu trong một số ứng dụng mà hoạt tính của bình chứa mẫu là rất quan trọng. Nhìn chung, các vật liệu tiếp xúc với mẫu hoặc khí hiệu chuẩn phải có các đặc điểm sau:

- không có tính thẩm thấu tất cả các loại khí;

- hấp thu tối thiểu;

- tính trơ về mặt hoá học đối với các thành phần được dùng để vận chuyển. Bất kỳ vật liệu bình chứa mới hoặc thay thế nào trước tiên phải được thử nghiệm về tương tác với các hợp chất khí và độ ổn định trong thời gian dài hơn thời gian sử dụng dự kiến của mẫu để chứng minh rằng tỷ lệ phần trăm lượng hợp chất mục tiêu vẫn ổn định. Bảng 1 đưa ra các hướng dẫn bổ sung.

Bảng 1 - Tính tương thích của các vật liệu hệ thống lấy mẫu với các cấu tử khí

9.3.2 Cấp thép

Thép cacbon và các vật liệu tương đối xốp khác có thể giữ lại các cấu tử nặng hơn và các tạp chất như cacbon dioxit và hydro sulfua trong dòng khí thiên nhiên nên không được sử dụng trong hệ thống lấy mẫu.

Mặc dù thép không gỉ là một vật liệu tốt để sử dụng trong các thiết bị lấy mẫu, người dùng được khuyên nên tham khảo ý kiến các chuyên gia về ăn mòn, cũng như ISO 15156-1 ^[18] trước khi sử dụng.

Thép không gỉ thường không phù hợp để đo lượng nước vết mà không có lớp phủ trơ bổ sung. Nhôm hoặc các vật liệu chai chứa khác phù hợp hơn với ứng dụng này.

9.3.3 Lớp phủ epoxy

Lớp phủ epoxy (hoặc phenolic) sẽ giảm hoặc loại bỏ sự hấp phụ các hợp chất lưu huỳnh và các thành phần phụ khác. Trong thực tiễn không được dùng để phủ phụ kiện nhỏ, van và các bề mặt nhỏ khác. Tuy nhiên, tổn thất các cấu tử khí gây bởi các bề mặt không được bảo vệ này có thể được phát hiện và có thể được đo được nếu nồng độ nằm trong phạm vi ppb hoặc ppm (xem thêm 7.2).

9.3.4 Các loại polyme khác

Việc sử dụng các polyme khác chỉ được dùng trong đường ống hoặc joăng đệm đầu nối của các thiết bị, nơi có ít hoặc không tiếp xúc trực tiếp với mẫu. Cần chú ý đặc biệt trong trường hợp phân tích nước hoặc hợp chất lưu huỳnh. Tuy nhiên, có thể thu được kết quả tốt bằng vật liệu polyamide cho độ dài ống ngắn. Trong một số trường hợp, PVC mềm có thể được sử dụng ở áp suất thấp. Trước khi bất kỳ vật liệu polyme mới nào được sử dụng trong hệ thống lấy mẫu, vật liệu phải được thử nghiệm bằng cách sử dụng các hỗn hợp được chứng nhận ở nồng độ dự kiến để xác minh rằng nó không gây ra bất kỳ thay đổi nào trong thành phần mẫu.

9.3.5 Cao su

Không nên sử dụng ống hoặc đầu nối cao su, ngay cả ở áp suất thấp, vì cao su có khả năng phản ứng và thấm cao. Cao su silicon được biết đến với khả năng hấp thụ và độ thấm cao đối với nhiều thành phần.

9.3.6 Ăn mòn lưỡng kim

Việc sử dụng các kim loại không giống nhau tiếp xúc với nhau trong hệ thống mẫu có thể làm tăng tốc độ ăn mòn và dẫn đến sai số khi lấy mẫu và/hoặc các vấn đề về an toàn.

9.4 Nhiễm bẩn mẫu

9.4.1 Độ sạch

Các bộ phận của hệ thống lấy mẫu mà bề mặt đã bị mẫu làm ướt cần được làm sạch kỹ lưỡng trước khi sử dụng. Trong quá trình sử dụng, các bề mặt này có thể bị nhiễm bẩn vì khí thiên nhiên thường chứa các hạt, giọt và sol khí, v.v., nếu chúng xâm nhập vào hệ thống lấy mẫu, chúng thường lắng đọng trên các bề mặt hoặc bộ lọc đã được làm sạch, v.v. Các tạp chất như vậy hấp thu khí rất lớn ảnh hưởng đến các quy trình và làm giảm sự cẩn thận trong việc lựa chọn vật liệu và làm sạch ban đầu.

9.4.2 Làm sạch hệ thống lấy mẫu

Tất cả các bộ phận lấy mẫu và các đường dẫn tiếp xúc với khí không được có mỡ, dầu, mốc hoặc bất kỳ sản phẩm gây ô nhiễm nào. Các bình chứa mẫu phải được làm sạch và thổi sạch trước mỗi lần lấy mẫu, trừ khi chúng là các bình đã được thụ động hoá đặc biệt được sử dụng để lấy mẫu có chứa các cấu tử có hoạt tính cao (xem Phụ lục D). Chúng phải được làm sạch đúng cách, ví dụ: với dung môi dễ bay hơi, và làm khô để tránh hiện tượng hấp thụ, đặc biệt là những hợp chất lưu huỳnh và các hydrocacbon nặng.

Dung môi, chẳng hạn như axeton, không để lại cặn sau khi làm khô thường được chấp nhận để loại bỏ các chất ô nhiễm nặng, mặc dù chúng có thể gây ra các mối nguy hiểm như dễ cháy và có độc tính trong một số trường hợp. Làm sạch bằng hơi nước nói chung chỉ chấp nhận được nếu bản thân hơi nước sạch và không chứa chất ức chế ăn mòn, hóa chất xử lý nước nồi hơi hoặc các chất khác có thể làm ô nhiễm chai chứa mẫu.

Phải chú ý đặc biệt khi làm sạch các chai chứa có cặn lắng.

Nếu có dự định phân tích các cấu tử lưu huỳnh, không được sử dụng hơi nước để làm sạch các chai chứa làm bằng thép không gỉ. Các loại lưu huỳnh sẽ dễ dàng được hấp thụ bởi các chai chứa và việc phân tích sẽ có kết quả thấp so với mức lưu huỳnh vốn có. Các mẫu cần được phân tích hàm lượng lưu huỳnh cần phải được thu gom trong các chai chứa có đường dẫn đặc biệt hoặc các chai chứa thụ động hóa chuyên dụng cho mục đích trên. Cần lưu ý rằng toàn bộ bề mặt đã bị ướt của bình chứa mẫu và các bộ phận thứ cấp của nó phải được tráng phủ. Phủ chai chứa, nhưng không phủ được van, phụ kiện, thiết bị giảm áp, v.v..., có thể không đủ để bảo vệ. Trong một số trường hợp, lớp phủ phù hợp (xem Bảng 1) hoặc xử lý bề mặt được khuyến nghị.

9.4.3 Nạp sơ bộ chai chứa mẫu

Nitơ, hell, argon và không khí khô cấp chất lượng dùng cho thiết bị là những ví dụ của các loại khí có thể được sử dụng để làm khô hoặc làm sạch các chai chứa không chứa chất cặn và ô nhiễm nặng. Để tránh nhiễu, khí khô hoặc khí thổi sạch được sử dụng không được chứa bất kỳ thành phần nào cần phân tích. Nhiều phòng thí nghiệm để lại một lớp nitơ, heli hoặc các khí khác trong các chai chứa mẫu để bảo vệ chai chứa khỏi ô nhiễm không khí. Các khí trơ và khí được sử dụng để nạp lại hoặc để tạo áp suất dư trong chai chứa mẫu phải được lựa chọn cẩn thận sao cho, nếu rò rỉ xảy ra trong chai chứa hoặc mẫu bị nhiễm bẩn bởi các khí này, hệ thống phân tích sẽ không nhận biết được sự nhiễm bẩn của các khí này là một phần của mẫu được phân tích. Ví dụ, sắc ký sử dụng heli làm khí mang sẽ không phát hiện heli còn sót lại từ việc nạp một chai chứa đơn hoặc heli bị rò rỉ qua piston trong xy lanh piston nổi.

9.5 Sự ngưng tụ mẫu

9.5.1 Nhiệt độ

Tất cả các bộ phận cấu thành của hệ thống lấy mẫu phải được giữ ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ điểm sương của các hỗn hợp khí có thể có tối thiểu là 10 °C . Nếu cần, giữ nhiệt độ vùng lấy mẫu ở mức không đổi bằng cách sử dụng vật liệu cách nhiệt kết hợp với theo dõi nhiệt. Cần phải giữ nhiệt độ càng không đổi càng tốt vì sự thay đổi nhiệt độ gây ra các tác động hấp thu khí khác nhau. Thường có thể thấy mức các thành phần phản ứng tăng vào ban ngày và giảm vào ban đêm chỉ đơn giản là do sự thay đổi nhiệt độ của hệ thống lấy mẫu.

9.5.2 Giảm áp suất và làm mát Joule Thomson

Đặc tính ngưng tụ của khí thiên nhiên rất phức tạp, do nó là hỗn hợp các hợp chất và nguyên tố có điểm sôi khác nhau. Khi thu thập và chuẩn bị mẫu để phân tích, rất dễ lẫn vào và xuyên qua ranh giới pha lỏng/hơi. Nếu điều này xảy ra, tính toàn vẹn của mẫu sẽ trở nên đáng ngờ, do đó nên tránh trong phạm vi có thể. Điều này đặc biệt quan trọng khi tính điểm sương hydrocacbon hoặc các ứng dụng đo lường khác trong đó việc tính toán hydrocacbon cao hơn là rất quan trọng.

Hiệu ứng Joule Thomson mô tả quá trình làm mát tức thời xảy ra trong khí khi áp suất giảm (khí được giãn nở). Lượng làm mát tỷ lệ thuận với độ giảm áp suất và hệ số giữa mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ phụ thuộc vào nguyên tố hoặc hợp chất đang xét.

Làm mát Joule Thomson có thể diễn ra tại bất kỳ điểm nào trong hệ thống lấy mẫu khi xảy ra độ giảm áp suất. Đôi khi độ giảm áp suất vô tình được tạo ra do lựa chọn các bộ phận cấu thành không tốt, thông qua van không được mở đúng cách hoặc các tình huống không mong muốn khác, chẳng hạn như thiếu vận hành và bảo trì. Ngay cả việc mở van cũng có thể gây ra những tác động có hại đáng kể (xem Phụ lục E). Việc giảm nhiệt độ khí do độ giảm áp suất thực tế được gọi là làm mát sơ cấp. Việc làm mát mẫu khí theo cách này có thể làm thay đổi tình trạng của khí rất lâu trước khi các tác động làm mát (triệu chứng) có thể nhìn thấy hoặc nhận thấy trên các bộ phận thiết bị.

Khi áp suất giảm lớn và khí bị làm mát và do đó bị tổn hại, các bộ phận của nhà máy/bộ phận ở cả thượng nguồn và dễ dàng hơn là hạ nguồn từ sự siết giảm áp suất cũng bị làm mát. Khi các hạng mục của nhà máy/bộ phận này ngày càng được làm mát, chúng sẽ làm tăng thêm quá trình làm mát của khí bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ và làm tăng biên độ tổng thể của sự giảm nhiệt độ của khí. Sự giảm nhiệt độ khí do các bộ phận này gây ra được gọi là làm mát thứ cấp.

Có thể tránh làm mát thứ cấp bằng cách cung cấp đủ nguồn nhiệt bên ngoài như đầu lấy mẫu điều chỉnh bù nhiệt độ, bộ điều chỉnh áp suất được gia nhiệt, theo dõi nhiệt, v.v. Tuy nhiên, điều này chỉ xử lý làm mát thứ cấp (một triệu chứng của làm mát sơ cấp) cũng như ngăn ngừa các bộ phận của nhà máy và thiết bị bị đóng băng.

Không thể tránh làm mát sơ cấp và do đó, nếu thành phần của khí khiến nhiệt độ giảm có thể xảy ra từ làm mát sơ cấp có thể khiến mẫu vượt qua ranh giới pha thì cần phải lưu ý việc bảo vệ mẫu khí theo một cách khác.

Một cách để triệt tiêu các hiệu ứng làm mát sơ cấp là làm nóng khí trước khi giảm áp suất. Lượng tiền gia nhiệt phải được xác định bằng cách tính toán mức làm mát tối đa (giảm nhiệt độ) có khả năng xảy ra theo thành phần của khí và mức giảm áp suất cần thiết tại điểm đó trong hệ thống lấy mẫu, và bằng cách thêm biên độ tối thiểu là 10 °C, để cho phép có độ không đảm bảo về điều kiện và biến động trong các đặc tính của khí mẫu. Thiết kế của hệ thống gia nhiệt và lấy mẫu phải đảm bảo khí ở nhiệt độ yêu cầu cho đến tận đau vào của lỗ hạn chế mà tại đó xảy ra sự giảm áp suất. Nếu sử dụng phương pháp triệt tiêu hiệu ứng làm mát chính này, nhu cầu bảo vệ chống lại sự làm mát thứ cấp sẽ bị loại bỏ. Hình 7 là sơ đồ pha có chú thích cho khí thiên nhiên, minh họa cho các hiện tượng này.

CHÚ DẪN:

Hình 7 - Biểu đồ pha đối với hỗn hợp khí thiên nhiên điển hình

CHÚ THÍCH: Trong tiêu chuẩn này, đơn vị áp suất được sử dụng là "bar" trong đó 1 bar = 0,1 MPa, vì bar là đơn vị thường được sử dụng trong ngành công nghiệp khí đốt.

9.5.3 Sự ngưng tụ và tái bay hơi

9.5.3.1 Tổng quan

Để tránh những tác động tiêu cực tiềm ẩn của ngưng tụ ngược trong bất kỳ quy trình lấy mẫu nào và để duy trì độ chính xác của mẫu, có thể cần các đường ống mẫu được theo dõi và cách nhiệt, và thiết bị lấy mẫu được gia nhiệt để đảm bảo tính toàn vẹn của mẫu.

Các trường hợp mà mọi khía cạnh của quy trình lấy mẫu khí thiên nhiên một pha được duy trì tự nhiên ở nhiệt độ cao hơn ít nhất 10° C so với điểm sương hydrocacbon trong mọi điều kiện môi trường, có thể không cần gia nhiệt thêm.

Quá trình ngưng tụ của khí thiên nhiên khá phức tạp. Hình 7 đưa ra một ví dụ về sơ đồ ranh giới pha áp suất/nhiệt độ cho khí thiên nhiên. Hình dạng của đường cong phụ thuộc vào thành phần của khí.

Như Hình 7 cho thấy, ranh giới pha là một hàm phức tạp giữa điểm tới hạn và các điều kiện vận hành bình thường. Ngưng tụ ngược có thể xảy ra khi ngẫu nhiên tiến đến ranh giới pha theo cách không mong muốn trong khi điều chỉnh áp suất hoặc nhiệt độ của khí.

9.5.3.2 Ví dụ về vấn đề ngưng tụ

Một ví dụ về vấn đề này có thể xảy ra được thể hiện trong Hình 8. Đường ống có chứa khí ở áp suất p _o . Nếu nhiệt độ ban đầu là -10 °C, và khí giãn nở (tức là giảm áp suất) đẳng nhiệt, khí sẽ theo đường thẳng đứng trong hình đến khi tiếp cận áp suất mà tại đó khí có thể được phân tích, p ₁ . Khí một pha ổn định ở p _o và tiếp tục như vậy cho đến khi đạt đến áp suất p ₂ , nằm trên ranh giới của vùng hai pha.

CHÚ DẪN:

Hình 8 - Ví dụ về biểu đồ áp suất/nhiệt độ đối với khí thiên nhiên

Giữa p ₂ và áp suất thấp hơn p ₃ , cả khí và chất lỏng ngưng tụ đều có mặt. Lượng tương đối của các pha khí và pha lỏng, và các thành phần của chúng, thay đổi liên tục trong phạm vi này. Ở áp suất dưới p ₃ , và xuống đến áp suất phân tích p ₁ , khí đơn pha xuất hiện lại.

Ngược lại, một chai chứa có áp suất ban đầu là p ₁ , làm đầy đẳng nhiệt tới p ₀ , khi áp suất đi qua p ₃ , chứa hai pha. Theo lý thuyết, khí sẽ tái kết hợp ở p ₂ , nhưng quá trình này xảy ra chậm, và bất kỳ mẫu khí nào từ chai chứa trong khi đang xuất hiện hai pha sẽ không là đại diện, và hơn nữa việc loại bỏ nó sẽ thay đổi thành phần còn lại trong chai chứa.

Việc sử dụng các chai chứa piston chịu áp lực là một cách để tránh những vấn đề này, giữ mẫu ở trạng thái không xảy ra tình trạng thất thoát.

Trong thực tế, khi khí giãn nở, nhiệt độ của nó giảm do hiệu ứng Joule-Thompson. Tính chất của khí được thể hiện trong Hình 8, bắt đầu từ nhiệt độ và áp suất 25 °C và 10 MPa, sẽ giảm nhiệt độ xuống dưới -10 °C ở p ₃ , và do đó bị ngưng tụ. Nhiệt độ ban đầu sẽ cần phải là 35 °C để đạt được p ₁ mà không gặp phải khu vực hai pha.

9.5.3.3 Ngưng tụ sau khi lấy mẫu

Một mẫu khí có thể ngưng tụ một phần trong bình chứa mẫu khi nó đang được vận chuyển hoặc đang chờ phân tích trong phòng thí nghiệm. Bình chứa mẫu khí áp suất cao và các đường dẫn đến một thiết bị phân tích phải luôn được gia nhiệt trước khi phân tích (ngoại trừ khí không đi qua ranh giới pha). Thời gian gia nhiệt và nhiệt độ phải đủ để đảm bảo rằng bất kỳ hydrocacbon ngưng tụ nào phải được tái bay hơi trước khi bắt đầu phân tích.

9.6 Sự nhiễu loạn của dòng chảy qua hệ thống lấy mẫu

Đối với lưu thông dòng chảy, các thành phần nên được lựa chọn sao cho lưu thông dòng chảy bên trong được tránh trong toàn bộ đường dẫn mẫu ướt. Xem xét quan trọng nhất là tránh các thể tích chết trong hệ thống mẫu, nơi xảy ra hiện tượng trộn lẫn và ứ đọng. Các kết nối bích và vít có thể đặc biệt tệ cũng như các thay đổi bước về đường kính trong. Van loại kim và cầu và thiết kế của bộ điều chỉnh giảm áp suất gây ra lưu thông dòng chảy. Một số thiết kế của bộ lọc hạt và bộ tách màng có thể gây ra lượng lưu thông dòng chảy đặc biệt trong hệ thống lấy mẫu.

9.7 Thời gian trễ

9.7.1 Phương pháp lấy mẫu trực tiếp

Thời gian trễ để có được kết quả phân tích là thời gian lưu của hệ thống lấy mẫu cộng với thời gian chu kỳ của thiết bị.

Thời gian chu kỳ của thiết bị được coi là đã biết.

Để có được mẫu đại diện, tính toán thời gian trễ phải được đưa vào thiết kế hệ thống. Tính toán phải bao gồm tất cả các thể tích bên trong từ đầu lấy mẫu đến thiết bị phân tích. Thời gian trễ phải được giảm thiểu và cân bằng với nhu cầu giảm thiểu chất thải mẫu và độ phức tạp của hệ thống.

Đối với các ứng dụng yêu cầu phản hồi nhanh, chẳng hạn như kiểm soát quy trình hoặc kiểm soát quá trình đốt cháy, thời gian trễ của hệ thống mẫu không được ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng đạt được kết quả mong muốn của toàn bộ hệ thống. Ví dụ, hành động điều chỉnh vị trí van hoặc kiểm soát đánh lửa để tối ưu hóa hiệu suất đốt cháy của tuốc bin khí phải diễn ra trong vòng vài giây. Thời gian vận chuyển cần phải phù hợp với ứng dụng cuối cùng của mẫu (tức là theo dõi chất lượng khí, theo dõi thành phần vết, v.v.) và lưu lượng khí trong đường ống mẫu phải cao hơn lưu lượng mà máy phân tích yêu cầu. Ngoài ra, cần phải tìm ra sự thỏa hiệp giữa thời gian vận chuyển ngắn và hạn chế phát thải GHG.

Giảm áp suất, hiệu ứng làm mát/JT và nhu cầu về bộ điều chỉnh nhiệt/bộ điều chỉnh nhiệt theo dõi gia nhiệt và tủ gia nhiệt phải được xem xét.

Thời gian trễ được kiểm soát và phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Khoảng cách giữa điểm lấy mẫu và đầu vào của máy phân tích: Khoảng cách phải càng ngắn càng tốt từ đầu lấy mẫu đến hệ thống giảm áp suất hoặc nếu có thể tại điểm lấy mẫu, để giảm thời gian trễ (bằng cách tránh đường lấy mẫu áp suất cao từ điểm lấy mẫu đến bộ phận xử lý). Thông thường, phần này phải chịu thời gian vận chuyển dài nhất. Khoảng cách xa nhất so với bất kỳ bộ phận xử lý mẫu nào ít quan trọng hơn, vì áp suất thấp hơn, do đó có thể đạt được thời gian vận chuyển thấp, do có ít khí hơn về mặt vật lý trong hệ thống mẫu

- Thể tích đường dẫn mẫu phải được giữ ở mức tối thiểu có thể; do đó, nên sử dụng ống có đường kính nhỏ nhất có thể. Đường kính ống đường dẫn mẫu phải phù hợp với điều kiện lấy mẫu và lưu lượng để lấy mẫu vòng lặp nhanh và tính đến các yêu cầu của máy phân tích. Đường kính phải phù hợp với các thông lệ tốt nhất và tính đến việc giảm thiểu khí thải ra khí quyển.

Xem xét các tiêu chí sau để xác định đường kính trong của đường dẫn mẫu:

a) chiều dài của đường ống;

b) tính toán độ giảm áp suất;

c) lưu lượng yêu cầu của máy phân tích.

- Thể tích chết bên trong: Thể tích bên trong từ các thành phần hệ thống như đầu lấy mẫu, bộ lọc đường lấy mẫu, bộ điều chỉnh, lưu lượng kế, v.v. sẽ được xem xét khi tính toán thời gian trễ. Thể tích như vậy nên được giữ ở mức thấp nhất có thể và nên tránh thể tích chết.

- Tốc độ dòng làm sạch: Lưu lượng kế (cho tất cả các dòng có liên quan) nên được lắp đặt để theo dõi lưu lượng nhằm xác minh thời gian trễ thực tế.

- Sử dụng dòng trượt/bỏ qua (dòng chất thải): Lưu lượng có dòng trượt thể được định tuyến đến hệ thống xử lý khí quyển (đốt) hoặc có thể được nén để đưa trở lại quy trình. Vì mục đích bảo vệ môi trường, lượng dòng trượt vào khí quyển phải được giảm thiểu.

- Có thể sử dụng cấu hình vòng lặp nhanh (mẫu trở lại quy trình), trong đó mẫu được chiết xuất ở áp suất cao và được đưa trở lại ở áp suất thấp hơn một chút, tùy thuộc vào tính phù hợp với các điều kiện quy trình và yêu cầu phân tích. Lợi ích của phương pháp này là giảm lượng khí thải vào khí quyển hoặc đốt.

- Mức áp suất trong hệ thống lấy mẫu: Bằng cách giảm áp suất của khí mẫu qua bộ điều chỉnh áp suất được gia nhiệt gần điểm lấy mẫu, có thể đạt được thời gian vận chuyển ngắn hơn.

- Hiệu ứng hấp thu: Đối với các thành phần có xu hướng hấp thu, trạng thái cân bằng xảy ra trong hệ thống lấy mẫu khí trong thời gian phụ thuộc vào phần khối lượng của cấu tử quan tâm. Không thể giảm thời gian cân bằng này và cần phải lưu ý. Xem Phụ lục C để biết chi tiết và phương pháp 'xử lý bề mặt'.

- Phù hợp thời gian: Nếu hệ thống lấy mẫu đang cấp GC như một phần của hệ thống đo lường, cần lưu ý sự phù hợp giữa kết quả GC (có tính đến thời gian trễ của hệ thống mẫu và thời gian chu kỳ của máy phân tích) và lưu lượng khối khí tức thời.

Thời gian trễ là tổng thời gian lưu trong mỗi phần của đường dẫn mẫu được tính toán từ lưu lượng thể tích thực tế trong mỗi phần và phải bao gồm thời gian lưu trong thể tích của bộ lọc, van và đầu cụt.

Lưu lượng thể tích thực tế trong mỗi phần được thể hiện trong ví dụ về sơ đồ khối để tính thời gian trễ (xem Hình G.4) được quyết định bởi lưu lượng thể tích qua máy phân tích và lưu lượng vòng tránh (có thể yêu cầu lưu lượng vòng tránh để có được thời gian trễ thấp có thể chấp nhận được) có tính đến áp suất và nhiệt độ của từng phần.

Trong ví dụ/sơ đồ khối, vòng lặp nhanh được xem xét, dẫn đến lưu lượng thể tích tăng lên trong đầu lấy mẫu lên đến và bao gồm bộ lọc (thể tích 100 mL) so với lưu lượng chỉ được tạo thành bởi lưu lượng của máy phân tích và lưu lượng vòng lặp.

Thời gian làm sạch các chất phân tích vết như H ₂ S không tuân theo cùng một quy tắc và cần phải tính đến hiệu ứng hấp thu (xem Phụ lục C).

Thời gian lưu và thời gian trễ có và không có vòng lặp nhanh được thể hiện trong Bảng G.1 và Bảng G.2.

Phương pháp chi tiết để tính thời gian lưu được nêu trong Phụ lục G.

9.7.2 Phương pháp lấy mẫu gián tiếp

Thời gian trễ trong việc thu thập kết quả phân tích là tổng thời gian lưu của hệ thống lấy mẫu và thời gian vận chuyển từ khu vực lấy mẫu đến thiết bị. Phải ghi lại dấu thời gian cho phương pháp này.

Thời gian xả khí để lấy mẫu tại chỗ phải gấp ít nhất 10 lần thời gian lưu. Quá trình xả khí phải đảm bảo tính đại diện và cân bằng của hệ thống liên quan đến nhiệt độ và lưu lượng.

Thời gian trễ trong việc thu thập kết quả phân tích là sự tích lũy/bổ sung của:

a) Thiết bị trực tuyến: Thời gian chu kỳ của thiết bị phân tích cộng với thời gian vận chuyển/xả khí của hệ thống lấy mẫu.

CHÚ THÍCH: Thời gian vận chuyển/xả khí của hệ thống mẫu có thể gấp nhiều lần thời gian chu kỳ của thiết bị phân tích trong các hệ thống lấy mẫu được thiết kế, tích hợp và/hoặc lắp đặt kém. Việc đặt thiết bị phân tích ở xa nơi lấy mẫu có thể làm tăng thêm vấn đề này.

b) Thiết bị ngoại tuyến: Là a) cộng với bất kỳ thời gian trễ nào trong việc vận chuyển mẫu từ điểm thu thập đến vị trí của thiết bị phân tích và đưa mẫu vào máy phân tích khi bắt đầu bất kỳ quy trình phân tích nào.

c) Bình chứa mẫu phải có dấu thời gian và cần đánh giá thời gian lưu trữ của mẫu bên trong.

10 Thiết bị lấy mẫu

10.1 Tổng quan

Thiết bị được sử dụng để lấy mẫu khí thiên nhiên áp suất cao phải được kiểm tra để đảm bảo rằng thiết bị vẫn đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể hoặc hiện trường và thông lệ kỹ thuật tiêu chuẩn, nếu cần. Tài liệu phải có sẵn và được cập nhật. Thiết bị phải được thiết kế để đáp ứng các điều kiện lấy mẫu có liên quan, ví dụ như áp suất, nhiệt độ, độ ăn mòn, lưu lượng, khả năng tương thích hóa học, độ rung, giãn nở nhiệt và/hoặc co ngót nhiệt. Các đường truyền và lấy mẫu cố định phải được cố định đúng cách. Các kết nối dễ vỡ phải dễ tiếp cận để kiểm tra rò rỉ. Các đầu ra phải được trang bị van chặn và xả kép. Các nắp chụp phải được kết nối với các phụ kiện khi không sử dụng chai chứa.

Việc sử dụng ống mềm áp suất cao phải được hạn chế và phải tuân thủ nghiêm ngặt hướng dẫn của nhà sản xuất về ứng dụng an toàn. Đường ống mẫu có thể bị tắc bởi các tạp chất lỏng và rắn. Phải áp dụng các biện pháp phòng ngừa đặc biệt khi cố gắng "mở lại" các đường ống như vậy. Chỉ những nhân viên có trình độ mới được phép thực hiện việc này.

Các đường ống mẫu phải có van ngắt nằm càng gần luồng nguồn càng tốt. Đầu lấy mẫu phải được trang bị van ngắt. Thiết bị điện phải được phê duyệt cho ứng dụng lấy mẫu có liên quan. Thiết bị có thể tạo ra tĩnh điện phải được tránh. Thiết bị hoặc dụng cụ tạo ra tia lửa phải được tránh.

Hệ thống lấy mẫu có số lượng thiết bị ít nhất là tốt nhất cho mẫu đại diện. Tuy nhiên, phải lắp đặt đủ thiết bị để đảm bảo tuân thủ chức năng của hệ thống lấy mẫu.

Thiết kế đầu lấy mẫu tốt phải tính đến các điều kiện tại chỗ nhưng cân bằng điều này với bất kỳ tác động tiêu cực nào của chính đầu lấy mẫu. Thiết kế đầu lấy mẫu để đáp ứng các điều kiện như vậy thường có thể khiến nó trở thành một yếu tố gây nhiễu dòng chảy đáng kể làm thay đổi cả mẫu được lấy và độ chính xác của thiết bị đo lưu lượng tại chỗ. Hơn nữa, các đầu lấy mẫu như vậy cũng trở nên không phù hợp với thực hành lấy mẫu tốt do các điều kiện về thể tích bên trong và bề mặt. Ngoài ra, cần xem xét tác động của rung động do dòng xoáy đối với thiết kế của nhà máy xử lý mà đầu lấy mẫu được kết nối.

CHÚ THÍCH: Xem Phụ lục F về dòng xoáy và các vấn đề liên quan cũng như Tài liệu tham khảo [10].

Nên tránh kết nối nhánh với các hạng mục như thiết bị đo áp suất, thiết bị giảm áp, đường ống thông hơi, đường mẫu dự phòng/mẫu lặp, v.v. trừ khi chúng liên tục bị dòng khí mẫu cuốn trôi. Ngoài ra, các kết nối chữ T để đưa khí thử hoặc khí hiệu chuẩn, v.v. vào cũng phải được giữ ở mức tối thiểu và phải được thiết kế theo cách tránh bất kỳ thể tích chết nào để giảm tác động pha loãng.

Nếu được cung cấp, các nắp chụp phải được lắp trên các chai chứa trong quá trình vận chuyển và tồn chứa.

Chai chứa phải có thể tích, áp suất làm việc và áp suất thử được đóng dấu cố định.

Chai chứa phải có áp suất thử ít nhất gấp 1,5 lần áp suất làm việc.

Chai chứa phải được bảo vệ chống hư hỏng trong quá trình vận chuyển và tồn chứa. Phải có sẵn các hộp hoặc thùng carton vận chuyển được thiết kế cho từng loại chai chứa.

Chai chứa phải có nhãn hoặc giấy tờ có thông tin liên quan được bảo vệ chống hư hỏng.

Chai chứa và các phụ kiện liên quan phải được kiểm tra và thử rò rỉ định kỳ.

Thiết bị điện phải được phê duyệt cho ứng dụng lấy mẫu có liên quan.

Thiết bị phải được nối đất khi cần thiết và phải tránh những thứ có thể tạo ra tĩnh điện.

Phải tránh sử dụng thiết bị hoặc công cụ có thể tạo ra tia lửa.

10.2 Đầu lấy mẫu

10.2.1 Tổng quan

Đầu lấy mẫu phải được thiết kế để đáp ứng các điều kiện quy trình của hạng mục nhà máy/mạng lưới khí mà nó được kết nối cũng như các điều kiện môi trường mà nó phải chịu.

Hơn nữa, đầu lấy mẫu cần được thiết kế để chống lại các tác động rung động của dòng xoáy. Thiết kế đầu lấy mẫu để đáp ứng các điều kiện như vậy trong một số điều kiện nhất định có thể khiến đầu lấy mẫu trở thành một yếu tố gây nhiễu dòng chảy đáng kể làm thay đổi cả mẫu được lấy và độ chính xác của thiết bị đo lưu lượng cục bộ. Dòng xoáy và các vấn đề liên quan được nêu trong Phụ lục F.

Các đường ống dẫn khí có luồng không có chất lỏng bị cuốn theo và ở điều kiện dòng chảy cao hơn nhiều so với nhiệt độ điểm sương của chúng có thể được lấy mẫu bằng bất kỳ thiết kế đầu lấy mẫu nào. Tuy nhiên, các đường ống đang hoạt động ở hoặc gần điểm sương của dòng khí yêu cầu một đầu lấy mẫu đặc biệt được thiết kế để khắc phục các vấn đề ngưng tụ. Để tránh làm thay đổi thành phần khí, bất kỳ chất lỏng nào trong nguồn mẫu phải được tách ra ở nhiệt độ và áp suất của nguồn.

Một đầu lấy mẫu trong đường ống thường được lắp theo 8.3. Điều này nhằm đảm bảo rằng mẫu không bị lấy ra khỏi thành đường ống nơi chất lỏng có xu hướng tích tụ và sẽ bị đưa vào trong mẫu. Việc sử dụng đầu lấy mẫu sẽ đảm bảo lấy được mẫu từ phần hoạt động của dòng chảy chứ không phải từ nguồn đầu cụt (xem 8.1 để biết vị trí đầu lấy mẫu). Việc thêm bộ tách pha màng tại vị trí đầu lấy mẫu hoặc tại đầu ra của đầu lấy mẫu cũng sẽ giúp loại bỏ chất lỏng, chất lỏng hydrocacbon và tạp chất. Đầu lấy mẫu có thể là loại cố định hoặc có thể tháo rời tùy thuộc vào vị trí và điều kiện vận hành, đặc biệt là nếu có thể tiến hành các công việc kiểm tra và làm sạch trên đường ống được xem xét.

10.2.2 Đầu lấy mẫu ống thẳng

Thiết kế đầu lấy mẫu cơ bản nhất là đầu lấy mẫu ống thẳng được nêu trong Hình 9. Đầu cuối có thể phẳng hoặc cắt góc.

Hình 9 - Đầu lấy mẫu loại ống thẳng

10.2.3 Bộ điều chỉnh đầu lấy mẫu

Loại thiết kế đầu lấy mẫu khác sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp khí là bộ điều chỉnh đầu lấy mẫu. Các đầu lấy mẫu này thường được sử dụng với các hệ thống phân tích liên tục và được thiết kế để cung cấp khí cho hệ thống ở áp suất giảm. Vách ngăn và lò xo điều khiển được gắn bên ngoài vào thành ống và được nối với nhau bởi một thanh bên trong nơi giảm áp suất xảy ra, ở đầu dưới của đầu lấy mẫu được đưa vào dòng khí. Đầu thấp hơn này thường thon nhỏ, do đó nhiệt độ giảm khi giãn nở được bù đắp bởi khối lượng nhiệt của dòng khí. Một minh họa của bộ điều chỉnh đầu lấy mẫu được thể hiện trong Hình 10. Thiết kế dự định là sử dụng nhiệt của khí quá trình để bù đắp cho hiệu ứng làm mát Joule Thomson.

CẢNH BÁO: Một số đầu lấy mẫu được điều chỉnh có thể cần một dụng cụ chiết cụ thể. Tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất.

CẢNH BÁO: Rủi ro quan trọng nhất với bộ điều chỉnh đầu lấy mẫu: không nên dùng cho khí ướt vì có thể hình thành hydrat - làm tắc hệ thống giảm áp suất.

Bộ điều chỉnh đầu lấy mẫu:

- thường cần dụng cụ chiết để tháo ra tại áp suất đường ống và bảo trì,

- không phù hợp với khí ướt do có nguy cơ chất lỏng rơi ra ngoài.

CHÚ DẪN:

1 điều chỉnh áp suất đầu ra

2 đồng hồ đo, điển hình

3 van cách ly mẫu, điển hình

4 van xả, điển hình

5 kết nối vòi mẫu

6 gân tùy chọn

7 màng tùy chọn

8 vị trí van điều chỉnh ở đuôi đầu lấy mẫu

9 vỏ van chân tùy chọn

Hình 10 - Bộ điều chỉnh đầu lấy mẫu

10.2.4 Đầu lấy mẫu Pitot

Đầu lấy mẫu Pitot (Hình 11) thường được sử dụng để tạo vòng lặp nhanh hoặc luồng trượt bên ngoài đường ống chính. Áp suất p ₁ hoặc áp suất thượng nguồn được chuyển hướng từ đường ống, thông qua dụng cụ hoặc vòng lặp nhanh và trở về áp suất p ₂ hoặc hạ nguồn. Lưu lượng đầu lấy mẫu phụ thuộc vào chênh lệch áp suất và vận tốc dòng chảy của đường ống để tạo ra lưu lượng từ lối vào đầu lấy mẫu đến cổng trả về của đầu lấy mẫu.

CHÚ DẪN:

1 đầu lấy mẫu pitot

p ₁ đầu ra

p ₂ trở lại

a dòng

Hình 11 - Đầu lấy mẫu Pitot

10.3 Ống

10.3.1 Lấy mẫu và đường dẫn mẫu

10.3.1.1 Tổng quan

Nên tránh các kết nối nhánh đến các hạng mục như thiết bị đo áp suất, thiết bị giảm áp suất, đường ống thông hơi, đường ống mẫu dự phòng/mẫu lặp, v.v. trừ khi chúng liên tục bị khí mẫu chảy cuốn ra ngoài. Ngoài ra, các kết nối chữ T để đưa khí thử nghiệm hoặc hiệu chuẩn, v.v. cũng nên được giữ ở mức tối thiểu và nên được thiết kế theo cách tránh bất kỳ thể tích chết nào để giảm tác động pha loãng.

Các đường ống lấy mẫu phải ngắn và có đường kính nhỏ để giảm thời gian lưu nhưng không quá nhỏ đến mức hạn chế quá mức dòng chảy. Các đường ống mẫu phải đi lên hoặc dốc lên từ điểm lấy mẫu trong đường ống đến thiết bị lấy mẫu hoặc hệ thống phân tích nằm ở độ cao cao hơn. Nên tránh các vòng lặp, điểm trũng và điểm thấp vì chúng là điểm tập hợp các tạp chất và bất kỳ chất lỏng ngưng tụ nào hình thành trong quá trình hệ thống lấy mẫu trục trặc. Phải giảm thiểu các đường ống mẫu thông hơi ra khí quyển. Ngoài ra, sự giảm áp lớn có thể gây ra hiện tượng làm mát và ngưng tụ, ảnh hưởng đến bản chất đại diện của mẫu. Thời gian xả khí đối với các mẫu cục bộ phải gấp ít nhất 10 lần thời gian lưu. Phụ lục G đưa ra hướng dẫn để tính thời gian lưu. Tất cả các kết nối giữa điểm lấy mẫu và bình chứa mẫu phải đảm bảo không xảy ra hiện tượng nhiễm bẩn mẫu. Khi cần thiết và được phép, các kết nối ren phải được thực hiện bằng băng PTFE. Chỉ được sử dụng hợp chất bịt kín ren ống không ảnh hưởng đến mẫu. Lựa chọn không tốt các hợp chất này có thể làm nhiễm bẩn mẫu và/hoặc hấp thụ các thành phần từ mẫu, dẫn đến kết quả sai.

10.3.1.2 Sự giảm áp suất trong đường dẫn mẫu

Vận hành thích hợp của một đường dẫn mẫu thông thường yêu cầu sự chênh lệch áp suất từ điểm thu gom đến lúc xả. Sự giảm áp suất này có thể được cung cấp bởi một tấm lỗ, bộ điều chỉnh hoặc thiết bị thích hợp khác trong dòng chảy.

10.3.2 Cấu trúc đường nhánh

10.3.2.1 Tổng quan

Khi sử dụng đường nhánh, các vòng kín được ưu tiên hơn do các vấn đề về môi trường và an toàn.

10.3.2.2 Vòng nhánh

Vòng nhánh, còn được gọi là "vòng nhanh" hoặc "vòng nóng", phải là cấu hình khép kín, vòng lặp sẽ quay ngược trở lại dây chuyền xử lý. Nên sử dụng ống thép không gỉ 3 mm đến 10 mm. Vòng lặp yêu cầu một chênh lệch áp suất, từ lúc thu gom đến xả, để đảm bảo tốc độ dòng chảy ổn định và thông qua thiết bị lấy mẫu nằm trong vòng lặp. Vòng nhanh có bộ phận kiểm soát và theo dõi lưu lượng và áp suất, như lưu lượng kế, đồng hồ áp suất và bộ điều áp ngược.

10.3.2.3 Đường nhánh

Trường hợp không thích hợp để cung cấp một sự chênh lệch áp suất đủ, có thể xem xét việc sử dụng một đường nhánh có đầu hở sẽ dẫn ra khí quyển hoặc dẫn ra nơi đốt lửa. Tốc độ dòng chảy và tổn thất áp suất trong một đường nhánh có đầu hở sẽ cần phải được kiểm soát để hạn chế bất kỳ sự làm mát và ngưng tụ nào sẽ ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của mẫu.

10.4 Bộ lọc, màng phân tách và thiết bị tách

Bộ lọc, màng phân tách và thiết bị tách có thể cần thiết để có được mẫu sạch và khô. Cần xem xét rằng các hệ thống không được làm thay đổi tính đại diện của thành phần mẫu. Nếu chất lỏng được loại bỏ để bảo vệ GC là chất lỏng hydrocacbon, nhiệt trị và thành phần của mẫu trong dòng có thể thay đổi. Một số thiết bị xử lý khí, ví dụ như bộ lọc, thiết bị tách, máy tiếp xúc amin, máy nén, có thể giải phóng hoặc mang theo các tạp chất dưới dạng chất lỏng, dầu, sol khí, v.v. Do đó, các thiết bị lọc hoặc màng lọc (loại tự làm sạch) thường được lắp đặt để bảo vệ thiết bị lấy mẫu và các thiết bị phân tích được kết nối với hệ thống lấy mẫu.

Đôi khi có thể cần kiểm soát một số đặc điểm của khí tại đầu ra của các đơn vị xử lý (ví dụ, hàm lượng nước sau khi tách nước, hàm lượng hydro sulfua sau khi khử lưu huỳnh, điểm sương sau khi nén). Một số đơn vị, do bản chất của quy trình, có thể giải phóng một số tạp chất dưới dạng chất lỏng, sol khí hoặc bọt (glycol, amin, dầu, v.v.). Trong trường hợp đó, cần phải bảo vệ bộ điều áp suất và các thiết bị phân tích khỏi tiếp xúc với bất kỳ chất lỏng nào được lấy mẫu bằng khí. Nếu không thể lắp đầu lấy mẫu ở hạ nguồn của bộ tách khí/lỏng trong đường ống, các thiết bị được trình bày trong Hình 6 và Hình 7 có thể được sử dụng để ngăn các vật liệu không phải khí.

Ngày nay, các thiết bị tách, bình nhỏ giọt hoặc ống phân phối lấy mẫu tại chỗ không được khuyến nghị trong các hệ thống lấy mẫu. Tuy nhiên, chúng vẫn có thể được sử dụng tại chỗ để đảm bảo rằng bất kỳ chất lỏng tự do nào đã được đầu lấy mẫu thu thập không đi vào máy phân tích hoặc chai chứa mẫu. Cần cẩn thận khi sử dụng chúng. Áp suất và nhiệt độ của các thiết bị như vậy phải phù hợp với áp suất và nhiệt độ của nguồn để tránh làm thay đổi thành phần mẫu trong quá trình lấy mẫu. Nếu có thể, không được sử dụng bất kỳ thiết bị cơ học, bộ lọc hoặc vật liệu hấp thụ nào thúc đẩy quá trình ngưng tụ hoặc hấp thụ.

Hệ thống ống phân phối lấy mẫu tại chỗ được sử dụng để lấy mẫu tại chỗ từ đường ống, có tính đến khả năng có một lượng nhỏ chất lỏng thỉnh thoảng có trong quá trình lấy mẫu. Dòng chảy được chuyển hướng khỏi đường ống thông qua một đầu lấy mẫu. Từ đầu lấy mẫu, dòng khí đi vào bộ tách cho phép chất lỏng tự do va chạm vào thành của bộ tách, thu thập và rơi xuống đáy của bộ tách. Khí thoát ra khỏi bộ tách ở phía trên và đi vào phía trên của chai chứa mẫu. Ở đầu đối diện của chai chứa là một ống mở rộng cuộn có van ở đầu. Van đó, thay vì van chai chứa, được sử dụng để hỗ trợ việc nạp và làm rỗng chai chứa trong khi cô lập hiệu ứng làm mát Joule-Thomson khỏi chai chứa. Van đó cũng có thể được lắp một bộ phận hạn chế để điều chỉnh lưu lượng thoát ra, nếu người vận hành cần cài đặt trước lưu lượng. Thiết bị này phải luôn được làm ấm đến nhiệt độ dòng chảy của đường ống hoặc cao hơn, và áp suất, để tránh ngưng tụ do nhiệt độ tạo ra. Bộ phân phối lấy mẫu tại chỗ có thể được sử dụng với tất cả các kỹ thuật lấy mẫu tại chỗ.

Thiết bị tách (hoặc bình nhỏ giọt) thường không được khuyến khích trong các hệ thống lấy mẫu. Tuy nhiên, chúng có thể được sử dụng để đảm bảo rằng bất kỳ chất lỏng tự do nào đã được đầu lấy mẫu thu thập, không đi vào máy phân tích hoặc chai chứa mẫu. Cần phải cẩn thận khi sử dụng.

Nếu có thể, không được sử dụng bất kỳ thiết bị cơ học, bộ lọc hoặc vật liệu hấp thụ nào thúc đẩy quá trình ngưng tụ hoặc hấp thụ.

Bộ lọc là một tính năng quan trọng của hệ thống lấy mẫu liên quan đến hiệu ứng hấp thu, do diện tích bề mặt lớn cần thiết để đạt được chức năng chính là thu giữ chất ô nhiễm. Bề mặt bộ lọc có thể trực tiếp thu giữ các chất đang cần phân tích và cũng có thể thu giữ gián tiếp các chất phân tích bằng cách tích tụ các hạt có khả năng hấp thụ cao. Hệ thống kết tụ và/hoặc màng cho phép loại bỏ các giọt chất lỏng có trên bề mặt. Bộ lọc phải giảm thiểu các khoảng chết xung quanh chính phần tử lọc, vì đây là nguồn gây ô nhiễm tiềm ẩn và nơi lưu trú của chất phân tích và phải được thiết kế để loại bỏ mọi chất ô nhiễm khi thay thế phần tử lọc trong quá trình bảo trì.

Hình 12 - Sơ đồ bộ lọc

10.5 Van và van an toàn

Tất cả các van đóng mở vận hành thủ công trong hệ thống phải có chỉ báo đóng/mở thích hợp:

- van dịch vụ phải được lắp ở đầu vào và đầu ra của hệ thống;

- van cho chức năng bật/tắt phải là loại van bi.

- van kim và van cầu dùng để kiểm soát và điều chỉnh lưu lượng.

Van bi cũng cung cấp đường dẫn lưu lượng tốt hơn van kim và các loại van khác, giúp cải thiện đặc tính lưu lượng và giảm lượng tạp chất lưu trú.

Van giảm áp phải bao gồm nguồn cung cấp nhiệt tích hợp hoặc được đặt trên tấm gia nhiệt hoặc trong tủ gia nhiệt nếu cần. Xem thêm 10.8.

Để giảm thiểu các điểm rò rỉ tiềm ẩn; số lượng van và phụ kiện phải được giảm thiểu. Nên tránh sử dụng khuỷu ống; nên sử dụng ống uốn cong. Van có phụ kiện tích hợp thường được ưu tiên.

Vị trí của van xả và van thông hơi phải đảm bảo không có chất lỏng nào có thể chảy ngược vào đường ống thông hơi của thiết bị phân tích (đầu ra của thiết bị phân tích).

Van an toàn: Phải lắp đặt van giảm áp để bảo vệ thiết bị và các bộ phận theo đúng quy định.

10.6 Bộ phận kết nối

Bộ phận kết nối ống nén và hợp chất bịt kín phải được chế tạo thông dụng cho toàn bộ hệ thống lấy mẫu.

Mức áp suất tối đa cho phép phải tuân theo dữ liệu thiết kế đã công bố của nhà sản xuất ống và phụ kiện ống.

Các đầu nối với bình chứa mẫu phải được thiết kế để sử dụng thường xuyên. Ống mềm phải được sử dụng và kết nối với phụ kiện vòng đệm chữ O. Không được sử dụng phụ kiện NPT tiêu chuẩn.

Nếu vật liệu của ống và phụ kiện khác nhau, nhà sản xuất phụ kiện phải xác minh sự kết hợp này là chấp nhận được.

10.7 Giám sát và kiểm soát lưu lượng

Phải sử dụng lưu lượng kế khi cần thiết để đảm bảo lưu lượng mẫu/đường nhánh/đường xả theo đúng thiết kế. Để kiểm soát lưu lượng, thường lắp van kim kết nối với lưu lượng kế. Cũng có thể sử dụng các lỗ đã hiệu chuẩn để kiểm soát lưu lượng.

10.8 Bộ điều áp

Để cung cấp khí mẫu cho thiết bị phân tích ở áp suất thích hợp, thường cần có thiết bị giảm áp.

Tùy thuộc vào áp suất trong đường ống và độ giảm áp suất dọc theo đường ống mẫu, có thể giảm áp suất ở đầu đường ống để giảm thời gian trễ hoặc không giảm áp suất chút nào.

Bộ điều áp suất nên được làm bằng thép không gỉ và PTFE.

Bộ điều chỉnh áp suất phải có mức áp suất vượt quá áp suất đường ống dự kiến tối đa của hệ thống lấy mẫu khí.

Do hiệu ứng Joule-Thomson, nhiệt độ giảm khoảng 0,5 °C với mức giảm áp suất là 0,1 MPa và do đó có khả năng ngưng tụ các hydrocacbon nặng.

Nếu điều này xảy ra, mẫu không còn mang tính đại diện nữa và do đó phải loại bỏ. Cách thông thường để ngăn ngừa sự cố này là đun nóng để bù cho sự giảm nhiệt độ. Nhiệt được truyền vào phía thượng nguồn của thiết bị giảm áp suất. Hệ thống phải được thiết kế sao cho không xảy ra hiện tượng ngưng tụ tại bất kỳ điểm nào. Lượng nhiệt năng cần thiết phụ thuộc vào thành phần khí, giảm áp suất, áp suất và nhiệt độ, lưu lượng, v.v.

10.9 Đồng hồ đo áp suất

Cần lắp đặt đồng hồ đo áp suất khi cần để theo dõi và kiểm soát áp suất trong hệ thống. Kích cỡ đồng hồ đo phải được giữ thấp để giảm thể tích chết.

Tránh lắp ống phân phối chặn và xả.

10.10 Thiết bị gia nhiệt

Có thể lắp các bộ phận gia nhiệt trên đầu lấy mẫu và đường ống mẫu. Trong một số trường hợp, cũng cần phải gia nhiệt chai chứa mẫu. Các bộ phận gia nhiệt điện phải là loại tự giới hạn. Chúng cũng phải đáp ứng các yêu cầu của quy định về điện cho khu vực sử dụng chúng. Các yêu cầu này là cần thiết để đảm bảo rằng bộ phận gia nhiệt không bị quá nhiệt nếu xảy ra sự cố ở các bộ phận điện.

Nhiệt độ ở tất cả các bộ phận của đường ống mẫu bao gồm cả thiết bị xử lý mẫu phải được giữ ở nhiệt độ cao hơn ít nhất 10 °C so với nhiệt độ điểm sương theo hydrocacbon. Nhiệt độ điểm sương phải được tính toán bằng các phương pháp được công nhận rộng rãi cho mọi mức áp suất trong hệ thống. Có thể chỉ ra nhiệt độ và áp suất tại các điểm quan trọng trong hệ thống lấy mẫu.

Có thể cần lưu thông 'không khí' được làm nóng để đảm bảo nhiệt độ đồng đều trong tủ.

Có thể cần theo dõi nhiệt độ của ống bên trong tủ nếu nhiệt độ tủ không đủ cao.

10.11 Chất làm kín và chất bôi trơn

Có nhiều loại làm kín thiết bị được sử dụng trong hệ thống lấy mẫu. Khả năng tương thích với sản phẩm được lấy mẫu là rất quan trọng cũng như việc lựa chọn chất bít kín đáp ứng được nhu cầu về nhiệt độ và áp suất của thiết bị và quy trình lấy mẫu. Cũng có nhiều loại chất bôi trơn được sử dụng với chất bít kín và các điểm khác trong hệ thống lấy mẫu.

10.12 Bình chứa mẫu hoặc chai chứa mẫu

10.12.1 Tổng quan

Chai chứa phải có áp suất thử ít nhất gấp 1,5 lần áp suất làm việc.

Chai chứa phải được bảo vệ ngăn ngừa sự hư hại trong quá trình vận chuyển và tồn chứa. Phải sẵn có các hộp vận chuyển hoặc thùng carton được thiết kế cho từng loại chai chứa.

Chai chứa khí phải đi kèm với nhãn hoặc giấy tờ với thông tin liên quan được bảo vệ chống lại sự hư hại.

Chai chứa bằng thủy tinh không sử dụng trong điều kiện chịu áp.

Nếu có, phải lắp nắp chụp chai chứa trong quá trình vận chuyển và lưu trữ. Chai chứa phải được đóng dấu cố định thể tích, áp suất làm việc và áp suất thử. Chai chứa và các phụ kiện liên quan phải được kiểm tra và thử rò rỉ định kỳ.

Tất cả các chai chứa phải đáp ứng mọi yêu cầu về an toàn cho khu vực sử dụng. Phải tuân thủ các quy định về vận chuyển đối với các chai chứa này vì chúng có áp suất và vận chuyển vật liệu nguy hiểm trong phạm vi công cộng. An toàn là ưu tiên hàng đầu.

Những chai chứa này cũng có thể được xử lý bằng lớp phủ giúp duy trì tính toàn vẹn của mẫu chứa bên trong, đảm bảo phản ứng tối thiểu với các hợp chất lưu huỳnh. Các lớp phủ bên trong này phải được chỉ định.

Chai chứa mẫu không được làm thay đổi thành phần khí theo bất kỳ cách nào hoặc ảnh hưởng đến việc thu thập mẫu khí đúng cách. Các vật liệu, van, đệm và các thành phần khác của chai chứa mẫu đều phải được chỉ định có tính đến mục đích này.

Chai chứa để lấy mẫu thường được làm bằng thủy tinh (đối với áp suất rất thấp, áp suất quá mức dưới 0,2 MPa), thép không gỉ, hợp kim titan hoặc hợp kim nhôm.

Trừ khi chai chứa được hút chân không, chai chứa phải được trang bị ít nhất hai van, cho phép xả mẫu khí. Bề mặt chai chứa tiếp xúc với khí phải không có mỡ, dầu hoặc bất kỳ sản phẩm gây ô nhiễm nào khác. Chúng phải được làm sạch cẩn thận để tránh hiện tượng hấp thụ. Phụ lục D mô tả quy trình làm sạch.

Nên sử dụng van có đế mềm thay vì van có đế kim loại với kim loại. Về cơ bản, có hai loại chai chứa có sẵn trong lấy mẫu khí thiên nhiên:

a) chai chứa đầu quay, một khoang là chai chứa phổ biến nhất được sử dụng trong ngành khí thiên nhiên và

b) Chai chứa loại áp suất không đổi hoặc kiểu piston.

10.12.2 Chai chứa mẫu khoang đơn hoặc tiêu chuẩn

Chai chứa tiêu chuẩn (khoang đơn) được sử dụng để thu thập mẫu để phân tích, như mô tả trong Hình 13. Thông thường, chai chứa được làm bằng thép không gỉ và được tạo thành từ các đầu quay và được ren ở mỗi đầu của chai chứa. Một số thiết kế chỉ có thể có một đầu ren duy nhất. Các dung tích phổ biến nhất là 300 mL, 500 mL và 1 000 mL, với các dung tích khác có sẵn.

Chai chứa có van và van xả an toàn ở một đầu và van ở đầu kia. Van xả kiểu lò xo có thể chấp nhận được, nhưng chúng gây ra vấn đề về tính toàn vẹn. Nếu van bị hở, mẫu sẽ bị nhiễm bẩn. Với đĩa vỡ, thì chai chứa đã bị áp suất quá mức và bị thông hơi, và bây giờ mẫu bị nhiễm bẩn đã biến mất.

CHÚ DẪN:

1 chai chứa mẫu tiêu chuẩn có một khoang

Hình 13 - Chai chứa mẫu tiêu chuẩn có một khoang

10.12.3 Chai chứa mẫu kiểu piston nổi hoặc chai chứa mẫu có áp suất không đổi

Chai chứa cần thiết cho phương pháp này được chế tạo bằng ống kim loại, mài và đánh bóng ở mặt bên trong. Các chai chứa thường được đóng lại với nắp có thể tháo rời và bảo dưỡng piston chuyển động. Các nắp được khoan lỗ và mở xả cho van, đồng hồ đo và van giảm áp. Hình 14 đưa ra ví dụ về chai chứa mẫu piston nổi, cho thấy chai chứa có thiết bị bên ngoài để người sử dụng biết khi nào dung tích chai chứa đạt 80 %. Khi hạng mục 5 đạt đến hạng mục 9 (vòng 80 %), người sử dụng nên dừng việc nạp.

CHÚ DẪN:

1 cổng xả

2 bu lông buộc

3 piston

4 chân máy

5 thanh chỉ báo

6 nạp sơ bộ

7 đồng hồ đo và cổng van

8 mẫu

9 vòng 80 %

Hình 13 - Chai chứa mẫu kiểu piston nổi

Chai chứa này thường được chế tạo bằng thép không gỉ. Chai có một piston nổi bên trong cho phép kỹ thuật viên nạp sơ bộ mặt sau của chai để đạt áp suất đường ống và lấy mẫu ở điều kiện đường ống và không để khí giảm áp hoặc bay hơi trong quá trình này. Sau đó, và rất quan trọng, chai có thể được đưa đến phòng thí nghiệm và bằng cách kết nối với khí nạp sơ bộ ở áp suất đường ống của mẫu, duy trì mẫu ở điều kiện đường ống trong quá trình phân tích. Điều này duy trì tính toàn vẹn của mẫu ở mức rất cao. Đối với các loại khí có nhiệt trị cao hơn và dễ bị thay đổi pha do nhiệt độ hoặc thay đổi áp suất, nên sử dụng chai này. Chai có van nạp trước và đầu vào, van thổi sạch, van an toàn và đồng hồ đo.

Vì chai này có chất bít kín nên điều quan trọng là phải chọn đúng chất bít kín và tương thích với sản phẩm đang được lấy mẫu vào chai. Khuyến nghị của nhà sản xuất rất hữu ích trong lĩnh vực này.

10.13 Thiết bị tăng nồng độ

Khi chất cần phân tích có nồng độ cực thấp, không thể phân tích trực tiếp mẫu để có được đánh giá chính xác và đáng tin cậy về nồng độ chất phân tích. Trong trường hợp này, có thể cần sử dụng thiết bị tăng nồng độ. Nguyên lý của thiết bị là đưa mẫu qua thiết bị và tích lũy đủ nồng độ chất cần phân tích. Chất phân tích tích tụ này được thu giữ trong thiết bị cô đặc sau đó có thể được giải phóng khỏi thiết bị bằng cách sử dụng nhiệt độ cao và khí trung tính như nitơ để đưa đến thiết bị phân tích có thể đo chính xác và đáng tin cậy nồng độ chất phân tích.

Nên sử dụng khí sạch để không gây nhiễu chéo với chất cần phân tích trong thiết bị phân tích. Để xác định nồng độ với độ không đảm bảo tối thiểu, cần phải biết chính xác lượng khí mẫu đã chảy qua thiết bị cô đặc để tích lũy lượng chất phân tích được sử dụng để tạo ra kết quả phân tích. Điều này có thể đạt được bằng thiết bị đo lưu lượng chính xác hoặc bằng tính toán.

Thiết bị cô đặc được làm bằng vật liệu phù hợp với dịch vụ và chất cần phân tích, thường được làm bằng thủy tinh hoặc thép không gỉ và chứa môi trường hấp thụ chất cần phân tích.

10.14 Số lượng và thứ tự thiết bị

Chức năng của hệ thống mẫu là đưa mẫu khí đại diện vào bình phân tích bằng các phương pháp đã mô tả trước đó. Để giảm thiểu tương tác của hệ thống mẫu với mẫu khí đang di chuyển, cần sử dụng ít thiết bị nhất có thể và nên chọn thiết bị để giảm thiểu thời gian di chuyển và hiệu ứng hấp thu. Tuy nhiên, các tiêu chí về an toàn, ô nhiễm nguồn và bảo vệ phân tích thường đòi hỏi phải bổ sung thiết bị hệ thống mẫu để đáp ứng các yêu cầu bổ sung, chẳng hạn như thiết bị tách chất lỏng.

Trình tự tối ưu của các mục có thể thay đổi tùy theo ứng dụng, nhưng nhìn chung, việc đặt bộ lọc gần điểm lấy mẫu sẽ làm giảm sự tích tụ ô nhiễm trong toàn bộ hệ thống mẫu và việc giảm áp suất gần điểm lấy mẫu sẽ giảm thiểu thời gian trễ của mẫu. Lưu lượng kế khí mẫu cần được đặt sau máy phân tích, nếu không, nó cũng sẽ trở thành bề mặt bị ướt (xem Bảng 2).

Bảng 2 - Thiết bị được yêu cầu phụ thuộc vào các trường hợp

Bảng minh họa một số hạng mục thiết bị lấy mẫu cần thiết, được khuyến nghị và tùy chọn để sử dụng trong một số ứng dụng lấy mẫu nhất định. Các ví dụ được hiển thị chỉ mang tính chất minh họa và không nhằm mục đích là quy tắc cố định để triển khai.

11 Kiểm tra xác nhận hệ thống

Đối với một số ứng dụng phép đo quan trọng về an toàn hoặc quy trình, việc kiểm tra xác nhận hệ thống mẫu phải được thực hiện định kỳ để đảm bảo hiệu suất của hệ thống mẫu không bị suy giảm theo thời gian, theo khoảng thời gian do người sử dụng quy định theo các yêu cầu của địa điểm và dòng khí. Các thiết kế và lắp đặt hệ thống mẫu mới phải kết hợp các tính năng để tạo điều kiện cho việc kiểm tra xác nhận tại chỗ.

Việc kiểm tra xác nhận hệ thống lấy mẫu đánh giá chức năng và hiệu suất là cần thiết để xác định và xử lý sự đóng góp của lỗi lấy mẫu vào hệ thống phân tích.

Trong quá trình sản xuất, các cụm lấy mẫu chịu áp suất phải được thử áp suất ở áp suất gấp 1,5 lần áp suất thiết kế để chứng minh độ bền của mối hàn, mối nối và phụ kiện. Nhà sản xuất chịu trách nhiệm quản lý và thực hiện quy trình thử áp suất cụ thể. Cũng phải thực hiện thử nghiệm rò rỉ bằng chất lỏng phát hiện rò rỉ. Thử nghiệm rò rỉ này phải được lặp lại trong quá trình đưa vào vận hành để đảm bảo không có mối nối nào bị ảnh hưởng do quá trình vận chuyển hoặc lắp đặt hệ thống.

Nếu sử dụng bộ lọc trong hệ thống lấy mẫu, nên thay bộ lọc này như một phần của lịch trình bảo dưỡng định kỳ, theo thời gian do người sử dụng quy định theo yêu cầu của địa điểm và dòng khí. Điều này là cần thiết do bộ lọc ảnh hưởng đến hiện tượng hấp thu và tác động tiếp theo đến hiệu suất lấy mẫu.

Để kiểm tra xác nhận hiệu suất của hệ thống lấy mẫu, cần đưa khí kiểm tra xác nhận vào hệ thống mẫu càng gần điểm lấy mẫu càng tốt, thường là ở đầu đầu lấy mẫu thông qua van chọn. Đối với các hệ thống lấy mẫu hiện có chưa được thiết kế để cho phép đưa khí kiểm tra xác nhận vào, có thể thêm van chọn bổ sung ở hạ nguồn (nhưng gần) đầu lấy mẫu hoặc điểm khai thác. Khí kiểm tra xác nhận phải có thành phần và tính chất tương tự như khí đang lấy mẫu và có các giá trị hoặc tính chất đã biết có thể được kiểm tra xác nhận bằng thiết bị phân tích, để chứng minh không có thay đổi nào đối với danh tính mẫu trong hệ thống mẫu.

Phương pháp kiểm tra xác nhận hệ thống mẫu được nêu trong Phụ lục H.

12 Xử lý sự cố

Các vấn đề đo lường trong quá trình sử dụng có thể do hệ thống mẫu bị trục trặc. Các vấn đề về hệ thống mẫu có thể biểu hiện dưới nhiều hình thức khác nhau hoặc có thể không hiển thị ngay lập tức cho máy phân tích hoặc người vận hành vì họ vẫn có thể nhận được mẫu, mặc dù không còn đại diện nữa. Nhìn chung, các vấn đề có thể được phân loại theo một trong các nguyên nhân sau:

- Tắc nghẽn hoặc hạn chế dòng mẫu qua một thành phần hệ thống mẫu, do dòng khí đi vào hệ thống mẫu bị nhiễm bẩn

- Một thành phần trục trặc hoặc hỏng hóc, do thiết kế không khớp với điều kiện vận hành (như áp suất, lưu lượng, thành phần) hoặc các vấn đề về nhiễm bẩn hoặc lỗi thành phần

- Một lỗi ở cấp độ phân tử trong quá trình xử lý mẫu, dẫn đến các thay đổi về mặt hóa học hoặc vật lý đối với mẫu khí trong quá trình lấy mẫu

Các yếu tố bên ngoài như sự cố quy trình và tác động môi trường ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống mẫu không được đề cập trong bản tóm tắt các vấn đề cụ thể của hệ thống mẫu này. Cần lựa chọn biện pháp bảo vệ nhiệt và vật lý môi trường phù hợp theo các điều kiện xung quanh dự kiến để giảm thiểu tác động của môi trường. Không thể ngăn ngừa các vấn đề về sự cố quy trình từ bên trong hệ thống mẫu, tuy nhiên, hành động khắc phục có thể bao gồm việc xả ngược hệ thống mẫu (bao gồm các đường ống mẫu và đầu lấy mẫu) và thay thế bộ lọc và các thành phần lấy mẫu có khả năng bị nhiễm bẩn khác.

Dưới đây là danh mục một số sự cố phổ biến cùng với một số biện pháp khắc phục và hành động chủ động, phòng ngừa có thể thực hiện để giảm thiểu rủi ro phát sinh sự cố trong quá trình sử dụng trong Bảng 3.

Bảng 3 - Ví dụ về các sự cố phổ biến trong lấy mẫu

 

Phụ lục A

(tham khảo)

Mục đích lấy mẫu, bảng các hợp chất và thông tin trong báo cáo lấy mẫu

A.1 Mục đích lấy mẫu

Lấy mẫu được yêu cầu để cung cấp khí quá trình cho một thiết bị phân tích trong nhiều ứng dụng trong ngành khí thiên nhiên. Một số ví dụ về các ứng dụng lấy mẫu, cùng với các mục tiêu đo lường bao gồm:

- Xác định năng lượng cho các ứng dụng lập hóa đơn, thường kết hợp lấy mẫu liên tục với một thiết bị trực tuyến để xác định nhiệt trị (và do đó là giá trị tiền tệ) của khí theo các đơn vị như MJ, BTU hoặc KWh;

- Các ứng dụng đo lường và phân bổ sử dụng thành phần khí

a) kết hợp với áp suất và nhiệt độ, tính toán các đặc tính như khối lượng riêng khí ở điều kiện vận hành và tiêu chuẩn;

b) kết hợp với lưu lượng, tính toán thành phần khí đại diện được sử dụng trong các hệ thống phân bổ hydrocacbon;

- Chất lượng khí cho các điểm vào mạng lưới khí, chẳng hạn như các kho chứa khí và điểm vào biomethane, kết hợp với các thiết bị phân tích liên tục độ ẩm, hợp chất lưu huỳnh và điểm sương;

- Chất lượng khí để xử lý, thường kết hợp lấy mẫu liên tục với một thiết bị trực tuyến để xác định thành phần, các đặc tính quan tâm khác hoặc sự hiện diện và mức độ tạp chất như độ ẩm, hydro sulfua, thủy ngân, amoniac và các chất khác (tùy thuộc vào ứng dụng xử lý);

- Chất lượng khí cho mục đích kiểm toán hoặc đánh giá ban đầu hoặc theo lô, thường kết hợp lấy mẫu tại chỗ với phân tích phòng thí nghiệm ngoại tuyến để tìm hợp tạp chất vết hoặc thành phần khí mẫu đại diện để đánh giá nguồn và nghiên cứu thiết kế cơ sở.

A.2 Các cấu tử và dải thành phần

Có thể sử dụng tiêu chuẩn này để lấy mẫu tất cả các thành phần được liệt kê trong EN 16726 ^[4] và EN 16723-1 ^[5] và EN 16723-2 ^[6] .

A.3 Thông tin trong báo cáo lấy mẫu

Nếu cần báo cáo lấy mẫu, báo cáo phải chứa thông tin về:

- Ngày và giờ lấy mẫu

- Loại/tên khí

- Vị trí/vị trí/nơi/điểm lấy mẫu

 

Phụ lục B

(tham khảo)

Quy trình lấy mẫu

B.1 Quy trình lấy mẫu áp suất thấp vào chai chứa bằng thủy tinh

B.1.1 Các biện pháp phòng ngừa an toàn cụ thể

Kiểm tra chai chứa mẫu (xem Hình B.1) để đảm bảo không có vết nứt. Nên sử dụng một ống lót mềm xung quanh chai chứa mẫu. Thông thường, điều này không cần thiết nếu áp suất đường dẫn từ 0,5 kPa đến 10 kPa, nhưng luôn có nguy cơ áp suất đường dẫn sẽ cao hơn 10 kPa.

Sử dụng kính bảo hộ trong khi lấy mẫu.

Kích thước tính bằng milimet

Hình B.1 - Chai chứa mẫu bằng thủy tinh (dung tích 1 L)

B.1.2 Chuẩn bị chai chứa thủy tinh

Bôi trơn van khóa của chai chứa mẫu bằng mỡ silicon.

Làm sạch chai chứa mẫu bằng dung dịch kali hydroxit và xà phòng.

Sau đó rửa sạch bằng nước cất.

Làm khô chai chứa bằng không khí nóng (không chứa nước và dầu).

Khi phân tích hydro sulfua trong mẫu khí, tráng chai chứa mẫu bằng H ₂ SO ₄ 0,01 mol/L

B.1.3 Lấy mẫu

Đối với một bố cục lấy mẫu điển hình, xem Hình B.2. (Hình B.3 cho thấy thiết lập để lấy mẫu từ các đường ống dẫn dưới áp suất không khí (nhỏ hơn áp suất không khí.)

CHÚ DẪN:

1 điểm lấy mẫu

2 lưu lượng kế

3 đường thông

4 ống đuốc hoặc thông khí

Hình B.2 - Lấy mẫu vào chai chứa thủy tinh

CHÚ DẪN:

1 điểm lấy mẫu

2 bơm màng chắn (chống nổ)

3 van lưu lượng kế

4 lưu lượng kế

5 đường thông

Hình B.3 - Lấy mẫu vào chai chứa thủy tinh từ đường ống dưới-áp suất khí quyển

Đo áp suất tại điểm lấy mẫu. Đảm bảo rằng áp suất đường truyền mẫu không vượt quá 0,2 MPa.

Kết nối đường truyền mẫu với chai chứa mẫu.

Kết nối đầu vào của chai chứa càng gần điểm lấy mẫu càng tốt, sử dụng đường truyền mẫu.

Kết nối đầu ra của chai chứa mẫu với đầu vào của một lưu lượng kế.

Nối đầu ra của lưu lượng kế với lỗ thông hơi hoặc ống đuốc.

Mở hai van khóa của chai chứa mẫu theo thứ tự của hướng dòng khí.

Điều chỉnh lưu lượng qua chai chứa mẫu bằng lưu lượng kế.

Thông hơi khí.

Kiểm tra sự có mặt của chất lỏng tách ra trong khi thông khí.

Loại bỏ mẫu trong trường hợp có lượng chất lỏng đáng kể xuất hiện.

Đóng chai chứa mẫu 30 min sau khi làm sạch, đóng các van khóa theo thứ tự ngược với hướng dòng khí để áp suất được tích tụ.

Ngắt kết nối với chai chứa mẫu.

Bảo đảm các van khóa bằng kẹp để tránh việc khóa van bị mở không mong muốn và kiểm tra rò rỉ.

B.1.4 Chuẩn bị vận chuyển

Sử dụng một hộp thích hợp để vận chuyển chai chứa mẫu.

Kiểm tra việc có dầu mỡ, condensat hydrocacbon, bụi hoặc gỉ sét và / hoặc giọt nước bị cuốn vào dòng khí.

B.2 Quy trình lấy mẫu bằng phương pháp nạp và làm rỗng

Thiết bị được sắp xếp như Hình B.4. Ống nối thêm có chiều dài từ 0,6 m đến 1,2 m. Tất cả các vật liệu, bao gồm cả ống, được làm từ thép không gỉ. Ống nối thêm có thể được cuộn để cho phép thiết bị lấy mẫu được gọn hơn. Ống nối này là cần thiết để ngăn chặn sự ngưng tụ hydrocacbon nặng trong van đầu ra của chai chứa mẫu.

CHÚ DẪN:

1 đầu lấy mẫu

2 van

3 áp kế

4 van đầu vào

5 van đầu ra

6 ống nối

Hình B.4 - Phương pháp nạp và làm rỗng

Quy trình lấy mẫu theo phương pháp này như sau:

Lắp đặt đầu lấy mẫu.

Kết nối với đường dẫn mẫu.

Mở van tại điểm lấy mẫu và thổi loại trừ kỹ lưỡng bất kỳ vật liệu tích lũy nào. Nối một đầu của chai chứa mẫu qua hệ thống lấy mẫu vào nguồn khí. Làm sạch đường dẫn và chai chứa bằng cách dùng khí thổi chậm để thay thế không khí.

Đóng van đường dẫn nối thêm và cho phép áp suất tích tụ nhanh chóng đến áp suất chai chứa đã chọn.

Đóng van đầu vào và từ từ thông khí chai chứa qua van đường ống nối thêm cho đến khi đạt đến áp suất khí quyển.

Mở van đầu vào.

Lặp lại hai bước cuối cùng một số lần chu kỳ (xem Bảng B.1) để làm sạch chai chứa một cách hiệu quả khỏi khí ban đầu trong chai chứa.

Quan sát dấu vết của chất lỏng ở đầu ống xả.

Sau chu trình cuối cùng, trước tiên đóng van ống nối dài và, sau khi áp suất đã tích tụ đến áp suất chai chứa, đóng van lấy mẫu.

Ghi lại áp suất chai chứa.

Ghi lại nhiệt độ nguồn.

Đóng các van đầu vào và đầu ra của chai chứa. Giảm áp đường dẫn mẫu.

Lấy chai chứa mẫu ra.

Kiểm tra sự rò rỉ bằng cách ngâm các van trong nước, cần thiết thì sử dụng dung dịch xà phòng để kiểm tra rò rỉ.

Làm sạch các van bằng cách thổi khí.

Bảng B.1 - Số lần chu kỳ thổi sạch

B.3 Quy trình lấy mẫu theo phương pháp kiểm soát tốc độ

Các biện pháp phòng ngừa sau đây phải được quan sát khi lấy mẫu theo phương pháp này:

a) Áp suất nguồn phải đủ để tạo ra các điều kiện dòng chảy ổn định trong ống lưu lượng. Áp suất trong ống nối dài phải là 0,1 MPa hoặc cao hơn khi đi vào khí quyển.

b) Các van và đường ống trong thiết bị lấy mẫu có kích thước đủ lớn để cho phép dòng chảy đầu nguồn của ống lưu lượng là đủ chuẩn.

Việc sắp xếp lấy mẫu được thể hiện trong Hình B.5.

CHÚ DẪN:

1 đầu lấy mẫu

2 van bi

3 van

4 áp kế

5 thông khí

6 chai chứa mẫu

7 van cuối

8 ống lưu lượng

Hình B.5 - Phương pháp kiểm soát tốc độ

Quy trình lấy mẫu theo phương pháp này như sau:

Lắp đặt đầu lấy mẫu và làm sạch đầu lấy mẫu bằng khí thiên nhiên.

Chọn thiết bị lấy mẫu phù hợp nhất. Điều này phụ thuộc vào áp suất lấy mẫu. Trong hầu hết các trường hợp, một bộ lấy mẫu thích hợp cho 0,8 MPa đến 3 MP a, hoặc một bộ lấy mẫu thích hợp cho 3 MPa đến 7 MPa có thể được dùng.

Lắp đặt các chai chứa mẫu.

Mở van mẫu và làm sạch chai chứa mẫu. Đóng tất cả các van.

Mở van bi và van mẫu từ từ.

Từ từ mở van thoát hơi một chút.

Đóng van lấy mẫu và chờ cho đến khi áp suất trong đường dẫn lấy mẫu gần với áp suất khí quyển. Lặp lại quy trình làm sạch ba lần.

Đóng van thoát.

Mở van nạp từ từ và để chai chứa mẫu lên đến áp suất mong muốn.

Mở van thoát của chai chứa mẫu. Mở van cuối

Làm sạch bằng thổi khí ít nhất 1 min.

Trong quá trình thổi khí, ghi lại nhiệt độ của khí thiên nhiên và áp suất đầu ra của dòng khí qua chai chứa.

Đóng van cuối. Đóng van xả. Đóng van đầu vào. Đóng van mẫu.

Ghi lại áp suất chai chứa và nhiệt độ vận hành.

Mở van thoát và đợi cho đến khi áp suất giảm đến áp suất khí quyển.

Tháo thiết bị lấy mẫu và đầu lấy mẫu, kiểm tra sự rò rỉ của bình chứa mẫu bằng cách ngâm các van vào nước, hay sử dụng dung dịch kiểm tra sự rò rỉ.

Đóng các van.

B.4 Quy trình lấy mẫu bằng phương pháp chai chứa (xy lanh) rút chân không

Sự sắp xếp thiết bị được thể hiện trong Hình B.6. Là một phương pháp thay thế cho rút chân không chai chứa, chai chứa có thể được nạp đầy đến một áp lực dương với một chất khí mà sẽ không can thiệp với kỹ thuật phân tích được sử dụng.

Nếu áp suất cuối cùng dưới áp suất khí quyển, áp suất mẫu phải ngay lập tức được tăng lên đến khoảng 0,03 MPa bằng cách nén với một loại khí không ảnh hưởng đến việc phân tích. Áp lực hiện thời ngay trước và sau khi điều áp phải được ghi lại.

Khí thích hợp để sử dụng có thể là hydro hoặc helium. Hàm lượng không khí của bình chứa được giảm xuống một giá trị thấp bằng cách làm sạch bằng khí nén hoặc bằng cách rút khí và nạp đầy bằng khí nén. Sự xuất hiện của khí nén sẽ yêu cầu một số sửa đổi đối với phương pháp phân tích.

CHÚ DẪN:

1 đầu lấy mẫu

2 van bi

3 van

4 thông khí

Hình B.6 - Phương pháp xy lanh rút chân không

Quy trình lấy mẫu theo phương pháp xy lanh rút chân không như sau:

a) Chuẩn bị chai chứa

Rút chân không chai chứa mẫu đến áp suất 100 Pa hoặc nhỏ hơn. (Sử dụng một chai chứa đã được rút chân không và qua thử nghiệm để rút chân không.)

Kiểm tra, trước khi sử dụng chân không, với một đồng hồ đo chân không để chắc chắn van không bị rò rỉ.

b) Lấy mẫu

Lắp đặt đầu lấy mẫu.

Làm sạch đầu lấy mẫu bằng khí trong đường ống.

Lắp đặt chai chứa mẫu như trong Hình B.6

Từ từ làm sạch đường dẫn mẫu bằng khí để thay thế không khí bằng cách mở một phần van thông gió và van mẫu cho đến khi khí chảy chậm ra khỏi van thông hơi.

Đóng van mẫu và cho phép đường dẫn khí mẫu thoát ra cho đến khi đạt đến áp suất khí quyển. Đóng van thông hơi.

Mở hoàn toàn van mẫu.

Từ từ mở van vào của thùng chứa, cho phép áp suất bình chứa tăng lên đến áp suất nguồn.

Trong một số trường hợp, ngưng tụ có thể được loại khỏi mẫu ở áp suất nhỏ hơn áp suất nguồn (Phương pháp áp suất giảm)

Đóng van vào của chai chứa và van lấy mẫu.

c) Chuẩn bị cho vận chuyển

Mở van thoát để giảm áp trong đường mẫu. Lấy chai chứa mẫu

Kiểm tra sự rò rỉ của van vào xylanh bằng cách ngâm trong nước hoặc tốt hơn là dùng detector rò rỉ.

Nút chặt van.

 

Phụ lục C

(tham khảo)

Hiệu ứng hấp thu khí: hấp phụ/giải hấp

Các quá trình hấp phụ và giải hấp có tầm quan trọng đáng kể đối với việc phân tích một số thành phần quan tâm có trong khí thiên nhiên. Do đó, điều quan trọng là những người xây dựng hệ thống lấy mẫu phải hiểu rõ các quá trình này. Hấp phụ được định nghĩa là quá trình mà một chất (thường là khí hoặc chất lỏng) bám vào bề mặt của chắt rắn (hoặc ít phổ biến hơn là chất lỏng). Nói chung, nỏ bao gồm sự gia tăng nồng độ trong vùng mà hai pha tiếp xúc với nhau (tức là ranh giới pha) so với pha khối.

Có hai loại hấp phụ chính:

a) hấp phụ vật lý, được định nghĩa là hấp phụ trong đó các lực chủ yếu liên quan là lực hấp dẫn liên phân tử yếu không làm thay đổi bản chất hóa học của chính các phân tử và

b) hấp phụ hóa học, được định nghĩa là hấp phụ kéo theo lực hấp dẫn hóa học mạnh làm thay đổi bản chất hóa học của các phân tử.

Phụ lục này chỉ cung cấp thông tin cơ bản về những gì cần lưu ý để không gây ra các sai số đáng kể hoặc độ không đảm bảo trong kết quả phân tích do xây dựng hệ thống lấy mẫu không phù hợp.

Ngoài ra, còn có một quan niệm sai lầm đối với các hệ thống lấy mẫu rằng việc "điều hòa" bề mặt bằng cách phơi bày nó với nồng độ chất hấp phụ cụ thể trong một khoảng thời gian là thỏa đáng. Mặc dù khái niệm này có thể hoạt động hoàn hảo đối với hiệu chuẩn hoặc các loại khí tương tự, trong đó nồng độ chất hấp phụ được cho là "không đổi", nhưng nó không thỏa đáng đối với các hệ thống lấy mẫu, trong đó toàn bộ mục đích là tìm kiếm những thay đổi nhỏ về nồng độ. Một trong những yếu tố quyết định trạng thái cân bằng động giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ là nồng độ chất bị hấp phụ trong hỗn hợp khí tiếp xúc với chất hấp phụ. Do đó, nếu có sự thay đổi về nồng độ chất bị hấp phụ trong hỗn hợp khí thì sẽ có độ trễ thời gian trước khi đạt được trạng thái cân bằng mới thông qua quá trình hấp phụ hoặc giải hấp chất bị hấp phụ. Do đó, cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng động mới, vẫn có khả năng đo được nồng độ chất phân tích sai.

Văn bản sau đây liên quan đến quá trình hấp thu liên quan đến bề mặt của các chất rắn như thép không gỉ và các thành phần phản ứng như đã xem xét ở trên.

Mặc dù có ít dữ liệu định lượng về cường độ và lượng hấp phụ xảy ra, nhưng người ta biết rằng trạng thái cân bằng động đã đạt được. Trạng thái cân bằng động là cần thiết trong toàn bộ hệ thống lấy mẫu và chế độ chứa để tránh các phép đo sai về chất phân tích. Trạng thái cân bằng động phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- vật liệu của chất rắn;

- diện tích bề mặt của chất rắn tiếp xúc với chất bị hấp phụ;

- nhiệt độ của bề mặt tiếp xúc với chất bị hấp phụ;

- tình trạng của bề mặt tiếp xúc với chất bị hấp phụ;

- nồng độ chất bị hấp phụ trong hỗn hợp khí;

- áp suất của hỗn hợp khí.

 

Phụ lục D

(tham khảo)

Làm sạch chai lấy mẫu bằng thép

Một ví dụ về một quy trình làm sạch được đưa ra dưới đây:

Xả hết khí mẫu còn sót lại. Rút khí hoặc làm sạch bằng nitơ.

Nạp vào chai chứa sản phẩm làm sạch. Lắc xylanh trên máy lắc trong 2 h. Chuyển sản phẩm làm sạch vào một chỗ chứa thích hợp.

Nạp đầy lần nữa bằng sản phẩm làm sạch mới và đặt chai chứa lên máy lắc trong 2 h.

Loại bỏ sản phẩm làm sạch, làm khô bằng nitơ hoặc không khí khô.

Làm khô chai chứa trong tủ sấy ở nhiệt độ 90 °C đảm bảo rằng các van, bệ, phớt có nhiệt độ định mức tương thích. Nếu chai chứa chỉ được trang bị một van, rút khí chai chứa trong quá trình làm khô. Nếu chai chứa được trang bị hai van, thổi nó bằng nitơ trong quá trình làm khô. Hoạt động làm khô mất khoảng 12 h.

Sau khi làm mát, nạp nitơ đầy chai chứa và xả hết ba lần.

Sau đó, nạp nitơ đầy chai chứa đến áp suất 1 MPa.

Đợi 2 h và kiểm tra bằng sắc ký về sự xuất hiện của sản phẩm làm sạch và các tạp chất khác.

Giữ sắc ký đồ tương ứng với các hồ sơ tài liệu của chai chứa.

Lượng kiểm tra sắc ký có thể giảm bằng cách sử dụng phương pháp thống kê.

 

Phụ lục E

(tham khảo)

Làm mát Joule-Thomson và đặc tính pha

Việc lấy mẫu khí thiên nhiên rất thường liên quan đến việc giảm áp suất, từ áp suất đường ống hoặc nhà máy có thể lên tới 7 MPa (70 bar) đối với đường ống truyền dẫn, hoặc cao hơn đối với nhà máy xử lý, đến áp suất được yêu cầu cho máy phân tích, thường gần với áp suất khí quyển. Khi bất kỳ loại khí nào giãn nở, nó sẽ nguội đi do giảm enthalpy. Nếu khí là hỗn hợp chứa các cấu tử có thể ngưng tụ, nhiệt độ giảm có thể khiến một số cấu tử này tạo thành pha lỏng riêng biệt, do đó làm thay đổi thành phần của pha khí và có thể làm tắc các bộ lọc, v.v. Một hệ thống lấy mẫu được thiết kế phù hợp sẽ tránh được những vấn đề như vậy.

Khí thiên nhiên cho thấy đặc tính pha rất không lý tưởng, được gọi là nghịch hành. Để minh họa điều này, trước tiên hay xem xét đặc tính của hỗn hợp không khí/nước. Khi bão hòa ở 20 °C và 7 MPa (70 bar), hỗn hợp chứa 0,047 % nước. Đường điểm sương của hỗn hợp này được thể hiện bằng đường liền trong Hình E.1. Bất kỳ điều kiện áp suất/nhiệt độ nào ở bên phải đường này đều biểu thị khí pha đơn. Bản thân đường điểm sương là nơi tập trung các điểm mà nước lỏng xuất hiện lần đầu tiên, và các điều kiện ở bên trái đường biểu diễn hỗn hợp hai pha, với lượng nước lỏng tăng dần khi di chuyển về phía bên trái của đường.

CHÚ DẪN:

X nhiệt độ (°C)

Y áp suất (bar = 0,1 MPa)

đường điểm sương

làm mát J-T

Hình E.1 - Đặc tính pha của hỗn hợp không khí/nước

Hình E.1 cũng cho thấy đường cong làm mát Joule-Thomson (J-T) dưới dạng đường đứt nét. Đường này biểu thị sự thay đổi nhiệt độ khi hỗn hợp được giãn nở từ 70 bar đến 5 bar và cho thấy sự giảm từ 20 °C xuống 7 °C. Tất cả các điểm trên đường này đều nằm bên phải đường điểm sương, do đó không xảy ra hiện tượng tách nước lỏng. Điều này tương ứng chặt chẽ với đặc tính của khí lý tưởng và sự thay đổi áp suất đối với hỗn hợp này không có vấn đề gì.

Hỗn hợp hydrocacbon hoạt động theo cách phức tạp hơn, như minh họa trong Hình E.2. Điều này cho thấy đặc tính của hỗn hợp metan/n-nonan, cũng bão hòa ở 20 °C và 70 bar, và chứa 0,065 % nonan. Có hai điểm khác biệt so với Hình E.1. Hiệu ứng J-T tạo ra sự giảm nhiệt độ lớn hơn đáng kể, giảm từ 20 °C xuống -11 °C so với 7 °C. Điều này là do hệ số nén cao hơn đáng kể, Z (trong phương trình PV = ZRT), đối với metan so với không khí. Ở 20 °C và 70 bar, Z = 0,992 đối với không khí (gần lý tưởng) nhưng là 0,882 đối với metan.

CHÚ DẪN:

X nhiệt độ (°C)

Y áp suất (bar = 0,1 MPa)

đường điểm sương

làm mát J-T

Hình E.2 - Đặc tính pha của hỗn hợp metan/nonan

Sự khác biệt ngoạn mục hơn nằm ở hình dạng của đường điểm sương. Thay vì giảm đều khi áp suất giảm, nhiệt độ điểm sương tăng trong phạm vi từ 70 bar đến 30 bar và chỉ bắt đầu giảm sau đó. Điều này có nghĩa là ở mọi áp suất dưới 70 bar, một tỷ lệ khác nhau của nonan có mặt dưới dạng chất lỏng. Có thể tránh được vấn đề này bằng cách làm nóng trước hỗn hợp khí trước khi giảm áp suất để đường J-T nằm bên phải đường điểm sương trong vùng pha khí đơn. Phương pháp thay thế là làm nóng hỗn hợp sau khi giảm áp suất có vấn đề, đặc biệt là khi lấy mẫu từ hệ thống đang chảy, là các pha có thể không kết hợp lại để biểu diễn điều kiện bắt đầu (Hình E.2).

CHÚ DẪN:

X nhiệt độ (°C)

Y áp suất (bar = 0,1 MPa)

đường điểm sương

J-T 20 độ

J-T 15 độ

Hình E.3 - Đặc tính pha của khí thiên nhiên thực

Đặc tính điển hình của khí thiên nhiên thực được thể hiện trong Hình E.3. Điều này được cân bằng ở 80 bar và 26 °C. Mức độ làm mát này là cần thiết để tránh ngưng tụ ngược dòng sau đó. Nhiệt độ điểm sương cao nhất đối với hỗn hợp này là khoảng -5 °C tại 35 bar. Đường cong J-T cho thấy sự làm mát giãn nở từ 20 °C và 70 bar chỉ tránh giao nhau với đường điểm sương. Nếu khí giãn nở từ 15 °C và 70 bar, đường cong J-T rõ ràng giao nhau với vùng hai pha. Trong vùng hai pha, lượng ngưng tụ tăng khi đường cong J-T di chuyển xa hơn về phía bên trái của đường điểm sương và thành phần của ngưng tụ thay đổi theo cả nhiệt độ và áp suất. Với sự phức tạp và khả năng thay đổi của ngưng tụ, rõ ràng là việc gia nhiệt tiếp theo của hai pha rất khó có thể tạo ra một pha duy nhất đại diện cho thành phần ban đầu.

Hình dạng của đường cong J-T không thay đổi nhiều giữa các thành phần khí khác nhau. Theo nguyên tắc chung, có thể cho rằng mỗi lần giảm áp suất 2 bar sẽ gây ra sự giảm nhiệt độ 1 °C. Cả hình dạng và vị trí của đường điểm sương đều thay đổi đáng kể theo thành phần và bị ảnh hưởng sâu sắc bởi dấu vết của các thành phần có trọng lượng phân tử cao hơn. Cần phải đo lường phân tích chi tiết để cho phép tính toán hình dạng của đường điểm sương với độ tin cậy đủ để có thể suy ra lượng gia nhiệt trước cần thiết.

 

Phụ lục F

(tham khảo)

Sự phân tán xoáy và các vấn đề liên quan

ViV (Rung động do xoáy gây ra) xảy ra do sự hình thành xoáy và sự phân tán khi chất lỏng đi qua một khối vách. Sự phân tán xoáy xung quanh một khối trụ, chẳng hạn như đầu lấy mẫu, xảy ra ở các bề mặt bên của trục đầu lấy mẫu và xung quanh đầu (tùy thuộc vào hình dạng đầu).

Sự phân tán xoáy là đều đặn, nghĩa là tải trọng tuần hoàn ròng được truyền vào trục đầu lấy mẫu, gây ra các rung động tương ứng theo hướng với các lực ròng do sự phân tán xoáy gây ra (có thể theo dòng chảy, theo chiều ngang của dòng chảy và kết hợp cả hai "Hình F.1").

Các điều kiện quyết định thời điểm và mức độ nghiêm trọng của quá trình kích hoạt dòng xoáy là: hình dạng/hình học/chiều dài của đầu lấy mẫu, vận tốc/áp suất/mật độ/độ nhớt của quy trình, cũng như một số điều kiện vĩ mô như hình dạng ống chính, chế độ dòng chảy, v.v.

Các vấn đề về ViV xảy ra khi các rung động cảm ứng đạt đến một số tỷ lệ quan trọng nhất định so với tần số tự nhiên của đầu lấy mẫu, khi vào chế độ cộng hưởng với sự gia tăng đột biến liên quan đến biên độ rung động và các lực liên quan tác động lên thân đầu lấy mẫu. Nghiên cứu và thử nghiệm đã chỉ ra rằng tỷ lệ giữa tần số rung động cảm ứng và tần số tự nhiên của đầu lấy mẫu có thể thấp tới 0,4; thấp hơn nhiều so với tỷ lệ ~1:1 được dự đoán trong một số tiêu chuẩn trước đây.

CHÚ DẪN:

X vận tốc chất lỏng

Y biên độ rung

1 cộng hưởng thẳng hàng

2 cộng hưởng ngang

3 fs = 0,4 (trong đó f _s là tần số Strouhal" và là tần số tự nhiên)

4 fs=0,8

Hình F.1 - Rung động do xoáy gây ra (nguồn ASME PTC 19.3TW:2016 ^{[ 7 ]} )

Theo lý thuyết về sự phân tán xoáy, các cơ chế dao động và tần số có thể được mô tả bằng một số không có thứ nguyên, chuẩn số Strouhal (St), như sau (xem Tài liệu tham khảo [8]);

trong đó

D là đường kính của xy lanh, tính bằng mét;

U là vận tốc dòng chảy tiếp cận xy lanh, tính bằng mét trên giây;

J là tần số phân tán xoáy, tính bằng Hertz.

Hơn nữa, mô hình xoáy thay đổi theo một phạm vi các chế độ chuẩn số Reynolds chính trên một xylanh trơn, như thể hiện trong Hình F.2. Sự phân tán xoáy là một hàm của chuẩn số Reynolds (Re), là:

trong đó v là độ nhớt động học của chất lỏng.

Hình F.2 - Các mẫu xoáy được tạo ra từ các chế độ Số Reynolds khác nhau ^[8]

Vì có mối tương quan mạnh giữa St và Re như thể hiện trong Hình F.3 ^[8] , đặc điểm của luồng dao động có thể được dự đoán bằng cách suy ra tần số dao động từ một loạt các thử nghiệm trong đường hầm gió.

CHÚ DẪN:

X chuẩn số Reynold

Y chuẩn số Strouhal

đường kính 0,0235 cm

đường kính 0,0613 cm

đường kính 0,0989 cm

đường kính 0,3180 cm

đường kính 0,6350 cm

Hình F.3 - Mối quan hệ giữa St và Re đối với các xylanh có đường kính từ (2 đến 25) cm

Mặc dù có rất nhiều lý thuyết chung về sự phân tán xoáy, nhưng không dễ dàng có được một bộ tính toán đơn giản, toàn diện áp dụng cho các đầu lấy mẫu trong một tiêu chuẩn quốc tế. Tuy nhiên, có một số tài liệu tham khảo từ các tổ chức quốc tế như EEMUA, IPA và IEC. Một bộ tính toán khá toàn diện cho các giếng nhiệt, có hình dạng và dạng tương tự như các đầu lấy mẫu, có trong ASME PTC 19.3 TW 2016. Có thể sử dụng động lực học chất lưu tính toán để đánh giá tính phù hợp của một thiết kế trong các điều kiện nhất định.

Việc thay đổi hình học/chiều dài của thiết kế đầu lấy mẫu có thể đạt được mục tiêu nằm ngoài phạm vi hoạt động có khả năng gây nguy hiểm liên quan đến ViV. Tuy nhiên, việc làm cho đầu lấy mẫu quá ngắn có nguy cơ làm mất tính đại diện của mẫu. Làm cho trục đầu lấy mẫu dày hơn sẽ làm tăng biên độ phân tán xoáy và tải trọng liên quan, có thể được chuyển thành kết nối đường ống chính nếu bản thân trục đầu lấy mẫu quá cứng.

Hơn nữa, đầu lấy mẫu cần được thiết kế để giảm sự phân tán xoáy và/hoặc chống lại các tác động rung động của sự phân tán xoáy.

Cần cân nhắc xem xét TẤT CẢ các điều kiện mà đầu lấy mẫu sẽ phải chịu trong suốt thời gian sử dụng, bao gồm nhưng không giới hạn ở: thổi khí toàn bộ hệ thống, chu kỳ tình trạng trong quá trình khởi động/chạy thử/dừng chạy thử, tăng công suất và các điều kiện khác. Điều này rất quan trọng vì thiết kế của đầu lấy mẫu phải có khả năng chống chịu với các chế độ gây rung động do xoáy gây ra trong mọi chế độ vận hành.

Công nghệ đầu lấy mẫu độc quyền đã được phát triển để phá vỡ sự hình thành các xoáy ở các bề mặt bên của trục đầu lấy mẫu trong nhiều điều kiện, bằng cách sử dụng các dải xoắn ốc. Tuy nhiên, người dùng nên yêu cầu bằng chứng từ nhà sản xuất thiết bị đó rằng thiết kế đã được chứng minh khoa học là có hiệu quả chòng lại hiệu ứng phân tán xoáy và phù hợp với điều kiện quy trình nhất định (phạm vi) dự kiến.

Trong mọi trường hợp, cần thực hiện các tính toán tải uốn tĩnh trên thiết kế đầu lấy mẫu trong các điều kiện thiết kế quy trình xấu nhất.

 

Phụ lục G

(tham khảo)

Hướng dẫn tính thời gian lưu

Công thức (G.I) giả định dòng chảy của mẫu. Trong trường hợp các thành phần hệ thống mẫu có thể tích trộn (ví dụ như bên trong bộ điều chỉnh hoặc vỏ bộ lọc), cần đưa hệ số nhân thể tích vào phép tính thời gian lưu.

Để tính thời gian lưu của toàn bộ hệ thống mẫu, cần tính toán và cộng thời gian lưu của từng thành phần hệ thống mẫu.

Đối với ống mẫu dài hơn, điều quan trọng là phải tính đến độ giảm áp suất dọc theo chiều dài của đường ống trong thiết kế hệ thống mẫu và tính thời gian lưu. Đối với thời gian lưu của hệ thống mẫu, độ giảm áp suất trong các thành phần hệ thống mẫu thường không đáng kể do có chiều dài và thể tích nhỏ, sau đó có thể sử dụng Công thức (G.2).

Thời gian lưu được tính bằng (Công thức (G.1))

CHÚ THÍCH: Khi chuyển đổi lưu lượng thể tích giữa điều kiện quy chiếu và áp suất và nhiệt độ chảy; có thể đưa các tác động từ thành phần khí và độ nén vào phép tính thời gian lưu.

Đối với thời gian lưu của hệ thống mẫu, độ giảm áp suất trong các thành phần của hệ thống mẫu thường không đáng kể, do chiều dài và thể tích nhỏ liên quan và sau đó có thể sử dụng Công thức (G.2).

Trong đó

t _res là thời gian lưu, tính bằng giây

D là đường kính của ống, tính bằng mét

L là chiều dài của ống, tính bằng mét;

p _i là giá trị trung bình áp suất (tuyệt đối) đầu vào, tính bằng pascal;

p _f là giá trị trung bình áp suất (tuyệt đối) đầu ra, tính bằng pascal;

q _v là lưu lượng thể tích có nghĩa là đầu ra, tính bằng mét khối trên giây.

Đối với lưu lượng đầu ra ở 0 °C và 100 kPa, Hình G.1 đến Hình G.3 đưa ra kết quả đồ họa thu được từ phương trình trên (Công thức (G.1)).

VÍ DỤ:

Đường kính: 4 mm = 0,004 m

Lưu lượng: 8 l/min = 13,3 x 10 ^{- 5} m ³ /s

Chiều dài: 100 m

Áp suất đầu vào: 1,86 x 10 ⁵ Pa (tuyệt đối)

Áp suất đầu ra khí quyển = 1,01 x 10 ⁵ Pa

Cho t _res = 13,42 s

CHÚ DẪN:

X lưu lượng (L/s)

Y áp suất đầu vào (Pa x 10 ⁵ )

Hình G.1 - Áp suất đầu vào là hàm của lưu lượng đầu ra (đường kính trong của ống 3 mm)

CHÚ DẪN:

X lưu lượng (L/s)

Y áp suất đầu vào (Pa x 10 ⁵ )

Hình G.2 - Áp suất đầu vào là hàm của lưu lượng đầu ra (đường kính trong của ống 4 mm)

CHÚ DẪN:

X lưu lượng (L/s)

Y áp suất đầu vào (Pa x 10 ⁵ )

Hình G.3 - Áp suất đầu vào là hàm của lưu lượng đầu ra (đường kính trong của ống 5 mm)

Để chỉ ra tác động đến độ trễ thời gian sử dụng lấy mẫu vòng lặp nhanh, các phép tính ví dụ cho hệ thống có vòng lặp nhanh và hệ thống không có vòng lặp nhanh được thể hiện trong Hình G.4.

Lưu lượng thể tích qua hệ thống được đưa ra theo tổng lưu lượng vòng lặp (200 Nl/h) và lưu lượng mẫu qua máy phân tích (10 Nl/h). Lưu lượng vòng lặp có thể cần thiết để có được tổng thời gian trễ chấp nhận được.

Phương án vòng lặp nhanh được đặc trưng bởi đầu lấy mẫu vòng lặp nhanh (đầu lấy mẫu tác động dòng chảy) đảm bảo vận chuyển mẫu từ điểm áp suất cao của đầu lấy mẫu (điểm dừng) qua bộ lọc xoáy (100 mL) trở lại điểm áp suất thấp của đầu lấy mẫu. Có thể áp dụng các điểm quay lại khác, chẳng hạn như ở thành ống (Tài liệu tham khảo [10.] trong Hình G.4) hoặc đến điểm áp suất thấp trong quá trình ở hạ nguồn.

Áp dụng phương trình Bernoulli và giả sử vận tốc tại cổng ra thực tế bằng không, chênh lệch áp suất trở thành

trong đó

Δp là độ giảm áp suất (Pa);

v là vận tốc của khí tại đầu lấy mẫu (m/s);

ρ là khối lượng riêng của khí (kg/m ³ ).

Lưu lượng vòng lặp nhanh kết quả do chênh lệch áp suất có thể được tính toán bằng cách xem xét các yếu tố ma sát và kích thước bằng cách sử dụng công thức Darcy. Có thể tìm thấy cách sử dụng thực tế trong Tài liệu tham khảo ^[15]

trong đó tổn thất áp suất trên một đơn vị chiều dài (đơn vị SI: Pa/m) là hàm của:

ρ là khối lượng riêng của khí (kg/m ³ )

D là đường kính thủy lực của ống đối với một đoạn ống tròn, đường kính này bằng đường kính trong của ống: nếu không thì cho một đường ống có diện tích mặt cắt ngang A) (m)

(v) là vận tốc dòng chảy trung bình được đo bằng thực nghiệm dưới dạng lưu lượng thể tích Q trên một đơn vị diện tích mặt cắt ngang bị ướt (m/s)

f _D là hệ số ma sát Darcy (còn gọi là hệ số dòng chảy)

Ví dụ về vòng lặp nhanh: Độ trễ thời gian ước tính là 96 và bao gồm hai phần

- Vòng lặp nhanh từ đầu lấy mẫu đến bộ lọc xoáy (3 mục đầu tiên trong Bảng G.1) ước tính theo phương pháp trên, kết quả là 65 s

- Từ bộ lọc qua giảm áp suất đến máy phân tích (12 mục cuối cùng trong Bảng G.1) ước tính theo Công thức (G.2) kết quả là 31 s

Không có ví dụ về vòng lặp nhanh: Độ trễ thời gian ước tính là 304 s theo Công thức G 2. Chia thành hai phần, nó trở thành

- Từ đầu lấy mẫu đến bộ lọc xoáy (3 mục đầu tiên trong Bảng G.2) 274 s

- Từ bộ lọc qua giảm áp suất đến bộ phân tích (12 mục cuối cùng trong Bảng G.2) 30 s

Cả hai ví dụ tính toán đều bao gồm hiệu ứng nén khí (Hệ số Joule Thomson).

CHÚ DẪN:

Cab cabinet

Di T Ống Ti

FL vòng lặp

Ta môi trường

1R giảm lần 1

2R giảm lần 2

3R giảm lần 3

4R giảm lần 4

B ống nhánh

A máy phân tích

At máy phân tích vận chuyển thời gian trễ

Hình G.4 - Sơ đồ khối cho thời gian lưu và thời gian trễ có và không có vòng lặp nhanh khixem xét các điều kiện dòng chảy

Bảng G.1 - Ví dụ về thời gian lưu và thời gian trễ với vòng lặp nhanh được minh họa trongHình G.4

Bảng G.1 - Ví dụ về thời gian lưu và thời gian trễ không có vòng lặp nhanh được minh họatrong Hình G.4

 

Phụ lục H

(tham khảo)

Điều khoản đối với việc kiểm tra xác nhận hệ thống lấy mẫu

Nếu hệ thống lấy mẫu là một phần của ứng dụng đo lường quan trọng đối với an toàn hoặc công nghệ, cần áp dụng quy trình kiểm tra để xác nhận hiệu suất của hệ thống lấy mẫu. Bất kỳ quy trình nào được thực hiện tại chỗ đều phải tuân theo các hướng dẫn cụ thể của công ty và địa điểm về an toàn và hoạt động, đồng thời phải chuẩn bị, phê duyệt và hiểu rõ RAMS (Đánh giá rủi ro và Công bố phương pháp) phù hợp trước khi thực hiện bất kỳ hành động nào. Một ví dụ về quy trình kiểm tra xác nhận như sau:

- Tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất máy phân tích về cách thực hiện bất kỳ thử nghiệm kiểm tra xác nhận nào trên thiết bị phân tích liên quan đến hệ thống lấy mẫu có liên quan. Lưu lượng, áp suất và nhiệt độ của khí được sử dụng để kiểm tra xác nhận cả máy phân tích và hệ thống mẫu phải tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất máy phân tích và nằm trong giới hạn hoạt động của hệ thống mẫu.

- Đưa khí "zero", chẳng hạn như nitơ hoặc mêtan, sau đó là khí span có liên quan đến ứng dụng đo lường vào máy phân tích, để kiểm tra xác nhận máy phân tích đưa ra kết quả đọc chính xác. Một ví dụ về khí hiệu chuẩn có thể là metan chứa 3 ppm (μmol/mol) hydro sulfua cho ứng dụng hydro sulfua trong khí thiên nhiên hoặc hỗn hợp khí thiên nhiên có thể truy xuất nguồn gốc với thành phần hoặc tính chất vật lý đã được chứng nhận (ví dụ: nhiệt trị /giá trị năng lượng) cho ứng dụng xác định năng lượng.

- Nếu đưa ra kết quả đọc không chính xác đối với bất kỳ loại khí nào, tham khảo hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất máy phân tích và dừng quy trình kiểm tra cho đến khi hoàn tất bước này. Nếu cả hai kết quả đọc đều chính xác trong phạm vi độ không đảm bảo đã nêu của máy phân tích, thì tiến hành các bước kiểm tra xác nhận hệ thống mẫu tiếp theo.

- Cách ly đầu lấy mẫu khỏi quy trình theo hướng dẫn cụ thể của từng địa điểm/hệ thống để ngăn khí quá trình xâm nhập thêm

- Thoát khí còn lại trong hệ thống lấy mẫu, thông qua thông hơi tự nhiên và giải phóng bất kỳ khí nào bị giữ lại bằng cách vận hành van cách ly hệ thống mẫu

- Đưa khí zero vào hệ thống lấy mẫu, càng gần điểm lấy mẫu càng tốt, thường là ở đầu đầu lấy mẫu thông qua van chọn.

CHÚ THÍCH 1: Đối với các hệ thống lấy mẫu hiện có chưa được thiết kế để cho phép đưa khí kiểm tra xác nhận vào, có thể thêm một van lựa chọn bổ sung ở hạ nguồn (nhưng gần) đầu lấy mẫu hoặc điểm khai thác.

- Ghi lại kết quả phân tích.

CHÚ THÍCH 2: Nếu máy phân tích báo cáo bất kỳ thông tin nào khác ngoài khí zero thì hệ thống mẫu bị nhiễm bẩn và điều này sẽ liên tục ảnh hưởng đến kết quả phân tích thu được. Điều này đòi hỏi phải có hành động khắc phục.

- Đưa khí span vào hệ thống mẫu tại cùng một điểm với khí zero. Nếu máy phân tích báo cáo bất kỳ thông tin nào khác ngoài thành phần khí span (nằm trong giới hạn độ không đảm bảo của cả máy phân tích và độ không đảm bảo của hỗn hợp khí span) thì điều này chứng tỏ hệ thống mẫu không có khả năng cung cấp mẫu đại diện cho máy phân tích. Hành động khắc phục bao gồm việc xem xét lại thiết kế hệ thống mẫu trong trường hợp hệ thống không được thiết kế phù hợp cho ứng dụng (lựa chọn thành phần, thể tích đường dẫn dòng chảy hoặc tính đơn giản, hoàn thiện bề mặt hoặc xử lý) hoặc thổi ngược/làm sạch hệ thống mẫu trong trường hợp thiết kế phù hợp nhưng có thể bị nhiễm bẩn trong quá trình sử dụng.

- Nếu cả hai giá trị đọc cho khí zero và khí span đều nằm trong phạm vi dung sai tại máy phân tích, hệ thống mẫu đã chứng minh rằng nó đang cung cấp một mẫu đại diện cho máy phân tích và có thể được đưa trở lại hoạt động bình thường cho đến lần xác minh tiếp theo.

- Đưa van lựa chọn nơi khí kiểm tra xác nhận được đưa trở lại mẫu từ luồng quy trình và tách riêng đầu lấy mẫu và van tách hệ thống mẫu theo hướng dẫn cụ thể của từng địa điểm/hệ thống.

Nên chạy khí trong khoảng thời gian phù hợp cho các hệ thống mẫu và thiết bị phân tích liên quan. Nên chạy kiểm tra xác nhận máy phân tích trong một số chu kỳ của máy phân tích. Nên chạy kiểm tra xác nhận hệ thống mẫu trong thời gian gấp nhiều lần thời gian thanh lọc lý thuyết của hệ thống cộng với thời gian chu kỳ phân tích, để cho phép thanh lọc bất kỳ khí còn lại nào và khí span chuyển đến máy phân tích để phân tích và báo cáo.

 

Phụ lục I

(tham khảo)

Số lượng mẫu

Công thức (I.1) dưới đây:

Trong đó

U _tg là độ không đảm bảo mở rộng mục tiêu của giá trị định lượng trung bình;

n là số lượng mẫu được lấy trong một khoảng thời gian xác định;

s là độ lệch chuẩn thực nghiệm của các phép đo riêng lẻ;

t là hệ số t Student.

được lấy từ thử nghiệm t Student; một thử nghiệm giả thuyết có thể được sử dụng để xác định xem có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các tập dữ liệu trong một khoảng tin cậy nhất định hay không. Trong trường hợp này, thử nghiệm là để xác định xem các đặc tính hoặc thành phần của các mẫu được thu thập có giống về mặt thống kê với khối lượng hay không. Để thực hiện thử nghiệm t, chỉ định một giả thuyết và giả thuyết thay thế.

 

trong đó

x là giá trị trung bình của đặc tính đang được thử nghiệm đối với các mẫu;

μ là giá trị của đặc tính đối với khối lượng.

Sau đó, t có thể được so sánh với giá trị quan trọng đối với khoảng tin cậy đã cho đối với phân phối t cho n - 1 bậc tự do; nếu |t| < t _crit thì H ₀ là đúng đối với khoảng tin cậy đã cho, nếu không thì giả thuyết không bị bác bỏ và có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê đối với khoảng tin cậy đã cho.

Trong một hệ thống không chệch như do đó càng lấy nhiều mẫu thì giá trị trung bình của một đặc tính nhất định của các mẫu sẽ càng gần với giá trị trung bình của khối lượng, tuy nhiên vì lý do thực tế, nên lấy càng ít mẫu càng tốt. Vì nhiều hợp đồng đưa ra độ lệch tối đa cho phép giữa các mẫu và khối lượng nên có thể tính toán số lượng mẫu cần thiết để không vượt quá độ lệch tối đa cho phép.

Giá trị được đặt thành độ lệch tối đa cho phép; sau đó X1 được sắp xếp lại như sau:

Vì t là hàm của số lượng mẫu nên cần phải làm việc lặp đi lặp lại để xác định số lượng mẫu nhỏ nhất cần thiết để vượt qua thử nghiệm t ở một khoảng tin cậy nhất định.

Điều này đạt được lặp đi lặp lại bằng cách giải phương trình sau,

Giá trị trần được lấy vì số lượng mẫu phải là số nguyên.

Trong đó n ₀ là ước tính ban đầu về số lượng mẫu cần thiết và t _{n i} , là giá trị tới hạn đối với n _i - 1 bậc tự do cho khoảng tin cậy đã cho; phương trình được lặp lại cho đến khi n _i = n _i +1, n _i là số lượng mẫu nhỏ nhất cần thiết để vượt qua thử nghiệm t cho các thông số đã cho.

Cần lưu ý rằng phương pháp này yêu cầu một hệ thống lấy mẫu không bị chệch, nếu hệ thống lấy mẫu đưa vào bất kỳ lỗi hệ thống nào thì các yêu cầu về độ lệch tối đa có thể không đạt được số lượng mẫu được lấy.

 

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 13686, Natural gas - Quality designation

[2] ISO/TR 14749, Natural gas - Online gas chromatograph for upstream area

[3] ISO 16664:2017, Gas analysis - Handling of calibration gases and gas mixtures - Guidelines

[4] EN 16726, Gas infrastructure - Quality of gas - Group H

[5] EN 16723-1, Natural gas and biomethane for use in transport and biomethane for injection in the natural gas network - Part 1: Specifications for biomethane for injection in the natural gas network

[6] EN 16723-2, Natural gas and biomethane for use in transport and biomethane for injection in the natural gas network - Part 2 Natural gas and biomethane for use in transport and biomethane for injection in the natural gas network. Automotive fuels specification

[7] ASME PTC 19.3TW :2016, Thermowells

[8] Blevins R. D. 2000. Flow-induced vibration. 2nd ed. New York; Van Nostrand Reinhold.

[9] Bettencourt da Silva R., Williams A., eds. Eurachem/CITAC Guide: Setting and Using Target Uncertainty in Chemical Measurement, (1st ed. 2015). Available from www.eurachem.org.)

[10] ISO 10438-1:2007, Petroleum, petrochemical and natural gas industries - Lubrication, shaft sealing and control-oil systems and auxiliaries - Part 1: General requirements

[11] ISO 15156-2, Petroleum and natural gas industries - Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production - Part 2: Cracking-resistant cacbon and low-alloy steels, and the use of cast irons

[12] ISO 15156-3, Petroleum and natural gas industries - Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production - Part 3: Cracking-resistant CRAs (corrosion-resistant alloys) and other alloys

[13] API Manual of Petroleum Measurement Standards ch 14 - Natural Gas Fluids Measurement Section 1 - Collecting and handling of natural gas samples for custody transfer

[14] Mass transport in sample transport lines adsorption desorption effects and their influence on process analytical measurements - Phil Harris, Mike Pelligrini, HariTec, OBrien Corp

[15] Crane Technical paper no 410 Metric Edition: Flow of fluids through valves fittings and pipe

[16] Gas Chromatography and sample let down system - Conditional based monitoring and live uncertainty calculation. Anwar Sutan - 2014 South East Asia Flow Measurement Conference

[17] ISO 8943, Refrigerated light hydrocacbon fluids - Sampling of liquefied natural gas - Continuous and intermittent methods

[18] ISO 15156-1, Petroleum and natural gas industries - Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production - Part 1: General principles for selection of cracking resistant materials

 

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Biện pháp phòng ngừa an toàn

5 Nguyên tắc lấy mẫu

6 Khái niệm về mẫu đại diện

7 Loại lấy mẫu

7.1 Xem xét phương pháp lấy mẫu

7.2 Lấy mẫu điểm

7.3 Lấy mẫu gộp (liên tục hoặc hỗn hợp)

7.4 Lấy mẫu trực tiếp và trực tuyến (online)

8 Địa điểm lấy mẫu

8.1 Tổng quan

8.2 Vùng lấy mẫu

8.3 Vị trí lấy mẫu

8.4 Điểm lấy mẫu

9 Thực hiện lý tưởng lấy mẫu khí

9.1 Tổng quan

9.2 Hấp thu khí

9.3 Vật liệu được sử dụng trong lấy mẫu

9.4 Nhiễm bẩn mẫu

9.5 Sự ngưng tụ mẫu

9.6 Sự nhiễu loạn của dòng chảy qua hệ thống lấy mẫu

9.7 Thời gian trễ

10 Thiết bị lấy mẫu

10.1 Tổng quan

10.2 Đầu lấy mẫu

10.3 Ống

10.4 Bộ lọc, màng phân tách, thiết bị tách

10.5 Van và van an toàn

10.6 Bộ phận kết nối

10.7 Giám sát và kiểm soát lưu lượng

10.8 Bộ điều áp

10.9 Đồng hồ đo áp suất

10.10 Thiết bị gia nhiệt

10.11 Chất làm kín và chất bôi trơn

10.12 Bình chứa mẫu hoặc chai chứa mẫu

10.13 Thiết bị tăng nồng độ

10.14 Số lượng và thứ tự thiết bị

11 Kiểm tra xác nhận hệ thống

12 Xử lý sự cố

Phụ lục A (tham khảo) Mục đích lấy mẫu, bảng các hợp chất và thông tin trong báo cáo lấy mẫu

Phụ lục B (tham khảo) Quy trình lấy mẫu

Phụ lục C (tham khảo) Hiệu ứng hấp thu khí: hấp phụ/giải hấp

Phụ lục D (tham khảo) Làm sạch chai lấy mẫu bằng thép

Phụ lục E (tham khảo) Làm mát Joule-Thomson và đặc tính pha

Phụ lục F (tham khảo) Sự phân tán xoáy và các vấn đề liên quan

Phụ lục G (tham khảo) Hướng dẫn tính thời gian lưu

Phụ lục H (tham khảo) Điều khoản đối với việc kiểm tra xác nhận hệ thống lấy mẫu

Phụ lục I (tham khảo) Số lượng mẫu

Thư mục tài liệu tham khảo