ГОСТ Р ИСО 17179-2022 Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации аммиака в дымовых газах. Эксплуатационные характеристики автоматизированных измерительных систем

        ГОСТ Р ИСО 17179-2022

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВЫБРОСЫ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Определение массовой концентрации аммиака в дымовых газах. Эксплуатационные характеристики автоматизированных измерительных систем

Stationary source emissions. Determination of the mass concentration of ammonia in flue gas. Performance characteristics of automated measuring systems

ОКС 13.040.40

Дата введения 2023-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом "Научно-исследовательский институт охраны атмосферного воздуха" (АО "НИИ Атмосфера") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 457 "Качество воздуха"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 октября 2022 г. N 1042-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 17179:2016* "Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации аммиака в дымовых газах. Эксплуатационные характеристики автоматизированных измерительных систем" (ISO 17179:2016 "Stationary source emissions - Determination of the mass concentration of ammonia in flue gas - Performance characteristics of automated measuring systems", IDT).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Введение

1 Область применения

Настоящий стандарт определяет экстракционные системы, основанные на прямых и косвенных методах измерения, и системы in situ, основанные на методах прямого измерения, в сочетании с рядом анализаторов, которые работают с использованием, например, следующих принципов:

- ИК-спектроскопия с Фурье-преобразованием (ИКФП);

- недисперсионная инфракрасная спектроскопия (НДИК) с корреляцией газовых фильтров (КГФ);

- настраиваемая лазерная спектроскопия (ДЛС).

Допускается использование эквивалентных инструментальных методов при условии, что они соответствуют минимальным требованиям, установленным в настоящем стандарте. Измерительная система может быть откалибрована сертифицированными газами в соответствии с настоящим стандартом или сопоставимыми методами.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения)]:

ISO 9169, Air quality - Definition and determination of performance characteristics of an automatic measuring system (Качество воздуха. Определение и определение рабочих характеристик автоматической измерительной системы)

ISO 14956, Air quality - Evaluation of the suitability of a measurement procedure by comparison with a required measurement uncertainty (Качество воздуха. Оценка пригодности методики измерения путем сравнения с требуемой неопределенностью измерения)

ISO 20988, Air quality - Guidelines for estimating measurement uncertainty (Качество воздуха. Рекомендации по оценке неопределенности измерений)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 газоанализатор (analyser): Аналитический блок в экстракционной или in situ АИС (3.3) для измерений без отбора проб.

[ИСО 12039:2001, 3.3]

3.2 автоматическая измерительная система; АИС (automated measuring system, AMS): Измерительная система, взаимодействующая с исследуемым дымовым газом, возвращающая выходной сигнал, пропорциональный физической единице измеряемой величины (3.11) в автономном режиме.

[ИСО 9169:2006, 2.1.2, модифицировано]

3.3 in situ АИС (in situ AMS): Неэкстракционные системы, которые измеряют концентрацию непосредственно в воздуховоде или дымовой трубе.

Примечание - Системы измерения без отбора проб измеряют либо в поперечном сечении трубы или воздуховода, либо в точке внутри воздуховода или трубы.

3.4 калибровка автоматизированной измерительной системы (calibration of an automated measuring system): Процедура для установления статистической взаимосвязи между значениями измеряемой величины (3.11), показанными автоматизированной измерительной системой (3.2) и соответствующими значениями, полученными с помощью независимого метода измерения, реализованного одновременно в одной и той же точке измерения.

3.7 влияющая величина (influence quantity): Величина, которая не является измеряемой величиной (3.11), но влияет на результат измерения измеряемой величины.

[Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008, В.2.10]

3.8 мешающее влияние, перекрестная чувствительность (interference cross-sensitivity): Отрицательное или положительное влияние на отклик измерительной системы из-за того, что компонент пробы не является измеряемой величиной (3.11).

3.9 мешающее влияние, мешающее вещество (interferent, interfering substance): Вещество, присутствующее в исследуемой воздушной массе, кроме измеряемой величины (3.11), которое влияет на реакцию.

[ИСО 9169:2006, 2.1.12]

3.10 отсутствие соответствия (lack-of-fit): Систематическое отклонение в пределах диапазона применения между результатами измерения, полученными путем применения функции калибровки к наблюдаемому отклику измерительной системы, измерительным стандартным материалам (3.16), и соответствующим принятым значением таких стандартных образцов.

Примечание 1 - Отсутствие соответствия может зависеть от результата измерения.

Примечание 2 - Выражение "несоответствие" часто заменяется в повседневном языке для линейных отношений на "линейность" или "отклонение от линейности".

[ИСО 9169:2006, 2.2.9, модифицировано]

3.11 измеряемая величина (measurand): Конкретное количество, подлежащее измерению.

[Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008, В.2.9, модифицировано]

3.13 эксплуатационные характеристики (performance characteristic): Характеристика оборудования для определения его производительности.

Примечание - Эксплуатационные характеристики могут быть описаны значениями, допусками или диапазонами.

3.14 период автономной работы (period of unattended operation): Максимальный интервал времени, в течение которого эксплуатационные характеристики (3.13) остаются в заданном диапазоне без внешнего обслуживания, например заправка, регулировка.

Примечание - Период автономной работы часто называют интервалом технического обслуживания.

[ИСО 9169:2006, 2.2.11]

3.15 эталонный газ (reference gas): Эталонная газовая смесь стабильного состава, используемая для калибровки измерительной системы и соответствующая национальным или международным стандартам.

3.16 стандартные материалы; СМ (reference material, RM): Вещество или смесь веществ с известной концентрацией в указанных пределах, или устройство с известными характеристиками.

Примечание - Обычно используются калибровочные газы, газовые баллоны, решетки или фильтры.

[ИСО 14385-1:2014, 3.20]

3.17 стандартный метод (reference method): Метод измерения, принятый в качестве эталона, который дает определенное принятое значение измеряемой величины (3.11).

3.18 время транспортировки в измерительной системе (transport time in the measuring system): Период времени для транспортировки отбираемого газа от входа зонда до входа измерительного прибора.

3.19 время отклика (response time): Интервал времени между моментом, когда стимул подвергается заданному резкому изменению, и моментом, когда реакция достигает и остается в определенных пределах вокруг своего окончательного стабильного значения, определяемого как сумма времени задержки и времени нарастания в режиме нарастания, и сумма времени запаздывания и времени спада в падающем режиме.

Примечание - Время задержки, время нарастания и время спада определены в ИСО 9169:2006.

[ИСО 9169:2006, 2.2.4]

3.20 газ для контрольной точки (span gas): Газ или газовая смесь, используемые для настройки и проверки отклика измерительной.

Примечание - Контрольную точку выбирают в диапазоне от 70% до 80% от полной шкалы.

3.21 точка диапазона (span point): Значение выходной величины (измеренного сигнала) автоматизированной измерительной системы (3.2) с целью калибровки, настройки и т.д., которое представляет собой правильное измеренное значение, полученное с помощью стандартного материала (3.16).

3.22 стандартная неопределенность (standard uncertainty): Неопределенность результата измерения, выраженная в виде стандартного отклонения.

[Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008, 2.3.1]

3.23 неопределенность (измерения) [uncertainty (of measurement)]: Параметр, относящийся к результату измерения и характеризующий разброс значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине.

[Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008, 2.2.3]

3.24 валидация автоматизированной измерительной системы (validation of an automated measuring system): Процедура проверки статистической взаимосвязи между значениями измеряемой величины (3.11), показанными автоматизированной измерительной системой (3.2), и соответствующими значениями, полученными с помощью независимого метода измерения, реализованного одновременно в той же точке измерения.

3.25 нулевой газ (zero gas): Газ или смесь газов, используемые для настройки точки нуля на градуировочном графике в пределах заданного диапазона массовой концентрации.

[ИСО 9169:2006, 3.4.2]

3.26 нулевая точка (zero point): Заданное значение выходной величины (измеренного сигнала) АИС (3.2), которое в отсутствие измеряемой составляющей представляет собой пересечение нуля калибровочной линии.

[ИСО 9169:2006, 2.1.12]

4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

5 Основные принципы

Существует два типа автоматизированных измерительных систем:

- экстракционные системы;

- системы in situ.

В экстракционных системах представительная проба газа отбирается из дымовой трубы с помощью пробоотборного зонда и передается в анализатор через линию отбора проб и систему подготовки проб газа.

Системы in situ не требуют обработки проб. Для установки этих систем необходимо выбрать определенное место с представительной пробой.

6 Описание автоматизированных измерительных систем

6.1 Системы отбора и подготовки проб газа

Подробные сведения о системах отбора и подготовки проб газа для каждой из автоматизированных измерительных систем приведены в приложениях A, B и C.

6.2 Оснащение газоанализатора

Оборудование, в котором реализуются эти методы, должно соответствовать эксплуатационным характеристикам, описанным в разделе 7.

7 Эксплуатационные характеристики

7.1 Критерии производительности

В таблице 1 приведены эксплуатационные характеристики и критерии производительности газоанализатора и измерительной системы, которые оценивают во время общего теста производительности посредством постоянного контроля качества в лаборатории и во время измерений. Процедуры оценки производительности приведены в приложении E.

Таблица 1 - Основные рабочие характеристики и критерии АИС для измерения аммиака

Диапазон измерения определяют двумя значениями измеряемой величины или величины, для которой указаны пределы неопределенности измерительного прибора. Верхний предел самого нижнего используемого диапазона измерения устанавливают таким образом, чтобы значения измерения находились в пределах от 20% до 80% диапазона измерения.

7.2 Определение эксплуатационных характеристик

7.2.1 Оценка производительности

Эксплуатационные характеристики АИС определяют во время оценки производительности. Определенные значения эксплуатационных характеристик должны соответствовать критериям, указанным в таблице 1. Процедуры определения характеристик приведены в приложении Е.

При определении эксплуатационных характеристик документируют условия окружающей среды.

Неопределенность измерения измеренных значений АИС рассчитывают в соответствии с ИСО 14956 на основе эксплуатационных характеристик, определенных при оценке производительности, и она должна соответствовать значению неопределенности, в рамках предполагаемого использования.

7.2.2 Постоянный контроль качества

Пользователь должен проверять конкретные эксплуатационные характеристики во время непрерывной работы измерительной системы с периодичностью, указанной в таблице 2.

Неопределенность измерения при применении в полевых условиях должна определяться пользователем измерительной системы в соответствии с применимыми национальными стандартами. Для мониторинга процесса (нерегулируемое применение) значение неопределенности должно соответствовать предполагаемому использованию. Его определяют прямым или косвенным подходом к оценке неопределенности, в соответствии с ИСО 20988. Неопределенность измеренных значений при эксплуатации в полевых условиях зависит не только от эксплуатационных характеристик самого анализатора, но и от факторов неопределенности, связанных:

- с линией отбора проб и системы кондиционирования;

- специфическими условиями места отбора;

- используемыми калибровочными газами.

8 Процедура измерения

8.1 Общие положения

АИС следует применять в соответствии с инструкциями производителя.

Необходимо строго соблюдать процедуры ОК/КК, указанные в разделе 9.

Во время измерения окружающие условия должны находиться в диапазонах, соответствующих общей оценки производительности.

8.2 Выбор измерительной системы

Для выбора подходящего анализатора, пробоотборной линии и блока кондиционирования необходимо до начала измерения учитывать следующие характеристики дымовых газов:

- диапазон температуры окружающей среды;

- температура дымовых газов;

- содержание водяного пара в дымовых газах;

- запыленность дымовых газов;

- ожидаемая концентрация потенциально мешающих веществ.

Чтобы избежать длительного времени отклика и эффектов памяти, линия отбора проб должна быть как можно короче. При необходимости следует использовать байпасный насос. Если в анализируемом газе содержится большое количество пыли, следует использовать соответствующий подогреваемый фильтр.

Перед мониторингом выбросов пользователь должен убедиться, что были выполнены необходимые процедуры ОК/КК.

Примечание - Информация о процедурах ОК/КК представлена в ИСО 14385-1 [3] и ИСО 14385-2 [4].

8.3 Отбор проб

8.3.1 Место отбора проб

Место отбора проб должно быть доступным пространством для размещения оборудования для отбора проб и анализатора. Конструкции платформы для отбора проб должны обеспечивать представительное измерение выбросов и полное соответствие задачам мониторинга. Кроме того, место отбора проб следует выбирать с учетом безопасности персонала, доступности и наличия электроэнергии.

8.3.2 Точка(и) отбора проб

Необходимо убедиться, что измеренные концентрации газа являются представительными для средних условий внутри дымохода. Следовательно, точки отбора проб должны быть выбраны так, чтобы обеспечить представительный отбор проб.

Примечание - Выбор точек для представительного отбора приведен, например, в ИСО 10396, с учетом стратификации газа, колебания скорости газа, температуры и других факторов.

8.4 Сбор данных

Значения, измеренные с помощью откалиброванного АИС в эксплуатационных условиях дымового газа, следует документировать внутренней или внешней системой регистрации данных и усреднять в соответствии с измерительной задачей.

8.5 Расчет

Результаты измерения выражают в единицах массовой концентрации при стандартных условиях.

t - температура (К);

p - разница между статическим давлением измеряемого газа и стандартным давлением (кПа).

t - температура (К);

p - разница между статическим давлением измеряемого газа и стандартным давлением (кПа);

h - абсолютное содержание водяного пара (по объему) (%).

9 Обеспечение качества и процедуры контроля качества

9.1 Общие положения

9.2 Частота проверок

АИС следует регулировать и проверять после установки, а затем во время непрерывной эксплуатации. В таблице 2 показаны минимально необходимые процедуры испытаний и частота проверок. Пользователь должен реализовать соответствующие процедуры для определения рабочих характеристик или процедур. Результаты процедур ОК/КК должны быть задокументированы.

Таблица 2 - Минимальная частота проверок ОК/КК во время работы

Пользователь должен реализовать процедуру, гарантирующую, что используемые стандартные образцы соответствуют требованиям неопределенности, указанным в приложении D, например по сравнению с эталонным газом более высокого качества.

9.3 Калибровка, валидация и неопределенность измерений

Стационарно установленный АИС для непрерывного мониторинга должен быть откалиброван и утвержден путем сравнения с независимым методом измерения. Валидация должна включать определение неопределенности измеренных значений, полученных калиброванным АИС.

АИС должен подвергаться регулировкам и функциональным испытаниям в соответствии с 9.2 перед каждой калибровкой и валидацией.

Калибровку и проверку АИС следует выполнять через регулярные промежутки времени и после ремонта анализатора в соответствии с применимыми национальными стандартами.

Неопределенность измеренных значений, полученных стационарно установленным АИС для непрерывного мониторинга, определяют путем сравнения с независимым методом измерения в рамках калибровки и валидации АИС. Это гарантирует, что неопределенность измерения является представительной для применения на конкретном предприятии.

Примечание - Определение неопределенности измеренных значений, полученных стационарно установленной АИС для непрерывного мониторинга на основе сравнения с независимым методом измерения, приведено в ИСО 20988.

Неопределенность измеренных значений должна соответствовать критерию неопределенности, установленному для цели измерения.

10 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен соответствовать национальным стандартам. Если не указано иное, он должен включать, по крайней мере, следующую информацию:

a) ссылку на настоящий стандарт;

b) описание цели измерения;

c) принцип отбора проб газа;

d) информацию об АИС, линии отбора проб и кондиционирования;

e) идентификационные данные используемой АИС и ее эксплуатационные характеристики, перечисленные в таблице 1;

f) рабочий диапазон;

g) температуру и давление измеряемого газа, а также длину пути через оптическую ячейку (требуется только для измерения in situ);

h) подробные сведения о качестве и концентрации используемых поверочных газов;

i) описание установки и процесса;

j) идентификацию плоскости отбора проб;

k) действия, предпринятые для получения представительных проб;

I) описание расположения точки (точек) отбора проб в плоскости;

m) описание рабочих условий производственного процесса;

n) изменения в работе предприятия во время отбора проб;

o) дату, время и продолжительность отбора проб;

p) временное усреднение по соответствующим периодам;

q) измеренные значения;

r) неопределенность измерения;

s) результаты любых проверок;

t) любые отклонения от настоящего стандарта.

Приложение A

(обязательное)

Возможны следующие преобразования:

В качестве анализатора NO можно использовать анализатор хемилюминесценции (ХЛ), недисперсионный ультрафиолетовый анализатор (НДУФ) или любой другой подходящий анализатор NO.

A.2 Описание автоматизированной измерительной системы

A.2.1 Общие положения

Рисунок A.1 - Схема измерительной системы (пример)

A.2.2 Компоненты системы отбора и подготовки проб газа

A.2.2.1 Пробоотборный зонд

A.2.2.2 Фильтр

Фильтр необходим для удаления твердых частиц, чтобы защитить систему отбора проб и анализатор. Фильтр должен быть изготовлен из керамики, ПТФЭ, боросиликатного стекла или металлокерамики. Он должен нагреваться выше точки росы по воде или кислоте. Рекомендуется фильтр, задерживающий частицы размером более 2 мкм. Размер фильтра должен определяться на основе требуемого расхода пробы и данных производителя о расходе на единицу площади.

A.2.2.4 Линия отбора проб

Линия отбора проб должна быть изготовлена из ПТФЭ, ПФА или нержавеющей стали без молибдена. Трубопроводы должны работать при температуре на 15°C выше точки росы конденсируемых веществ (обычно точки росы воды или кислоты). Диаметр трубки должен быть соответствующего размера, чтобы обеспечить скорость потока, требуемую анализатору, при выбранной длине линии и степени падения давления в линии, а также производительности используемого насоса для отбора проб.

A.2.2.6 Система удаления влаги

Система удаления влаги должна использоваться для отделения водяного пара от дымового газа. Точка росы должна быть значительно ниже температуры окружающей среды. Рекомендуется относительная влажность, эквивалентная температуре охлаждения от 2°C до 5°C. Достаточное охлаждение требуется для объема отбираемого газа и количества содержащегося в нем водяного пара.

A.2.2.7 Насос для отбора проб

Насос для отбора проб используется для забора непрерывной пробы из канала через систему отбора проб. Это может быть мембранный насос, насос с металлическим сильфоном, эжекторный насос или другие типы. Насос должен быть изготовлен из коррозионно-стойкого материала. Характеристики насоса должны быть такими, чтобы он мог снабжать анализатор требуемым потоком газа. Чтобы сократить время транспортировки в пробоотборной линии и риск физико-химического преобразования пробы, поток газа может быть больше, чем требуется для анализатора.

A.2.2.8 Регулятор расхода и расходомер

Регулятор расхода и расходомер используются для установки необходимого расхода. Они должны быть изготовлены из коррозионно-стойкого материала. В качестве альтернативы следует использовать контроль расхода отрицательного давления без контакта с измеряемым газом.

A.2.3.1 Общие положения

Для измерения NO, ХЛ, НДУФ можно использовать один анализатор или два разных анализатора, а также можно использовать любой другой подходящий анализатор NO.

Примечание - Неопределенность измерения с использованием двух разных анализаторов может быть больше, чем с использованием одного анализатора.

A.2.3.2 Хемилюминесцентный анализатор

Анализатор ХП обычно состоит из следующих основных компонентов:

- генератор озона;

- реакционная камера;

- оптический фильтр;

- фотоприемник или фотодиодный детектор;

- устройство удаления озона.

A.2.3.3 Анализатор НДУФ

Анализатор НДУФ обычно состоит из следующих основных компонентов:

- источник света;

- оптические и/или газовые фильтры;

- измерительная ячейка;

- фотоприемник;

- калибровочная ячейка, которая будет использоваться для проверки дрейфа.

Приложение B

(справочное)

B.2 Описание автоматизированной измерительной системы

B.2.1 Общие положения

1 - пробоотборник с подогревом (при необходимости); 2 - фильтр (внутри или вне сечения); 3 - вход нулевого и калибровочного газа; 4 - линия отбора проб с подогревом; 5 - насос с подогревом; 6 - анализатор с подогреваемой ячейкой для проб

Рисунок B.1 - Схема горячей оптической измерительной системы (пример)

B.2.2 Компоненты систем отбора проб и подготовки проб газа

B.2.2.1 Пробоотборный зонд

B.2.2.2 Фильтр

Фильтр необходим для удаления твердых частиц, чтобы защитить систему отбора проб и анализатор. Фильтр должен быть изготовлен из керамики, ПТФЭ, боросиликатного стекла или металлокерамики. Фильтр должен нагреваться выше точки росы воды или кислоты. Рекомендуется фильтр, задерживающий частицы размером более 2 мкм. Размер фильтра следует определять на основе требуемого расхода пробы и данных производителя о расходе на единицу площади.

B.2.2.3 Линия отбора проб

Линия отбора проб должна быть изготовлена из ПТФЭ, ПФА или нержавеющей стали без молибдена. Линии должны работать при температуре не менее 180°C. Диаметр трубки должен быть соответствующего размера, чтобы обеспечить расход, соответствующий требованиям анализаторов, при выбранной длине линии и степени падения давления в линии, а также производительности используемого насоса для отбора проб.

B.2.2.4 Насос для отбора проб

Насос для отбора проб используется для забора непрерывной пробы из канала через систему отбора проб. Насос может располагаться перед анализатором горячего аммиака или после него. Насос может быть диафрагменным, с металлическим сильфоном, эжекторным насосом или другим. Насос должен быть изготовлен из коррозионно-стойкого материала и работать при температуре не менее 180°C. Характеристики насоса должны быть такими, чтобы он мог снабжать анализатор требуемым потоком газа. Чтобы сократить время транспортировки в пробоотборной линии и риск физико-химического преобразования пробы, поток газа может быть больше, чем требуется для аналитических единиц.

B.2.2.5 Регулятор расхода и расходомер

Регулятор расхода и расходомер используются для установки необходимого расхода. Они должны быть изготовлены из коррозионно-стойкого материала. В качестве альтернативы следует использовать контроль расхода отрицательного давления без контакта с измеряемым газом.

B.2.2.6.1 Общие положения

Анализатор ИКФП обычно состоит из следующих основных компонентов:

- источник света;

- интерферометр;

- измерительная ячейка с нагревом минимум до 180°C;

- детектор.

B.2.2.6.3 НДИК с анализатором КГФ

НДИК с анализатором КГФ обычно состоит из следующих основных компонентов:

- источник света;

- газовые фильтры;

- колесо измельчителя;

- измерительная ячейка с нагревом минимум до 180°C;

- детектор.

Приложение C

(справочное)

C.2 Системы измерения in situ в поперечном сечении каналов

C.2.1 Общие положения

1 - передатчик; 2 - приемник; 3 - продувочный фланец; 4 - ячейка проверки; 5 - трехходовой клапан; 6 - датчик давления (при постоянных условиях в воздуховоде не требуется); 7 - датчик температуры (при постоянных условиях в воздуховоде не требуется); 8 - продувочный газ; 9 - продувочный газ, поверочный газ или нулевой газ; 10 - область дымовых газов

Рисунок C.1 - Схема системы измерения ЛС in situ (пример)

C.2.2 Компоненты системы измерения ЛС in situ (поперечный трубопровод)

C.2.2.1 Передатчик и приемник

Блок передатчика содержит лазерный источник света, а блок приемника содержит фотодетектор. Луч света испускается лазерным диодом, расположенным в блоке передатчика. Лазерный луч проходит через газ и попадает на фотодетектор в приемном блоке.

C.2.2.2 Очистка оптической ячейки

Фланцы для продувки выполняют две функции. Во-первых, фланцы используются для крепления передатчика или приемника на трубе. Во-вторых, продувочный фланец имеет штуцер для продувки.

C.2.2.3 Ячейка валидации

Для проверки работоспособности измерительной системы ЛС можно регулярно проводить процедуру валидации.

Одним из методов проверки является применение внешней ячейки проверки, которая постоянно устанавливается на оптическом пути между трубой и блоком передатчика/приемника. Альтернативный метод - использование газонаполненной ячейки со стабильной концентрацией.

Во время процедуры валидации ячейка валидации промывается сертифицированным тестовым газом или ячейка валидации, заполненная газом, временно перемещается на оптический путь соответственно.

Концентрация газа, необходимая для обоих методов, зависит от длины оптического пути и ячейки проверки, а также диапазона измерения. Обычно используется испытательный газ с концентрацией, эквивалентной от 70% до 80% от полного диапазона.

C.2.2.4 Датчик давления и температуры

Из-за установки in situ изменение давления и температуры газа в дымовых газах может повлиять на сигнал измерения. Если параметры превышают максимально допустимые отклонения, можно использовать датчики давления и/или температуры, чтобы обеспечить соответствующее давление или температуру газа в измерительной системе ЛС, чтобы скорректировать влияние изменений температуры и давления.

C.3 Точечные измерительные системы in situ

С.3.1 Общие положения

Система точечных измерений in situ состоит из приемника, передатчика и зонда. Луч обычно проходит через поток измеряемого газа и отражается угловым кубом (зеркалом) на кончике зонда. На рисунке C.2 показана типовая схема точечной системы измерения in situ.

a) Тип фильтра

b) Тип без фильтра

1 - приемопередатчик; 2 - зонд; 3 - фильтр; 4 - фланец зонда; 5 - угловой куб (зеркало); 6 - датчик давления (при постоянных условиях в воздуховоде не требуется); 7 - датчик температуры (при постоянных условиях в воздуховоде не требуется); 8 - ячейка проверки; 9 - калибровочный газ или нулевой газ; 10 - трехходовой клапан; 11 - продувочный газ, поверочный газ или нулевой газ; 12 - область дымовых газов

Рисунок C.2 - Пример системы измерения ЛС in situ (точечный монитор)

C.3.2 Компоненты системы измерения ЛС in situ (точечный монитор)

C.3.2.1 Общие положения

Точечный мониторинг in situ пробы газового потока в канале на конце зонда. Газ обычно контролируется на коротком пути, в зависимости от принципа измерения (см. рисунок С.2).

C.3.2.2 Инструментальный приемопередатчик

Компонент определяет реакцию измерительной ячейки и генерирует электрический сигнал, соответствующий концентрации измеряемого газа.

C.3.2.3 Измерительная ячейка

Ячейка или полость подвергаются воздействию потока газа с целью создания электрооптического отклика на концентрацию газа на конце зонда.

C.3.2.4 Фильтр зонда

Пористая керамическая или спеченная металлическая трубка или экран сводят к минимуму влияние твердых частиц на измерение газа. Если ожидается небольшое влияние твердых частиц на измерение, можно использовать зонд без фильтра.

Приложение D

(справочное)

Рабочие газы

D.1 Общие положения

При использовании настоящего стандарта требуется применение рабочих газов.

D.2.5 Контрольный газ

D.3.3 Контрольный газ

Приложение E

(справочное)

Процедуры определения рабочих характеристик во время общих испытаний эксплуатационных характеристик

E.1 Общие положения

Перед проведением любых испытаний необходимо учесть время прогрева, указанное производителем. Если время прогрева не указано, следует планировать минимум 2 часа.

Перед определением эксплуатационных характеристик АИС прибор должен быть настроен в соответствии с требованиями производителя и в соответствии с процедурой, описанной в 9.2.

В условиях испытаний для каждой отдельной характеристики производительности значения следующих параметров должны быть постоянными в пределах указанного ниже диапазона:

- окружающая температура ±2°C;

- давление отбора проб ±0,2 кПа;

- напряжение питания ±1% от номинального напряжения сети (кроме испытания зависимости от напряжения).

Для определения различных эксплуатационных характеристик следует использовать эталонные газы с известной неопределенностью значения концентрации.

Время отклика, повторяемость при нуле и на уровне диапазона, проверка линейности, перекрестная чувствительность, дрейф нуля и дрейфа диапазона, чувствительность к температуре окружающей среды, чувствительность к электрическому напряжению систем in situ могут быть измерены с помощью внешней испытательной ячейки. Необходимо соблюдать особую осторожность, например, ячейка должна быть нагрета, а поверхность должна быть обработана, чтобы избежать потерь аммиака.

E.2 Время отклика

Чтобы установить время отклика, время запаздывания, время нарастания и время спада, ступенчатая функция измеряемой величины должна быть введена в непрерывную автоматическую измерительную систему. Если иное не указано в техническом задании, ступень, создаваемая испытательной установкой, должна иметь время нарастания (от 10% до 90% изменения ступени) менее 10% от времени усреднения, применяемого во время испытаний. Ступенчатое изменение испытательной установки должно соответствовать не менее 60% диапазона измерения (см. рисунок E.1). Если время нарастания и время спада различаются, для вычисления времени отклика необходимо использовать большее время.

Для приборов, в которых переходные колебания возникают по мере приближения к окончательному выходному сигналу, конечный выходной сигнал считается достигнутым, когда колебания попадают в пределы 10% входного шага.

Примечание - Существенное различие между временем нарастания и временем спада показывает эффекты памяти, то есть зависимость результата измерений от значений измеряемой величины во время предыдущего измерения.

E.3 Воспроизводимость при нуле и на уровне диапазона

E.3.1 Общие положения

Чтобы определить воспроизводимость на нуле и на уровне диапазона, несколько измерений проводят при нуле и концентрации диапазона в соответствии с процедурами, описанными в E.3.2 и E.3.3. Стандартное отклонение и воспроизводимость рассчитывают для обеих серий измерений (нулевое значение и значение диапазона) в соответствии с ИСО 9169.

E.3.2 Стандартное отклонение воспроизводимости в лаборатории в нулевой точке

Стандартное отклонение воспроизводимости в нулевой точке должно быть определено путем нанесения эталонного материала в нулевую точку (нулевой газ). Сначала настраивают нулевую точку анализатора. Затем подают нулевой газ на впуске нулевого и поверочного газа.

Если стандартное отклонение воспроизводимости в нулевой точке определяют во время испытания на отсутствие соответствия, используют стандартный образец с нулевой концентрацией, применяемый во время испытания.

Измеренные значения АИС в нулевой точке должны быть определены после нанесения эталонного материала путем ожидания времени, эквивалентного одному независимому показанию, а затем ввести нулевой газ или вернуться к дымовым газам, а затем измерить поверочный газ, по крайней мере, от 10 до 20 раз.

Примечание - Изменение выходного сигнала Y (выход) после изменения опорного значения C (вход) как функция времени t.

Рисунок E.1 - Иллюстрация временных характеристик автоматизированной измерительной системы

Полученные измеренные значения используют для определения стандартного отклонения воспроизводимости в нулевой точке по формуле (E.1):

где sr - стандартное отклонение воспроизводимости;

n - количество измерений.

Стандартное отклонение воспроизводимости в нулевой точке должно соответствовать критерию качества, указанному в таблице 1.

E.3.3 Стандартное отклонение воспроизводимости в лаборатории в точке диапазона

Стандартное отклонение воспроизводимости в точке калибровки должно определяться путем применения эталонного материала в точке калибровки (поверочный газ). Калибровочный газ должен подаваться на входе нулевого и калибровочного газа. Если стандартное отклонение воспроизводимости в точке диапазона определяют во время испытания на отсутствие соответствия, должно использоваться наивысшее значение стандартного материала, примененного во время испытания.

Измеренные значения АИС в точке диапазона должны быть определены после нанесения эталонного материала путем ожидания времени, эквивалентного одному независимому показанию, а затем ввести нулевой газ или вернуться к дымовым газам, а затем измерить поверочный газ, по крайней мере, более чем в три раза. Полученные измеренные сигналы следует использовать для определения стандартного отклонения воспроизводимости на пролете по формуле (E.1).

Стандартное отклонение воспроизводимости в точке пролета должно соответствовать критерию качества, указанному в таблице 1.

E.4 Несоответствие (линейность)

Несоответствие (линейность) необходимо проверить в лаборатории путем подачи нулевого газа и не менее четырех испытательных газов с концентрациями, равномерно распределенными по выбранному диапазону измерения. Различные концентрации газа могут быть получены с использованием системы разбавления.

Испытательные газы следует подавать в таком порядке, чтобы избежать эффектов гистерезиса.

Если критерий рабочих характеристик не соблюдается, отклик прибора должен корректироваться до тех пор, пока критерий рабочих характеристик не будет соблюден.

E.5 Перекрестная чувствительность

Влияние потенциально мешающих веществ, также присутствующих в дымовом газе, должно определяться путем подачи смесей испытательного газа на вход полного АИС (перед охладителем испытательного газа, если он имеется). Газовые смеси должны производиться с помощью системы смешения, в которой к газам добавляется мешающее вещество для нулевой точки и точки диапазона. Система смешивания должна соответствовать национальным стандартам и иметь максимальную расширенную неопределенность 1%. Стандартные образцы (например, газы) должны быть сертифицированы (прослеживаться до национальных стандартов) и иметь расширенную неопределенность не более 2%.

Мешающие вещества и их концентрации определяются в зависимости от принципа измерения и предполагаемой цели измерения. Исследуют мешающие вещества, перечисленные в таблице E.1.

Испытательный газ должен подаваться без мешающих веществ, а затем с ними. Измеренные сигналы АИС должны быть определены для каждого испытательного газа путем ожидания времени, эквивалентного одному независимому показанию, а затем записи трех последовательных индивидуальных показаний. Три отдельных показания должны быть усреднены.

Отклонения между средним показанием с учетом и средним показанием без мешающих веществ, присутствующих в нулевой точке и точке диапазона, следует определять для каждого источника мешающих веществ.

Все положительные отклонения свыше 0,5% от концентрации поверочного газа должны быть суммированы, а все отрицательные отклонения ниже -0,5% от концентрации поверочного газа должны быть суммированы как в нулевой точке, так и в точке диапазона. Максимальное из абсолютных значений четырех сумм должно соответствовать критериям качества, указанным в таблице 1.

Должны быть указаны отдельные показания, средние значения и отклонения в нулевой точке и точке диапазона и для всех источников мешающих веществ, а также максимальное отклонение.

Таблица E.1 - Концентрации мешающих веществ, используемых во время испытаний на перекрестную чувствительность

Рассчитывают КПД преобразователя по формуле (E.3):

где Conv.Eff.(%) - коэффициент полезного действия конвектора в процентах;

Выполняют определение КПД преобразователя три раза и записывают среднее значение трех определений. Значение КПД должно соответствовать критерию производительности, указанному в таблице 1.

E.8 Проверка потерь в пробоотборной линии и системе кондиционирования

E.9 Проверка утечки в линии отбора проб и системе кондиционирования

Система отбора проб должна быть проверена на герметичность. Процедура проверки на герметичность следующая:

- собирают всю систему отбора проб, включая заправку корпуса фильтра и поглотителей;

- прогревают пробоотборник до рабочей температуры;

- закрывают входное отверстие форсунки;

- закрывают форсунку и включают насос(ы);

- после достижения минимального давления отчитывают расход.

E.10 Дрейф нуля и диапазона для проверки производительности

Дрейф нуля и диапазона оценивается путем применения не менее 10 последовательностей уровней нуля и диапазона, равномерно распределенных в течение 24 ч, и расчета для каждой концентрации наклона линейной регрессии в соответствии с ИСО 9169.

Положение нулевой точки и точки шкалы должно определяться вручную путем подачи нулевого и поверочного газа. Отклонения между измеренными значениями в нулевой точке и в точке диапазона и номинальными значениями должны соответствовать критерию эксплуатационных характеристик, указанному в таблице 1.

E.11 Дрейф нуля и диапазона для периодических испытаний

Регулировку прибора с помощью нулевого и поверочного газа или других стандартных образцов следует проводить не реже одного раза в период автономной работы. Испытания приборов для периодических измерений следует проводить в начале каждой серии измерений.

Нулевой и поверочный газ или другие стандартные образцы должны использоваться при тех же условиях потока и давления, что и для условий измерения. Для нулевого и поверочного газа следует использовать порт отбора пробы прибора или процедуру в соответствии с инструкциями производителя. Отклонения между измеренными значениями в нулевой точке и в точке диапазона и номинальными значениями должны соответствовать критерию рабочих характеристик, указанному в таблице 1.

E.12 Отклонение по измерительной балке поперечного сечения in situ АИС

Испытательная лаборатория должна постепенно и точно отклонять узлы передатчика и приемника АИС в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а затем записывать измеренные сигналы с использованием стандартных образцов.

Примечание - Этот тест обычно применяется к оптическим методам кросс-суммирования in situ. Испытание также применимо к экстрактивному АИС с отдельными узлами передатчика и приемника.

Для этого испытания требуются калибровочные стандарты (например, эталонные фильтры) и оптический стенд.

Как правило, экспериментальная длина пути для этого испытания может составлять от 1 до 5 м по крайней мере, хотя испытание следует проводить при максимальной практической длине пути.

Отклонения должны выполняться как для положения нулевой точки, так и для положения точки диапазона приблизительно от 70% до 90% выходного диапазона на двух типичных длинах пути измерения. Отклонение должно выполняться с шагом приблизительно 0,05° в требуемом диапазоне углов.

Диапазон отклонения должен быть как минимум в два раза больше угла, указанного изготовителем. Он также должен быть проверен до предела прогиба, допускаемого узлами, - при необходимости, с большим шагом.

Эффективность любых средств ручной оптической настройки должна быть исследована хотя бы в качественном отношении. Процессы автоматической настройки должны быть активированы и включены в испытание.

Измеренные сигналы, полученные на различных этапах испытаний, должны быть включены в отчет об испытаниях в табличной форме. Эти измеренные сигналы должны быть связаны с углами отклонения.

Должны быть указаны максимально допустимые углы отклонения, в пределах которых АИС удовлетворяет критерию эффективности. В случае автоматической юстировки АИС необходимо описать и подтвердить порядок работы с помощью результатов испытаний.

E.13 Чувствительность к давлению измеряемого газа при изменении давления на 2 кПа

Испытательная лаборатория должна определить влияние колебаний давления газа пробы на реакцию АИС. Образец должен представлять собой азот, содержащий измеряемый компонент в концентрации от 70% до 80% верхнего предела диапазона сертификации.

Испытательная лаборатория должна измерить выходной сигнал АИС, когда давление газа пробы составляет:

- атмосферное давление окружающей среды;

- примерно на 2 кПа выше атмосферного давления в пределах ±0,2 кПа, и

- примерно на 2 кПа ниже атмосферного давления в пределах ±0,2 кПа.

В течение периода измерения температура должна поддерживаться стабильной с точностью ±1 К.

Измеренные сигналы АИС должны определять при каждом давлении путем ожидания времени, эквивалентного одному независимому показанию, а затем записи трех последовательных индивидуальных показаний. Три отдельных показания должны быть усреднены.

Должны быть определены отклонения между средним показанием при каждом давлении и средним показанием при атмосферном давлении окружающей среды. Отклонения должны соответствовать применимым критериям эффективности, указанным в таблице 1. Отдельные показания, средние значения и отклонения при каждом давлении, а также указывается как максимальное отклонение.

E.14 Чувствительность к температуре окружающей среды при изменении на 10 К в диапазоне температур, указанном изготовителем

Испытательная лаборатория должна определить, как на значения нуля и диапазона АИС влияют изменения температуры окружающей среды, используя климатическую камеру, которая может контролировать температуру окружающей среды от минус 20°C до плюс 50°C в пределах ±1,0 К.

В случае установки АИС на открытом воздухе в климатической камере должны быть установлены следующие температуры в заданном порядке последовательности:

В случае установки АИС в местах с регулируемой температурой следующие температуры должны быть установлены в заданном порядке последовательности:

После достаточного периода уравновешивания измеренные сигналы АИС в нулевой точке и в точках диапазона должны быть обнаружены при каждой температуре путем ожидания времени, эквивалентного одному независимому показанию, а затем записи трех последовательных индивидуальных показаний. Три отдельных показания должны быть усреднены.

Испытательная лаборатория должна выждать не менее 6 ч между каждым изменением температуры в климатической камере, чтобы позволить АИС уравновеситься, прежде чем снимать дальнейшие показания.

В качестве альтернативы испытательная лаборатория может контролировать показания АИС после каждого изменения температуры. Если прибор стабилизируется менее чем за 6 ч, испытательная лаборатория может сократить период уравновешивания. Однако испытательная лаборатория должна регистрировать объективные и поддающиеся проверке свидетельства, подтверждающие это.

АИС должен оставаться включенным при изменении температуры окружающей среды в климатической камере.

Должны быть определены отклонения между средним показанием при каждой температуре и средним показанием при 20°C. Отклонения должны соответствовать применимым критериям эффективности, указанным в таблице 1 для всех температур. Испытание следует повторить три раза в нулевой точке и три раза в точке диапазона. Если АИС соответствует критерию производительности в два или более раз для первого теста, то любое последующее тестирование может быть пропущено.

Должны быть указаны отдельные показания, средние значения и отклонения при каждой температуре, а также максимальное отклонение в нулевой точке и в точке диапазона.

E.15 Чувствительность к электрическому напряжению

Напряжение питания АИС должно изменяться с помощью изолирующего трансформатора с шагом 5% от номинального напряжения питания до как минимум верхнего и нижнего пределов, указанных изготовителем. Измеренные сигналы АИС в нулевой точке и в точке диапазона должны определяться при каждом напряжении путем ожидания времени, эквивалентного одному независимому показанию, а затем записи трех последовательных индивидуальных показаний. Три отдельных показания должны быть усреднены.

После изменений напряжения АИС может потребоваться время для стабилизации. Должны быть определены отклонения между средним показанием при каждом напряжении и средним показанием при номинальном напряжении питания.

Отклонения должны соответствовать применимым критериям эффективности, указанным в таблице 1 для всех напряжений. Это испытание следует повторить три раза в нулевой точке и три раза в точке диапазона. Если АИС соответствует критерию производительности в два или более раз для первого теста, то любое последующее тестирование может быть пропущено.

Должны быть указаны отдельные показания, средние значения и отклонения при каждом напряжении, а также максимальное отклонение в нулевой точке и в точке диапазона.

Приложение F

(справочное)

Примеры результатов оценки аммиака АИС

Результаты испытаний в соответствии с эксплуатационными характеристиками приложения Е для методов прямого измерения аммиака приведены в таблице F.2.

Таблица F.2 - Эксплуатационные характеристики для прямых методов измерения аммиака

Приложение G

(справочное)

G.1 Общие положения

G.2 Результаты расчета неопределенности

Количественная оценка влияния выбранных эксплуатационных характеристик как стандартная составляющая неопределенности рассчитывается в соответствии с ИСО 14956.

где k - коэффициент охвата (k=1,96).

Результаты испытаний были взяты из лабораторных и полевых испытаний в соответствии с ЕН 15267.

Общая стандартная неопределенность:

Расширенная неопределенность:

Результаты испытаний были взяты из лабораторных и полевых испытаний в соответствии с ЕН 15267.

Общая стандартная неопределенность:

Расширенная неопределенность:

Результаты испытаний были взяты из лабораторных и полевых испытаний в соответствии с EN 15267.

Общая стандартная неопределенность:

Расширенная неопределенность:

Приложение ДА

(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам

Таблица ДА.1

Библиография