ГОСТ Р ИСО 17179-2022. Национальный стандарт Российской Федерации. Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации аммиака в дымовых газах. Эксплуатационные характеристики автоматизированных измерительных систем
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.
Ci - значение измеряемой величины в стандартном материале i;
Yi - выходной сигнал, полученный путем измерения измеряемой
величины в стандартном материале i; tlag - время задержки,
trise - время нарастания; tfall - время падения;
tresp - время отклика сигнала
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):
, (E.1)
где sr - стандартное отклонение воспроизводимости;
xi - i-е измеренное значение;
- среднее из измеренных значений xi;
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.
Выполняют для каждого тестового газа с принятым значением ci не менее трех последовательных измерений, каждое из которых усредняется по меньшей мере за одно время отклика. Остатки, ei (несоответствие), должны определяться на основе линейной регрессии, как описано в ИСО 9169. В этой процедуре испытания устанавливается линия регрессии между показаниями прибора АИС (значения x) и значения тестового газа (значения c). На следующем этапе вычисляется среднее значение 
показаний АИС для каждого уровня тестового газа. Затем по формуле (E.2) рассчитывается отклонение (несоответствие) среднего к соответствующему значению 
, оцененное линией регрессии:
. (E.2)
Отклонения ei при каждой концентрации испытательного газа должны соответствовать критерию эффективности, указанному в таблице 1.
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
Мешающее вещество | Массовая или объемная концентрация | |
Значение | Ед. изм. | |
O2 | 3 <a> и 21 | % |
H2O | 30 | % |
CO | 300 | мг/м3 |
CO2 | 15 | % |
CH4 | 50 | мг/м3 |
N2O | 20 | мг/м3 |
N2O (сжигание) | 100 | мг/м3 |
NO | 300 | мг/м3 |
NO2 | 30 | мг/м3 |
NH3 | 20 | мг/м3 |
SO2 | 200 | мг/м3 |
SO2 (угольные электростанции без сероочистки) | 1000 | мг/м3 |
HCl | 50 | мг/м3 |
HCl (угольные электростанции) | 200 | мг/м3 |
<a> Вместо испытания без мешающих веществ проводят испытание с концентрацией кислорода 3%. | ||
E.6 Проверка эффективности преобразователя NO2/NO
Для анализаторов с двумя реакционными камерами регулируют анализатор NOx на канале NO и NOx с концентрацией NO вокруг предельного значения выбросов. Необходимо убедится, что оба канала дают одно и то же значение, и записывают значения.
Вносят в анализатор газ, содержащий NO2, с известной концентрацией (как указано в D.2.6).
Записывают концентрацию NOx и NO. Ожидают не менее шести раз между показаниями концентраций NOx и NO. Измерение должно приниматься как среднее значение периода времени, составляющего не менее трех раз отклика.
Рассчитывают КПД преобразователя по формуле (E.3):
, (E.3)
где Conv.Eff.(%) - коэффициент полезного действия конвектора в процентах;
(NOx)u - значение NOx для газа, содержащего NO2;
(NO)u - значение NO для газа, содержащего NO2;
(NO2)i - концентрация содержащегося NO2 в газе, подаваемом на анализатор.
Выполняют определение КПД преобразователя три раза и записывают среднее значение трех определений. Значение КПД должно соответствовать критерию производительности, указанному в таблице 1.
E.7 Проверка эффективности конвектора NH3/NO или NH3/N2
Испытательный газ, описанный в D.2.7, должен подаваться на впуске нулевого и поверочного газа. Записывают концентрацию NH3. Рассчитывают КПД конвектора по формуле (E.4):
. (E.4)
E.8 Проверка потерь в пробоотборной линии и системе кондиционирования
Потери в пробоотборной линии и системе кондиционирования должны быть проверены путем подачи нулевого газа и поверочного газа в анализатор через систему отбора проб как можно ближе к соплу (перед фильтром, если возможно), и, во-вторых, непосредственно к анализатору. Контрольный газ должен иметь концентрацию NH3 от 70% до 80% диапазона измерения. Для АИС метода экстракционного дифференциального NOx необходимо использовать нулевой газ (см. D.2.1) и поверочный газ (см. D.2.3), поскольку NH3 в дымовых газах преобразуется в NO или N2 преобразователя NH3, а газ, содержащий только NO, проходит через линию отбора проб к анализатору NOx. Возможные примеси во всей системе могут привести к эффектам памяти из-за адсорбции или десорбции на поверхности или с поверхностей. Разница не должна превышать 2%.
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 отсчитывают 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 едва 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.
Подписаться на обновления