Меню

Метод измерения оксида углерода



Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Методы определения оксида углерода

На производствах, где имеют место частые выбросы СО и, следовательно, необходимы непрерывная регистрация содержания СО и наличие сигнального устройства, срабатывающего при превышении критического значения, наиболее целесообразно применять автоматические приборы, действие которых основано на измерении теплоты, выделяющейся при каталитическом сжигании СО. Успешно могут использоваться и инфракрасные приборы различных фирм, обеспечивающие точное и чрезвычайно избирательное определение содержания СО в воздухе (см. стр. 85). Эти приборы достаточно чувствительны, чтобы обнаруживать низкие концентрации СО также и в наружном воздухе.[ . ]

Рекомендованные к применению приборы для измерения СО описаны в статье [536].[ . ]

Для взятия проб воздуха при определении сравнительно высоких концентраций СО, соответствующих значению МАК, можно применять пипетки вместимостью около 1 л. Малая растворимость СО в воде позволяет использовать жидкостные затворы (вода или солевые растворы). Очень удобно отбирать пробы в снабженные вентилем пластмассовые мешки вместимостью 1—10 л. Такой способ отбора, кроме того, исключает опасность утечки СО. Для анализа небольших проб воздуха (несколько миллилитров) целесообразно применять метод газовой хроматографии (см. стр. 101). С помощью соответствующих ■ разделительных колонок можно непосредственно фиксировать СО детектором по теплопроводности, очень малые количества СО можно после каталитического гидрирования СО до СН4 определять с пламенно-ионизационным детектором [431].[ . ]

Прибор фирмы Drager для определения СО. Прибор для определения средних концентраций СО в воздухе, основанный на каталитическом сжигании при специфичных условиях и измерении выделяющейся при этом теплоты, разработан фирмой О етегке (г. Любек). Катализатором служит гопкалит, который при комнатной температуре, а также при 100 °С сжигает только СО, но не водород (при содержании СО менее 3000 млн-1). Олефины, пары растворителей, а также катализаторные яды, содержащие С1 и Б, предварительно удаляют адсорбцией активным углем. Пробу воздуха пропускают со скоростью точно 2 л/мин.[ . ]

Повышение температуры на катализаторе (на каждый 1 % СО происходит повышение температуры на 60 °С) определяется с помощью специального ртутного термометра. Предельная определяемая концентрация СО 10 млн-1. Могут быть выбраны диапазоны измерений 0—3000 млн-1, 0—5000 млн-1 и 0—10000 млн-1 (1%).[ . ]

В приборах с сигнальным устройством измерение температуры осуществляется с помощью термобатареи. Повышение температурного сопротивления, начиная с определенного значения, вызывает включение сигнального устройства.[ . ]

Для калибровки прибора служат смеси воздуха с известным содержанием СО. Для определения СО в выдыхаемом воздухе фирма Dragerwerke выпустила дополнительный прибор к индикатору утечки газов (см. стр. 74). Содержание СО в выдыхаемом воздухе является мерой содержания карбоксигемоглобина в крови.[ . ]

Источник

ТОП 4 метода измерения концентрации газа

Безопасность персонала – первостепенная задача во всех отраслях человеческой деятельности.

Всего лишь 0,08% угарного газа (СО) во вдыхаемом воздухе приводит к головной боли и ощущению удушья. Поэтому контроль за содержанием различных веществ в воздухе рабочей зоны очень важен. И не только на опасных производствах, где возможны утечки газов, но и в офисах, учебных аудиториях и т.д.

Для этого используют газоанализаторы – приборы, измеряющие концентрацию одного или нескольких компонентов в газовых смесях.

В данной статье рассмотрим наиболее популярные методы газового анализа, выбор которых зависит от измеряемого газа, точности и условий эксплуатации прибора и предполагаемой стоимости самого датчика:

Этот метод основан на изменении электрических параметров электродов, находящихся в среде электролита, который меняет свою проводимость в зависимости от количества измеряемого газа, попадающего на него.

Измеряемые газы : NН3, H2S, СО , SO2, Cl2, О2

+ : Приемлемая цена, широкий диапазон веществ, низкое электропотребление.

: Низкая точность, зависимость от условий эксплуатаций.

Наиболее дешевый и доступный способ измерения горючих газов и паров.

Основной элемент мостовая схема, резисторы 3 и 4 находятся в зоне соприкосновения с измеряемым газом. На одном из них находится специальный каталитический слой, при попадании газа на который начинается реакция с окислением и выделением тепла. R этого резистора возрастает, и меняется баланс моста.

Измеряемые газы СО , СН4 , О2, Н2

+ : Самый дешевый и простой метод.

: Небольшая точность и низкая стойкость к перегрузкам и каталитическим компонентам, небольшой срок службы, необходимо содержание кислорода т.к. используется реакция окисления.

Принцип действия основан на том, что изменяется поверхностное сопротивление полупроводникового материала (оксида металла) в результате взаимодействия его с измеряемым газом, проходящим через полимерную мембрану. С помощью мостовой схемы это измерение проводимости преобразуется в изменение напряжения. Нагреватель необходим для поддержания температуры на поверхности полупроводника, чтобы устранить погрешность измерения.

Измеряемые газы СО , С5Н8, Н2S, Н2, С2Н5ОН, О2

+ : Приемлемая стоимость, большой диапазон рабочих температур, низкая инертность

: Малая точность, невысокая селективность, возможность отравления органическими веществами и долгое время регенерации.

1- Излучатель (лампа) L1; 2-Излучатель (лампа) L2; 3- Детектор 2 D2; 4- Детектор 1 D1; 5- Стекло; 6- Параллельное зеркало; 7- Полупрозрачное зеркало.

Метод основан на способности молекул газов избирательно поглощать излучение в инфракрасной области спектра. В зависимости от компонентов в газовой смеси, изменяется поглощение ИК-луча.

Луч проходит от излучателя и, отражаясь от зеркала, попадает на детекторы в оптическом модуле. На длинах волн, характерных для определенных газов, происходит поглощение сигнала, и детекторы фиксируют это изменение.

Измеряемые газы : алканы, алкены, спирты, СО2, NO

+ : Высокая точность, датчик может работать в любых средах и любых газах.

: Высокая стоимость, нужно следить за загрязнением оптических путей и за влажностью, т.к. это вносит существенную погрешность измерения.

Источник

Метод измерения оксида углерода

ГОСТ Р ИСО 12039-2011

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВЫБРОСЫ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Определение содержания монооксида углерода, диоксида углерода и кислорода. Характеристики и калибровка автоматических измерительных систем в условиях применения

Stationary source emissions. Determination of carbon monoxide, carbon dioxide and oxygen. Performance characteristics and calibration of automated measuring systems

Дата введения 2012-12-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АНО «НИЦ КД») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 457 «Качество воздуха»

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12039:2001* «Выбросы стационарных источников. Определение содержания монооксида углерода, диоксида углерода и кислорода. Характеристики и калибровка автоматических измерительных систем в условиях применения» (ISO 12039:2001 «Stationary source emissions — Determination of carbon monoxide, carbon dioxide and oxygen — Performance characteristics and calibration of automated measuring systems», IDT)
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

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

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2019 г.

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.gost.ru)

Введение

Диоксид углерода, монооксид углерода и кислород — это газы, обнаруживаемые в отходящих газах процессов горения. Определение содержания этих газов необходимо операторам для оптимизации условий процессов горения. Определение и также необходимо для приведения содержания других контролируемых газов и пыли к заданным условиям. Существует множество способов определения содержания , CO и в газоходах. В настоящем стандарте приведены методы и характеристики автоматических измерительных систем для определения содержания этих газов.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие положения, основные технические характеристики и методы калибровки автоматических измерительных систем (АИС) для определения содержания диоксида углерода, монооксида углерода и кислорода в отходящих газах.

Настоящий стандарт распространяется на экстракционные и неэкстракционные системы, включающие в себя газоанализаторы различных типов. Принцип действия приборов основан на одном из следующих методов:

— парамагнетизме ;

— магнитном ветре ;

— перепаде давления (метод Квинке) ( );

Читайте также:  601 найдите площадь поверхности прямоугольного параллелепипеда измерения которого равны 9м 24м 11м

— магнитной динамике;

— электрохимическом с применением циркониевой ячейки ( );

— с применением электрохимической ячейки ( и CO);

— ИК абсорбционной спектрометрии (CO и ).

Допускается применение других методов измерений, если они соответствуют минимальным требованиям, установленным в настоящем стандарте.

АИС может быть калибрована с использованием калибровочных газов в соответствии с настоящим стандартом или с применением сопоставимых методов.
________________
Калибровочный газ (calibration gas) в области газового анализа в Российской Федерации принято называть градуировочным газом [или поверочной газовой смесью (ПГС)].

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:

ISO 6145-2:2014, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic volumetric methods — Part 2: Volumetric pumps (Анализ газов. Приготовление градуировочных газовых смесей с использованием динамических объемных методов. Часть 2. Объемные насосы)

ISO 6879:1995 , Air quality — Performance characteristics and related concepts for air quality measuring methods (Качество воздуха. Характеристики и соответствующие им понятия, относящиеся к методам измерений качества воздуха)
________________
Заменен на ISO 9169:2006.

ISO 10396:1993 , Stationary source emissions — Sampling for the automated determination of gas concentrations (Выбросы стационарных источников. Отбор проб при автоматическом определении содержания газов)
________________
Заменен на ISO 10396:2007.

ISO 10849, Stationary source emissions — Determination of the mass concentration of nitrogen oxides — Performance characteristics of automated measuring systems (Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации оксидов азота. Характеристики автоматических измерительных систем в условиях применения)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.2 автоматическая измерительная система; АИС (automated measuring system; AMS): Система непрерывного измерения и регистрации массовой концентрации монооксида углерода, диоксида углерода и кислорода в отходящих газах, которую можно крепить на трубе.

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

3.4 калибровочный газ (calibration gas): Газовая смесь известного и стабильного состава, предназначенная для калибровки АИС, которая может использоваться также для контроля выходного сигнала АИС.

3.4.1 газ для контрольной точки (span gas): Смесь газов, используемая для настройки и проверки конкретной точки на градуировочном графике.

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

3.5 калибровка (calibration): Регулировка и контроль АИС с использованием вторичного или рабочего газа перед определением ее характеристик или перед началом любых измерений.

Примечание — Эту процедуру следует выполнять при каждой калибровке.

3.6 межповерочный интервал (calibration interval): Период времени, в течение которого АИС должна нормально работать между калибровками, относительно показаний, получаемых в периоды необслуживаемого режима.

3.7 сравнительные измерения (comparative measurements): Измерения, проводимые в одной и той же трубе в той же плоскости отбора проб в течение одного и того же периода времени с помощью проверяемой АИС и методом сравнения в точках, расположенных на коротком расстоянии друг от друга, обеспечивающие получение пар результатов измерений.

3.9 труба (duct): Газоход или конечный выход газохода стационарного (технологического) процесса, используемый(ая) для рассеивания отходящих газов.

3.10 массовая концентрация , (mass concentration): Содержание определяемого вещества в отходящем газе, выраженная через отношение массы компонента к объему смеси.

Примечания

2 Перевод результата, выраженного в единицах объемной доли (ppm), в значение, выраженное в единицах массовой концентрации (мг/м ) можно сделать по формуле

________________
Формула изменена по отношению к первоисточнику, т.к. массовая концентрация и объемная доля обозначены одним и тем же символом.

где — молекулярная масса;

— температура в трубе при неэкстракционном методе определения или температура окружающей среды на входе в газоанализатор при экстракционном методе определения, К;

— давление в трубе при неэкстракционном методе определения или давление окружающей среды на входе в газоанализатор при экстракционном методе определения, Па.

3.11 время запаздывания (lag time): Время, в течение которого при скачкообразном изменении массовой концентрации определяемого вещества в точке отбора проб, выходной сигнал достигает 10% уровня конечного изменения показания прибора.

3.12 линейность (linearity): Максимальное отклонение полученного значения массовой концентрации от линейного градуировочного графика.

3.13 настраиваемый ноль (live zero): Выходной сигнал прибора, для которого может быть выполнена регулировка в сторону как положительных, так и отрицательных значений относительно нулевого значения, эквивалентный минимальному входному сигналу.

Пример — Для газоанализатора, предназначенного для определения объемной доли кислорода в диапазоне от 0% до 10% с соответствующим диапазоном выходного сигнала от 4 до 20 мА. Для этого газоанализатора при подаче на вход газовой смеси с объемной долей кислорода 0% возможна регулировка нуля в диапазоне от 3,2 до 5 мА.

3.14 период необслуживаемой работы (period of unattended operation): Интервал времени, в течение которого установленные значения характеристик прибора гарантированно остаются с 95%-ной вероятностью в установленных пределах без технического обслуживания или регулировки.

Примечание — Период необслуживаемой работы АИС для продолжительного мониторинга должен составлять как минимум семь дней.

3.15 время отклика (response time): Интервал времени, в течение которого выходной сигнал достигает 90% установившегося показания прибора.

Примечание — Время отклика включает время запаздывания и время нарастания/спада.

3.16 время нарастания (время спада) [rise time (fall time)]: Время изменения показаний прибора от 10% до 90% (от 90% до 10%) полного изменения выходного сигнала.

Примечание — Для приборов с колебаниями переходного режима при приближении к установившемуся показанию за конечную точку отсчета принимают ту, начиная с которой сигнал не выходит за пределы 10% конечного установившегося показания.

3.17 поверенная автоматическая измерительная система (verified AMS): АИС, предварительно поверенная и соответствующая требованиям настоящего стандарта.

4 Обозначения

— стандартное отклонение (обобщенная характеристика). Мера прецизионности АИС в условиях применения, рассчитываемая по обычным формулам вычисления стандартных отклонений;

— стандартное отклонение метода сравнения;

— стандартное отклонение парных значений;

— стандартное отклонение показаний холостого опыта.

5 Общие положения

6 Отбор проб

Описание отбора и систем кондиционирования проб для экстракционных и неэкстракционных методов — по ИСО 10396.

7 Описание методов измерений

7.1 Общие положения

Примеры наиболее часто используемых методов измерений приведены в 7.2-7.5.

Приборы, принцип действия которых основан на одном из таких методов измерений, должны соответствовать требованиям, приведенным в 7.2.4.

7.2.1 Общие положения

Метод недисперсионного ИК-поглощения основан на способности газов, состоящих из молекул с различными атомами, поглощать ИК-излучение на характеристичной длине волны. Технически этот принцип измерений реализован следующим образом:

a) Двухлучевой метод

Излучение от ИК-источника делится на два параллельных пучка, при этом один из них проходит через кювету сравнения, а другой — через кювету с пробой. Интенсивность отдельных пучков измеряется подходящим детектором для определения содержания целевого газа.

b) Однолучевой метод

Существует три способа реализации однолучевого метода:

— использование двух интерференционных фильтров: одного, настроенного на поглощение целевого газа, другого — на длину волны сравнения. Определяемое содержание газа будет зависеть от интенсивностей световых потоков, прошедших через фильтры;

— использование корреляционного газового фильтра, при котором интерференционный фильтр заменяется на газовый фильтр, в остальном метод аналогичен предыдущему. За счет этого обеспечивается более высокая чувствительность и устраняются влияния, связанные с перекрестной чувствительностью. Для сведения к минимуму влияния мешающих газов можно использовать дополнительные газовые фильтры;

— однолучевой метод с излучением на одной характеристической длине волны, на которой происходит поглощение целевого газа. В приборах такого типа отсутствует компенсация потери излучения на кювете, старения источника/детектора и т.д., а также наблюдается тенденция к дрейфу показаний. Влияние этих факторов компенсируют за счет регулярных автоматических калибровок.

c) ИК-Фурье спектроскопия

С помощью движущегося зеркала получают спектр поглощения пробы в широком диапазоне длин волн ИК-излучения. Для вычисления содержания определяемого газообразного соединения полученный в результате Фурье преобразования спектр сравнивают с библиотекой спектров.

7.2.2 Область применения

Метод абсорбционной ИК-спектрометрии применим для определения объемной доли до 20%. При анализе CO диапазон измерений массовой концентрации составляет от 6 мг/м (объемная доля 5·10 ) до 62500 мг/м (объемная доля приблизительно 5%). Для получения такого диапазона измерений может потребоваться применение многоходовых кювет.

Содержания и находятся в пределах диапазона их количеств в типичных отходящих газах процессов горения и поддаются измерению большинством приборов, выпускаемых серийно.

Читайте также:  Единица измерения физической величины ускорение свободного падения

7.2.3 Селективность (мешающие влияния)

Селективность следует проверять при каждом применении данного метода, поскольку она будет изменяться в зависимости от физико-химической природы пробы. К потенциальным мешающим веществам, присутствующим во многих закрытых газовых потоках, относятся твердые частицы, водяной пар, диоксид серы, оксиды азота и углеводороды.

7.2.4 Технические характеристики

Технические характеристики метода должны соответствовать разделу 8.

7.3.1 Общие положения

Кислород проявляет сильные парамагнитные свойства и втягивается в магнитное поле. Все другие газы, за редким исключением, проявляют слабые парамагнитные свойства или диамагнитны. Это свойство кислорода может быть использовано для селективного анализа.

Существуют три основные методики обнаружения кислорода:

а) Элемент, представляющий собой гантелевидное тело на крутящейся подвеске, помещен в сильное магнитное поле. Молекулы кислорода втягиваются в магнитное поле на том участке, где напряженность его максимальна, при этом гантелевидное тело отклоняется от своего исходного (нулевого) положения. Сила, необходимая для возвращения гантелевидного тела в его нулевое положение, пропорциональна содержанию кислорода в смеси.

b) Во второй методике используется зависимость парамагнитного эффекта от температуры. Парамагнитный эффект обратно пропорционален абсолютной температуре. При наличии в среде парамагнитного газа градиента температуры и градиента магнитного поля возникает термомагнитная конвекция кислорода. Скорость потока (магнитный ветер) является функцией содержания кислорода и может быть определена, например на основе измерения теплопроводности.

7.3.2 Применение

Парамагнитный метод анализа предназначен для использования в диапазоне значений объемной доли вплоть до 25%, что соответствует содержанию в отходящих газах большинства обычных систем горения.

Парамагнитные газоанализаторы позволяют определять содержания кислорода вплоть до 100% (чистый кислород).

7.3.3 Селективность

Селективность следует проверять при каждом применении данного метода. Метод является чувствительным по отношению к мешающему влиянию газов, проявляющих сильные парамагнитные свойства, таких как NO и . Однако в отходящих газах процессов горения они присутствуют в таких количествах, что не будут оказывать влияние на характеристики метода при его применении. Эффективные влияния следует определять в соответствии с А.4.2.3.

7.3.4 Технические характеристики

Технические характеристики метода должны соответствовать разделу 8.

7.4.1 Общие положения

Электрохимический метод определения содержания с использованием ячейки с пористыми платиновыми электродами и нанесенным на ее внутренние и внешние стенки оксидом циркония, стабилизированного оксидом иттрия, позволяет определять избыточное содержание кислорода в отходящем газе. При нагревании ячейки до температуры выше 600°С ее стенки становятся проницаемыми для ионов кислорода. Вакантные места в кристаллической решетке обеспечивают подвижность ионам кислорода таким образом, что ячейка служит твердым электролитом, проводящим ионы кислорода.

Платиновые электроды на каждой стороне ячейки представляют собой каталитическую поверхность для обратимого превращения молекул кислорода в ионы. Молекулы кислорода на стороне ячейки с газом сравнения с высоким содержанием кислорода принимают электроны, превращаясь в ионы, поступающие в электролит. Одновременно на другом электроде ионы кислорода отдают электроны и уходят с поверхности электрода в виде молекул кислорода.

Если на разных сторонах ячейки содержание молекул кислорода различно, то ионы кислорода мигрируют от стороны с большим содержанием к стороне с меньшим. Образующийся при этом поток ионов приводит к нарушению электронного баланса и, как следствие, появлению разности потенциалов между электродами, которая является функцией температуры ячейки и отношения парциальных давлений кислорода на разных сторонах ячейки.

Разность потенциалов на выходе как функцию температуры и содержания кислорода в пробе и в калибровочном газе вычисляют по формуле Нернста:

где — разность потенциалов на выходе;

— универсальная газовая постоянная;

— абсолютная температура;

— постоянная Фарадея;

— парциальное давление в калибровочном газе;

— парциальное давление в отходящем газе процесса.

Примечание — На практике для некоторых ячеек из оксида циркония уравнение Нернста может не соблюдаться.

7.4.2 Применение

Электрохимический метод определения с использованием циркониевого сенсора предназначен для применения при объемной доле кислорода в смеси вплоть до 25%, что перекрывает требования к большинству обычно применяемых систем горения.

7.4.3 Селективность

Из-за высокой температуры и наличия платины в ячейке может произойти окисление монооксида углерода и углеводородов, что приводит к заниженным результатам, если количества этих газов и кислорода сопоставимы.

7.4.4 Технические характеристики

Технические характеристики метода должны соответствовать разделу 8.

7.5 Метод определения содержания и CO с применением электрохимической ячейки

7.5.1 Общие положения

Электрохимические ячейки используют для определения содержания и CO, если окисление или восстановление молекул газа на электроде приводит к появлению электрического тока, и сила тока будет прямо пропорциональна парциальному давлению газа. В этих ячейках газ диффундирует через селективную полупроницаемую мембрану к электроду и раствору электролита. Газ взаимодействует с материалом электрода, а продукт реакции перемещается к противоположно заряженному электроду, где в свою очередь он тоже взаимодействует с материалом электрода. Измеряют силу тока, возникающую из-за разности скачка потенциалов на катоде и аноде. Для предотвращения окисления газообразных продуктов реакции, которые могут в противном случае оказать мешающее влияние, к электродам прикладывают замедляющий потенциал.

7.5.4 Технические характеристики

Технические характеристики метода должны соответствовать разделу 8.

8 Характеристики

В таблице А.1 приведены значения технических характеристик АИС и ссылки на методы их определения. Приведенные значения следует рассматривать как требования к характеристикам средств измерений содержания , CO и кислорода в выбросах стационарных источников.

Характеристики, определенные методами, описанными в приложении А, должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице А.1.

Характеристики следует определять на действующих АИС, введенных в эксплуатацию. Стандартное отклонение следует определять в ходе измерений при нормальных режимах работы источника выбросов предпочтительно на интересующем объекте; другие характеристики могут быть определены в производственных условиях или в лаборатории.

Примечание — Считают, что результат измерений с учетом 95%-ого уровня доверительной вероятности, вычисленного по А.4.2.5, находится в интервале, который включает истинное значение содержания. Разность между верхней и/или нижней границей этого интервала и скорректированным значением или разность между скорректированным значением и нижней границей есть неопределенность измерения. Полагая, что характеристики измерительного оборудования соответствуют нормам, приведенным в таблице А.1, неопределенность измерения составит

9 Протокол измерений

9.1 Протокол предприятия-поставщика по проверке автоматической измерительной системы

Протокол должен содержать следующую информацию:

a) ссылку на настоящий стандарт;

b) полную идентификацию АИС;

c) подробную информацию о проведении испытаний в лаборатории или на месте применения;

d) описание любых экспериментов, не установленных в настоящем стандарте или признанных необязательными;

e) все результаты испытаний, полученные по А.4, и утверждение относительно того, что результаты соответствуют нормам, приведенным в таблице А.1;

f) описание стандартного референтного метода или альтернативной АИС.

9.2 Протокол испытаний автоматической измерительной системы при вводе в эксплуатацию/подтверждении соответствия требованиям

Протокол должен включать следующую информацию:

a) цель испытания;

b) используемый метод, описание процесса;

c) протокол испытаний;

d) идентификацию используемого оборудования;

e) ФИО лица, проводящего испытания;

f) результаты испытаний;

g) копии необработанных данных;

h) информацию о последнем испытании АИС;

i) тип сжигаемого топлива;

j) температура, давление, содержание влаги и скорость отходящего газа;

k) место, дата и продолжительность проверки;

I) режим технологического процесса во время проведения испытаний;

m) дату и время отбора проб;

n) результаты по применяемой пользователем калибровке.

Приложение А (обязательное). Определение основных характеристик автоматических измерительных систем

Приложение А
(обязательное)

А.1 Область применения

В настоящем приложении приведены методики определения основных характеристик АИС для CO, и в отходящих газах. При определении основных характеристик АИС первым этапом всегда является проверка калибровки АИС. В А.4.1 приведены различные методики настройки и проверки калибровки. Эти методы основаны на применении калибровочных газов и сравнительных измерений.

Метод с использованием только калибровочных газов применяют на предприятиях, где состав отходящего газа хорошо известен, а сравнительные измерения проводить нецелесообразно из-за их высокой стоимости и трудоемкости (например, при периодическом использовании оборудования для мониторинга).

Методы сравнения предпочтительно использовать в случае получения высокоточных результатов (например, при установке оборудования для непрерывного мониторинга на источниках интенсивных выбросов). Эти методы используют при установке оборудования и после нескольких лет работы. При изменении режима работы, что может повлиять на работу АИС, например при замене одного вида сжигаемого топлива на другой, необходимо оценить пригодность основных характеристик АИС, определенных при ее установке.

А.2 Основные положения

Значения основных характеристик АИС оценивают на полностью собранной АИС, за исключением особых случаев.

Читайте также:  Битва измерений комикс стар против сил зла

Одним из простых методов является проверка нуля и точки вблизи верхнего предела диапазона измерений газоанализатора. Дополнительная информация может быть получена путем проверки во всем диапазоне измерений газоанализатора.

Три характеристики АИС (предел обнаружения, время отклика и влияние мешающих веществ) определяют «на месте» применения или в лабораторных условиях с использованием газов с известным содержанием компонентов (подаваемых при использовании экстракционной АИС на вход системы отбора проб АИС).

Стандартное отклонение АИС определяют «на месте» путем сравнения с результатами измерений, выполненных ручным стандартизованным методом или на поверенной АИС с другим принципом измерений.

Для определения рабочей прецизионности АИС ее устанавливают в трубе, а результат, полученный с помощью АИС при различных режимах технологического процесса, сравнивают с результатами измерений для ряда проб, отобранных вручную (т.е. проводят одновременный отбор и анализ проб с содержанием определяемого компонента в диапазоне, составляющем 70% от верхнего значения диапазона измерений АИС, если действительные значения содержания распределены по этому диапазону) или с результатами, полученными с помощью АИС с другим принципом измерений. Полученные результаты используют для определения некоторых характеристик, приведенных в таблице А.1. Эти значения должны быть приведены к стандартным условиям по температуре, давлению и к сухой массе газа.

Если нет возможности использовать АИС с другим принципом измерений, то используют две независимые одинаковые АИС.

А.3 Требования к газам

А.3.1 Нулевой газ

Нулевой газ не должен содержать соединений, оказывающих мешающее влияние на метрологические характеристики прибора. В качестве нулевого газа для всех газоанализаторов пригоден чистый азот (класса 5,0, с содержанием примесей, ниже предела обнаружения аналитическим методом), но с применением циркониевой ячейки используют «точку воздуха». Если отбираемый газ — воздух, то газоанализатор с циркониевой ячейкой выдает выходной сигнал 0 мВ (при этом обычный газоанализатор показывает объемную долю 21%).

Содержание примесей должно составлять менее 0,4% верхнего значения диапазона измерений.

Примечание — Могут быть использованы другие газы, отличные от приведенных выше, при условии, что они соответствуют требованиям настоящего стандарта.

А.3.2 Калибровочные газы

Основной калибровочный газ должен быть сертифицирован, и значение содержания целевого компонента должно быть прослеживаемо к национальному или международному эталону. При определении уровней содержания кислорода следует использовать сухой воздух.

Следует соблюдать меры предосторожности при работе с кислородом, выполняя все операции на открытом воздухе, на значительном расстоянии от источников горения.

А.4 Методика испытаний

А.4.1 Проверка калибровки

А.4.1.1 Общие положения

При непрерывном режиме работы газоанализатора проверку его нулевого показания и калибровку шкалы газоанализатора проводят регулярно, например каждую неделю. (Если газоанализатор работает непрерывно, то калибровку во всем диапазоне измерений проверяют реже, например каждый год или до и после ремонта газоанализатора).

Проверки калибровки с использованием калибровочных газов обычно достаточно для проведения кратковременных измерений (при периодическом использовании). В этом случае калибровку газоанализатора проверяют перед каждым использованием.

А.4.1.2 Настройка газоанализатора

Газоанализатор устанавливают в соответствии с инструкциями изготовителя. На вход газоанализатора подают нулевой газ (А.3.1) и устанавливают показание на нулевую отметку. Затем подают калибровочный газ (А.3.2) с известным содержанием определяемого компонента, соответствующим приблизительно от 70% до 80% верхнего значения диапазона измерений газоанализатора, и соответственно регулируют показание.

Примечание — Для неэкстракционных АИС (маршрутных датчиков) настройку газоанализатора не выполняют, так как он является составной частью АИС. Точечные датчики могут быть снабжены устройствами для подачи нулевого и калибровочного газа в измерительную кювету. При использовании точечных датчиков нулевой и калибровочный газ подают в измерительную кювету.

А.4.1.3 Подтверждение правильной настройки АИС

Выполняют операции по А.4.1.2, используя при этом полностью собранную АИС. Для экстракционных АИС нулевой и калибровочный газ подают на вход АИС как можно ближе к отверстию зонда (если можно, то перед фильтром) при атмосферном давлении. В этом случае нет необходимости учитывать влияние системы отбора проб.

В случае применения неэкстракционных АИС следуют инструкциям изготовителя. Например, устанавливают трубку такой же длины, как и длина оптического пути между источником излучения и приемником или используют специальные калибровочные кюветы, поставляемые изготовителем.

А.4.1.4 Проверка калибровки газоанализатора во всем диапазоне измерений

Для проверки АИС с линейной градуировочной характеристикой во всем диапазоне измерений используют пять калибровочных газовых смесей со значениями содержания, равномерно распределенными по диапазону измерений (приблизительно 20%, 40%, 60%, 80% и 90% верхнего предела диапазона измерений). Калибровочный газ, для контрольной точки, может быть постепенно разбавлен в соответствии с ИСО 6145-2. Для АИС с нелинейной градуировочной характеристикой используют не менее десяти калибровочных газовых смесей.

Примечание — Калибровочные газы для проверки АИС во всем диапазоне измерений можно подавать непосредственно на вход газоанализатора, поскольку градуировочная характеристика зависит только от используемого газоанализатора.

А.4.2 Определение характеристик АИС с использованием калибровочных газовых смесей

А.4.2.1 Общие положения

Проверку проводят на полностью собранной АИС в лабораторных условиях или «на месте» применения с установленной в трубе линией отбора проб.

Для экстракционных АИС нулевой газ (А.3.1) и калибровочный газ (А.3.2) подают непосредственно в линию отбора проб как можно ближе к зонду для отбора проб под давлением, при котором поток пробы проходит через газоанализатор (см. А.4.1.3).

Если входной блок линии отбора проб установлен в трубе, принимают меры по предотвращению его загрязнения газами из трубы:

a) удаляя зонд для отбора проб из трубы и помещая его в среду калибровочного газа или

b) установив небольшую герметичную камеру в трубе вокруг зонда для отбора проб, заполнив ее калибровочным газом.

Для испытаний неэкстракционных маршрутных и точечных датчиков необходимо специальное испытательное оборудование для измерений с использованием испытательных газов. Испытательное оборудование должно включать в себя механические компоненты для ввода испытательных газов в трубку (или кювету) при требуемых давлении и температуре.

Требуется большая оптическая кювета с окнами, прозрачными для излучения в области длин волн, используемых для анализа. Кювета должна иметь диаметр, согласованный с шириной пучка газоанализатора, и достаточную длину для моделирования максимального содержания компонентов калибровочных газов.

Для точечных датчиков могут быть применены газы из баллонов таким же образом, как и для экстракционных систем. При этом может использоваться насадка на зонд с соответствующими газовыми линиями. Полностью собранное устройство размещают внутри обогревающей рубашки. Необходимые комплектующие предоставляет изготовитель АИС.

где — среднее значение показаний при введении нулевого газа;

— стандартное отклонение показаний при введении нулевого газа.

А.4.2.3 Оценка влияния мешающих веществ

На вход АИС в соответствии с А.4.2.1 подают испытательный газ, не содержащий определяемого компонента. Испытательный газ должен содержать равномерно перемешенную смесь с известным содержанием влияющего газа , соответствующим ожидаемым значениям. Записывают результат измерения , выраженный в единицах объемной доли, и массовую концентрацию мешающего газа. Измерения следует проводить при нулевом содержании мешающего газа в испытательном газе и при содержании, соответствующем 90% верхнего предела диапазона измерений.

Мешающие газы, такие как , , CO, , и , не должны оказывать влияния более 4% диапазона измерений при определении содержания CO, и (см. таблицу А.1).

Если зависимость результата измерений от массовой концентрации мешающего вещества линейна, то эффект влияния этого вещества может быть задан как . Если зависимость результата измерений от массовой концентрации мешающего вещества нелинейна, то эффект влияния этого вещества от массовой концентрации определяют для нескольких различных значений .

Для установления максимально возможного суммарного влияния нескольких мешающих веществ определяют эффект влияния каждого мешающего вещества отдельно, а также общий эффект влияния смеси всех мешающих веществ.

Эффект влияния для типичной смеси мешающих веществ вычисляют по полученным эффектам индивидуальных мешающих веществ по формуле

где — массовая концентрация мешающего вещества в смеси;

— верхнее значение диапазона измерений массовой концентрации;

— число мешающих веществ.

Сравнивают вычисленное значение с результатом измерения массовой концентрации смеси мешающих веществ. Если эти значения различаются не более чем на 20%, то эффектом комбинирования пренебрегают и вычисляют эффекты влияния для других смесей этого же состава.

Примечание — Значение, приведенное в таблице А.1, представляет собой суммарный эффект влияния, обусловленного максимальным содержанием мешающих веществ в анализируемой пробе.

Таблица А.1 — Основные характеристики АИС для определения содержания монооксида углерода, диоксида углерода и кислорода

Источник