Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11966:2017 về Phương pháp thử tại chỗ cho hệ thống phin lọc hiệu suất cao

• Số hiệu: TCVN11966:2017
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2017

1  Bồn chứa	9  Bình phân tách
2  Đầu bình phun	10  Vành tiết lưu lối khí vào
3  Ống cung cấp không khí	11  Vòi tách
4  Ống hút dung dịch	12  Bình bắt nhỏ giọt
5  Vách ngăn nhỏ giọt thô	13  Phin lọc
6  Lối thoát ra của sol khí lỏng	14  Vành tiết lưu xả khí
7  Áp kế	15  Đầu ra cuối cùng của sol khí
8  Van kim	16  Bộ pha loãng bằng không khí khô

Hình C.1 - Thiết bị tạo sol khí Uranine

Kích thước tính bằng milimét

CHÚ DẪN

1  Mặt cắt A-A

2  Mặt cắt B-B

^a  Các lỗ 16 có đường kính 1,6 mm

Hình C.2 - Đầu máy phun

Các lỗ thẳng đứng (Ø 1,6) dẫn chính xác vào trục các lỗ nằm ngang (Ø 1,6). Cần thực hiện làm sạch cẩn thận.

...

...

...

- Đường kính trung bình khối lượng phải nằm trong khoảng từ 0,12 μm đến 0,18 μm (bao gồm cả độ không đảm bảo đo);

- Độ lệch chuẩn hình học phải thấp hơn 2;

- Lưu lượng vòi phun kiểu xịt phải là 1,8 m^3.h^-1 (với độ không đảm bảo 10 %).

Hơn nữa, thiết bị tạo sol khí nên có tốc độ rò rỉ không khí thấp hơn 0,01 mg.h^-1.

Các tiêu chí về sự phù hợp của thiết bị tạo sol khí phải được kiểm tra xác nhận ít hơn một năm trước khi thực hiện các phép thử.

C.3.2  Sơ đồ thử nghiệm và thiết bị lấy mẫu

Sơ đồ thử nghiệm được trình bày trong Hình C.3.

CHÚ DẪN

...

...

...

6  Quạt

2  Điểm phun sol khí thử

7  Phần tử lọc để thử nghiệm

3  Thiết bị trộn, để đồng nhất

8  Phin lọc lấy mẫu ở sau

4  Phin lọc lấy mẫu ở trước

8a  Phin lọc kiểm soát tùy chọn

5  Bơm

9  Máy đo thể tích

...

...

...

Khuyến nghị thực hiện các dự phòng về sự đồng nhất như thiết bị trộn (ví dụ như màn hình tròn có đường kính bằng một nửa đường kính của ống dẫn) ngay sau của phin lọc.

Sơ đồ này bao gồm cả đầu lấy mẫu trước phin lọc hoạt động với đường kính 15 mm nối với hai giá đỡ phin lọc lắp nối tiếp, giá đỡ đầu tiên chứa phin lọc mẫu đầu vào (4), giá đỡ thứ hai chứa phin lọc kiểm soát (8a) (tùy chọn). Phép đo thể tích mẫu (9) (ví dụ, đồng hồ đo khí) và thiết bị để cung cấp không khí (5) (ví dụ, bơm hoặc bơm phun) hoàn thành sơ đồ. Việc tạo ra sol khí mịn là không cần trong phép thử này để đạt tới các điều kiện đẳng tốc.

Sử dụng đầu vào phin lọc mẫu để kiểm soát chất lượng của phép thử sol khí: hiệu quả của đầu vào phin lọc, được suy ra từ việc so sánh lượng sol khí của Uranine thu được trong đó và lượng sol khí mà việc kiểm soát của phin lọc nhận được theo bản chất phụ thuộc vào sự phân bố kích thước của sol khí thử nghiệm. Vì vậy, có thể phát hiện ra lỗi của thiết bị tạo sol khí.

Sơ đồ lấy mẫu sau phin lọc bao gồm cả phin lọc đơn lẻ được gọi là “sau phin lọc mẫu”.

Định vị đường lấy mẫu phun sol khí trước phin lọc theo cách đủ xa từ đường lấy mẫu sau phin lọc và từ phin lọc là quan trọng để đạt được mẫu đại diện/đồng nhất. Sự đầy đủ của

a) Khoảng cách giữa mẫu lấy ở trước phin lọc và phin lọc, và

b) Khoảng cách giữa mẫu lấy sau phin lọc và phin lọc phải được chứng minh có liên quan đến mục tiêu về độ đồng nhất đáng kể ở các điểm lấy mẫu.

Nhiệt độ phòng nơi mà sơ đồ thử nghiệm và thiết bị lấy mẫu được định vị phải thấp hơn 50 °C.

CHÚ THÍCH: Trong ống dẫn thẳng có khoảng cách bằng 30 lần đường kính ống, độ không đảm bảo bị giảm xuống thấp hơn từ 10 % xuống 20 %.

...

...

...

Sử dụng quang kế đã trang bị bằng các phép đo huỳnh quang dạng lỏng. Phép đo này cho độ nhạy của các phin lọc chọn lọc 10^-11 g.cm^-3 qua các bước sóng quang thích hợp của bộ kích thích bức xạ và huỳnh quang. Sự huỳnh quang bị gây ra bởi bức xạ kích thích Uranine lớn nhất có bước sóng gần với 490 nm và phổ huỳnh quang cho thấy cường độ cực đại gần với 520 nm.

Phải sử dụng nguồn sáng, như đèn sạc điện (ví dụ nạp đầy xenon). Bức xạ 490 nm đã được lựa chọn qua phin lọc nhiễu sơ cấp. Huỳnh quang của các dung dịch được đo thông qua phin lọc thứ cấp là bước sóng bức xạ 520 nm. Trong thực tế, chênh lệch giữa các bước sóng bức xạ được lọc bởi các phin lọc sơ cấp và thứ cấp bị tăng lên, do dải sóng của chúng, để tránh sự chồng chéo của các khoảng truyền của sự truyền dẫn mà có thể gây ra "tiếng ồn nền" quan trọng.

C.4  Phương pháp vận hành

C.4.1  Yêu cầu chung

Độ ẩm tương đối của không khí không nên quá 80 % RH trong tất cả các phần của sơ đồ thử nghiệm ở trước phin lọc kiểm soát. Nhiệt độ không khí phải thấp hơn 50 °C.

Không khí pha loãng phải có độ ẩm tương đối nhỏ hơn hoặc bằng 15 % độ ẩm được tính ở nhiệt độ thấp nhất của sơ đồ trước phin lọc kiểm soát.

C.4.2  Thiết bị tạo sol khí thử nghiệm

Dung dịch nước chứa Uranine 1 % phải được chuẩn bị bằng cách hòa tan 10 g Uranine nguyên chất (natri floresxein C₂₀H₁₀O₅Na₂, tinh khiết 99,8 %) vào một lít nước cất. Đổ đầy vào thiết bị phun. Thể tích của dung dịch đã yêu cầu phụ thuộc vào thời gian tạo sol khí đã đặt lịch. Dung dịch phải được làm mới lại hoàn toàn sau khi tiêu thụ một phần ba thể tích ban đầu của nó.

CHÚ THÍCH: Để biết thông tin, sự tiêu thụ của thiết bị phun là khoảng 50 cm^3/h ít hơn dung dịch thu được từ các giọt trên thành bình chứa và thiết bị chắn. Tuy nhiên, do sự bay hơi nên có sự tăng nồng độ trong quá trình vận hành. Ước tính rằng tăng 3 % đường kính không ảnh hưởng đến hiệu suất của phin lọc; điều này cho phép làm giàu dung dịch lên 10 %. Thường không vượt quá mức làm giàu như vậy với thiết bị chứa có tiết diện 90 cm^2 đã thực hiện theo Hình C.1 cho sự tiêu thụ từ 30 % đến 35 % thể tích ban đầu của dung dịch. Vì vậy, với thể tích ban đầu 500 cm^3, việc tạo ra sol khí phù hợp có thể thu được trong ba giờ, sau đó dung dịch phải được làm mới lại hoàn toàn.

...

...

...

Các hợp phần khác nhau của thiết bị lấy mẫu phải được đặt liên tiếp theo hướng di chuyển của không khí theo thứ tự đã liệt kê trong Hình C.3. Thiết bị đo áp suất phải được nối ngoài mức đo thể tích mẫu điều chỉnh. Chỉ thị của thiết bị đo này cho phép việc tính toán thể tích không khí đã lấy mẫu. Nếu sử dụng bơm, vị trí của thiết bị đo nên ngược với thiết bị đo, theo Hình C.3. Điều này tránh việc hiệu chính áp suất nhưng có thể cần phải đưa vào sự hiệu chính nhiệt độ nếu quá trình khởi động của bơm là quan trọng.

Sol khí phải được đặt tại chỗ phun. Pha loãng không khí khô phải được thực hiện bằng cách nối hệ thống gia nhiệt với lối ra của thiết bị tách. Việc tạo sol khí phải được thực hiện thông qua việc chấp nhận bình phun mạch khí nén với áp suất hiệu dụng khoảng 2 bar abs và lưu lượng pha loãng không khí ít nhất 9 m^3.h^-1.

Sơ đồ phải được đưa vào trong quá trình vận hành trong khoảng thời gian lấy mẫu t, tính theo Công thức (C.1):

  (C.1)

Trong đó:

a  là khối lượng Uranine cần thiết trong việc lấy mẫu sau phin lọc (tính theo g);

Q  là lưu lượng của phin lọc thử nghiệm (m^3.h^-1);

E  là hệ số khử nhiễm bẩn giả định của phin lọc để thử nghiệm (-);

G  là lưu lượng khối lượng của sol khí (tính theo g), được dự kiến khoảng 20 mg.h^-1.

...

...

...

Khối lượng uranine (a) cần thiết trong việc lấy mẫu ở sau phin lọc phụ thuộc vào độ nhạy của phép đo huỳnh quang, mà phép đo này phụ thuộc chủ yếu vào độ ồn nền của phin lọc lấy mẫu đó.

Khuyến nghị a ≥ 5 x độ nhạy của phép đo huỳnh quang.

VÍ DỤ: Ví dụ về tiếng ồn nền của phin lọc lấy mẫu từ 5,10^-11 g/cm^3 Uranine, trọng lượng đo được nhỏ nhất của Uranine có thể được ấn định như trọng lượng đo mà gấp đôi giá trị khuyến khích này. Nếu phin lọc lấy mẫu có đường kính 50 mm, chúng chỉ có thể được xử lý với 10 cm^3 nước. Trọng lượng (a) bằng 5.10^-10 g. Trong trường hợp này, giả sử P = 3 m^3.h^-1, Q = 1 000 m^3.h^-1, E = 2 000, G = 20 mg.h^-1, thời gian lấy mẫu sẽ là 1 min.

C.4.3  Xử lý mẫu

Phin lọc mẫu và phin lọc đối chứng phải được xử lý bằng cách rửa với nước cất chứa dexi chuẩn độ amoniac 5 %. Nên pha loãng dung dịch nước rửa từ mẫu trước phin lọc do mẫu sẽ chứa lượng Uranine tương đối lớn hơn nhiều.

Ngược lại, phin lọc kiểm soát và phin lọc lấy mẫu ở sau phải được rửa sạch với lượng nước nhỏ nhất (ví dụ: 10 cm^3 cho phin lọc có đường kính 50 mm). Các dung dịch rửa phải được chuẩn độ bằng huỳnh quang kế.

C.5  Kết quả

Các kết quả được biểu thị bằng sử dụng hệ số khử nhiễm bẩn đã nêu trong Công thức (2):

  (2)

...

...

...

Cr và Vr  là nồng độ (tính theo g/L) và thể tích (tính theo L) của dung dịch rửa phin lọc lấy mẫu ở trước;

Ca và Va  là nồng độ (tính theo g/L) và thể tích (tính theo L) của dung dịch rửa phin lọc kiểm soát;

Cb và Vb  là nồng độ (tính theo g/L) và khối lượng (tính theo L) của dung dịch rửa phin lọc lấy mẫu ở sau;

Qa  là thể tích không khí lấy mẫu ở trước (tính theo m^3);

Qb  là thể tích của thể tích không khí được lấy mẫu ở sau (tính theo m^3) được lấy trong điều kiện nhiệt độ và áp suất giống nhau.

C.6  Ghi số liệu

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm tất cả các kết quả được biểu thị trong C.4 và C.5 và cũng như các kết quả của các phép thử sau đây:

- Đặc tính tính năng của phin lọc kiểm soát;

- Lưu lượng qua phin lọc kiểm soát;

...

...

...

- Đặc tính tính năng của huỳnh quang kế.

Báo cáo thử cũng phải chỉ thị các chi tiết vận hành không được cung cấp trong tiêu chuẩn và mọi sự cố mà có thể có ảnh hưởng đến các kết quả này.

Phụ lục D

(Tham khảo)

Phương pháp thử nghiệm rò rỉ

Có thể cần một số phép thử bổ sung để đánh giá sự phát hiện và phép đo về rò rỉ sol khí.

Những phép thử này có thể được thực hiện để giúp xác nhận giá trị:

- Rằng các phin lọc đã được lắp đặt chính xác, và

...

...

...

Những phép thử này có thể hỗ trợ định vị của các khuyết điểm (lỗ nhỏ và các thiệt hại khác tới vật liệu lọc và chất làm kín khung) và các rò rỉ (rò rỉ qua ống tránh trong khung lọc và đệm kín, rò rỉ trong khung của cụm phin lọc). Các phép thử phát hiện rò rỉ này không cung cấp số liệu về hiệu suất tổng thể của hệ thống.

Phép thử được thực hiện bằng cách đưa vào sol khí kiểm chứng trước phin lọc và phân tích sau phin lọc và khung hỗ trợ, hoặc lấy mẫu trong ống dẫn ở sau. Trong trường hợp thứ hai, sol khí kiểm chứng cần chứa phần ít nhất của các hạt lớn hơn mà các hạt này thông bị loại bỏ hoàn toàn bằng các phin lọc hoàn chỉnh.

Phép thử lưu lượng giảm: độ nhạy của phép thử trong phát hiện các rò rỉ có thể được tăng lên bằng cách giảm dòng không khí qua hệ thống tới phần lưu lượng bình thường. Phần lưu lượng qua rò rỉ có thể dễ phát hiện hơn trong các điều kiện này. Trong một số trường hợp, vì lý do vận hành, có thể không thể bố trí phép thử này.

Phép thử sợi dầu: Trong một số trường hợp, ví dụ trong hệ thống có lắp hộp chứa không khí, rò rỉ qua đường ống tránh có thể được phát hiện bằng mắt do sự thích hợp với kỹ thuật được sử dụng trong phép thử sợi dầu.

Việc lựa chọn các hạt sol khí cũng nên xem xét giới hạn của các hiệu ứng lắng đọng tạo ra do các hạt lớn. Loại sol khí kiểm chứng bao gồm các hạt nhỏ hơn 1 μm (cũng như trong một số trường hợp phần các hạt lên đến 1 μm) là hữu ích cho thử nghiệm rò rỉ.

Các yêu cầu về sức khỏe và an toàn liên quan phải được quan sát, đặc biệt liên quan đến những ảnh hưởng độc hại tiềm ẩn của các hạt được sử dụng cho các phép thử.

Phụ lục E

(Tham khảo)

...

...

...

Phụ lục E đưa ra hướng dẫn lấy mẫu đại diện.

Bảng E.1 đưa ra hướng dẫn cho việc lấy mẫu đồng nhất theo lý thuyết (ví dụ như trong các phòng thử nghiệm), phần thứ hai của Phụ lục E đưa ra các chỉ thị về cách lấy mẫu như thế nào trong các nhà máy công nghiệp. TCVN 7944 (ISO 2889) cũng cung cấp các yêu cầu chi tiết để lấy mẫu đại diện.

Bảng E - Hướng dẫn lấy mẫu sau phin lọc theo lý thuyết (độ dài ống trộn)

Độ dài ống trộn trong các đường kính ống dẫn ở sau phin lọc (D)

Số lượng các vị trí lấy mẫu

Các yêu cầu lấy mẫu sau phin lọc

> 30 D

1

Một mẫu được hút ra từ trung tâm của ống dẫn

...

...

...

4

Một mẫu được hút ra từ trung tâm của bốn diện tích bằng nhau

> 15 D ≤ 20 D

9

Một mẫu được hút ra từ trung tâm của chín diện tích bằng nhau

> 10 D ≤ 15 D

16

Một mẫu được hút ra từ trung tâm của 16 diện tích bằng nhau

> 5 D ≤ 10 D

...

...

...

200 200

Các mẫu được lấy từ mỗi 200 mm trong cả hai hướng, với các mẫu cạnh biên 100 mm từ thành ống

> 3 ≤ 5 D

h x w

150 150

Các mẫu được lấy từ mỗi 150 mm trong cả hai hướng, với các mẫu cạnh biên 75 mm từ thành ống

> 1 D ≤ 3 D

h x w

100 100

...

...

...

< 10 D

h x w

50 50

Các mẫu được lấy từ mỗi 50 mm trong cả hai hướng, với các mẫu cạnh biên 25 mm từ thành ống

Đầu đo lấy mẫu nhiều lỗ tiết lưu (MOSP) được lắp đặt trong ống dẫn sau phin lọc

-

Mẫu đơn lẻ có thể được hút ra từ MOSP miễn sao mẫu tuân thủ các yêu cầu theo bảng ở trên và số liệu trước đó đã chỉ ra rằng mẫu đang được vận hành đúng

Đầu đo lấy mẫu nhiều lỗ tiết lưu được lắp dặt trong khung thang

-

...

...

...

Đầu đo lấy mẫu nhiều lỗ tiết lưu được lắp đặt trong ống dẫn tròn D/S của phin lọc tròn

-

Mẫu được hút ra từ MOSP như vậy nên chỉ được sử dụng để nhận dạng định lượng phần tử lọc hiệu quả

Ở sau quạt (D n/a)

1

Một mẫu được hút ra từ trung tâm của ống dẫn tại khoảng cách vừa đủ từ quạt đến đường tuyến tính lưu lượng lớn nhất

Khoảng thời gian của phép thử phải đáp ứng các yêu cầu hướng dẫn trong bảng trên để tối giảm thiểu độ không đảm bảo, tối ưu chi phí, ngăn ngừa sự bão hòa của thiết bị phát hiện và giảm thiểu sol khí kiểm chứng đối với các phin lọc.

Đối với các nhà máy công nghiệp yêu cầu đánh giá khách quan về các địa điểm lấy mẫu, ngoài các yêu cầu của TCVN 7944 (ISO 2889), có thể xem xét các hướng dẫn sau: hình dạng ống dẫn và dòng không khí bên trong cần được hiểu là đầy đủ (nghĩa là cần phải đánh giá hỗn hợp đồng nhất).

Khoảng cách lớn hơn 30 lần tạo ra độ không đảm bảo thấp (thấp hơn 20 %) bằng chứng là dòng không khí đã trộn đều trong các đường dẫn thẳng. Thông thường, trong bằng chứng này dòng không khí đã trộn đều (không có các phần tử làm xáo trộn dòng ở trước và sau), các địa điểm lấy mẫu tại ở sau các đường kính thủy lực 10 dòng chảy rối tạo ra các độ không đảm bảo đồng nhất (lên đến 50 % so với trung tâm của ống dẫn). Một số đoạn dị thường (cút nối, van gió, ống nối chữ T, bộ gia nhiệt, bộ làm mát, v.v..) có thể cho phép giảm khoảng cách trộn thích hợp để đạt được sự đồng nhất mong muốn và sau đó sẽ dẫn đến các độ không đảm bảo thấp hơn. Nhìn chung, nó đã được thể hiện bằng một số ví dụ trong bố trí công nghiệp, có thể đạt được độ đồng nhất tương đối hợp lý với các khoảng cách quanh đường kính 10 nhờ các phần tử gây nhiễu như bộ giảm chấn, cút nối, cút nối chữ T v.v..

...

...

...

Ngoài việc lấy mẫu đại diện theo phương pháp vật lý học, có những xem xét khác trong việc định vị các đầu đo lấy mẫu và thiết bị liên quan. Địa điểm cần được truy cập dễ dàng và an toàn, không gây khó khăn cho các hoạt động bảo dưỡng và duy trì mẫu và phải có khả năng phân tích phù hợp hoặc thiết bị lấy mẫu không làm tổn hại đến chất lượng của mẫu. Các trường bức xạ cao trong điều kiện sau tai nạn có thể gây ra vấn đề về an toàn cho người làm việc tại địa điểm lấy mẫu. Nhiệt độ hay độ ẩm cao cũng có thể là vấn đề trong một số trường hợp. Một trong những tình huống này có thể cần các đường ống vận chuyển dài hơn bình thường cho hệ thống lắp đặt phù hợp với thiết bị phân tích và lấy mẫu.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 10780, Stationary source emissions - Measurement of velocity and volume flowrate of gas streams in ducts

[2] ICRP 103, The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection

[3] TCVN 11487-2 (ISO 29463-2), Phin lọc hiệu suất cao và vật liệu lọc để loại bỏ hạt trong không khí - Phần 2: Tạo sol khí, thiết bị đo và thống kê đếm hạt

[4] ISO 29464:2011, Cleaning equipment for air and other gases - Terminology

[5] IAEA SSR-2/1: Safety of Nuclear Power Plants: Design

[6] JACA n# 23: guide on in-situ testing of HEPA filter systems in Nuclear fuel facilities (1990)

...

...

...

[8] Air cleaning handbook, CA Burchsted USA EC 1969

[9] Comparison of single-point injections in pipe flow, Journal of the Hydraulics Division, pp. 731-745, GER, A.M., HOLLEY, E.R., (1976)

[10] A study of diffusion in turbulent pipe flow, Journal of Basic Engineering, American Society of mechanical Engineers, Paper 66-FE-A EVANS, G.V., (1968)

[11] Etude expérimentale et modélisation de la longueur de bon mélange - Application à la représentativité des points de prélèvement en conduit. Thèse de doctorat de l'université d’Aix- Marseille, 2014 ALENGRY, J.,