Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9238:2012 Phát thải nguồn tĩnh - Xác định lưu lượng thể tích dòng khí

• Số hiệu: TCVN9238:2012
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2012

Các đặc tính tính năng	Giá trị bằng số	Các phương pháp thử xem ở Phụ lục A
Độ lệch chuẩn, sA	≤ 5 %^a	A.4
Sai số hệ thống	≤ 3 %^b	A.5
CHÚ THÍCH 1: Bảng B.1 trong Phụ lục B cho các đặc tính tính năng phụ mà có thể dùng như là hướng dẫn để tạo thuận lợi cho việc thỏa mãn các quy định tính năng cho trong Bảng 1. CHÚ THÍCH 2: Khi được hiệu chỉnh cho các sai số hệ thống đã biết, đầu ra của AMS được giả thiết là nằm ở giữa khoảng có chứa giá trị thực của lưu lượng thể tích với 95% mức không đảm bảo thống kê. Sự chênh lệch hoặc giữa giới hạn trên hoặc giới hạn dưới của khoảng này với giá trị được hiệu chỉnh của AMS được gọi là độ không đảm bảo trong phép đo.
^a Được tính như là giá trị tuyệt đối (100%)(s­A) được chia cho phạm vi toàn thang đo của AMS. ^b Được tính như là giá trị tuyệt đối (100%)(chênh lệch trung bình) được chia cho phạm vi toàn thang đo của AMS.

6 Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm cần bao gồm thông tin sau đây:

a) Tham chiếu đến tiêu chuẩn này;

b) Phân định đầy đủ tất cả các điều kiện lấy mẫu và đo;

..........

PHỤ LỤC A

(tham khảo)

Xác định các đặc tính tính năng chính

...

...

...

Phụ lục A mô tả phương pháp xác định các đặc tính tính năng chính của hệ thống đo tự động (AMS). Thời gian đáp ứng có thể được xác định trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, độ lệch chuẩn được xác định như là hàm số của các điều kiện của quá trình sau khi AMS được lắp đặt trong ống dẫn khí tại nhà máy. Độ lệch chuẩn được xác định bằng cách so sánh lưu lượng thể tích tính được (được dự đoán) bằng AMS với lưu lượng thể tích đo được thực tế trong ống dẫn khí trong cùng một quãng thời gian bằng phương pháp so sánh. Dữ liệu thu được dùng để xác định các đặc tính tính năng xác định ra trong Bảng 1.

Các đặc tính tính năng chính được thiết lập sau khi lắp đặt AMS cần được thẩm định lại theo tình huống thay đổi trong vận hành nhà máy mà có thể làm ảnh hưởng đến tính năng của AMS.

Trừ khi có các chỉ định khác trong Phụ lục này, các giá trị tính bằng số của các đặc tính tính năng đối với các hệ thống đo dòng tự động cần được xác định cho AMS hoàn chỉnh, kể cả thiết bị được yêu cầu để lấy mẫu, phân tích, đo và đưa ra liên tục số liệu ghi lại lâu dài của lưu lượng thể tích dòng.

AMS cần đưa ra quy trình (quy trình thủ công được chấp nhận) để lập và kiểm tra độ chính xác của hiệu chuẩn AMS được lắp đặt trên toàn phạm vi khoảng đo của chúng. Quy trình này cần mở rộng từ cảm biến đo dòng trở đi và kể cả hệ thống thu nhận dữ liệu. Quy trình cần để cho AMS cứ mỗi 24 giờ được kiểm tra một lần tại hai mức: (1) giữa 0% và 20% giá trị thang đo, và (2) giữa 60% và 80% giá trị thang đó. Nhà chế tạo AMS cũng cần cung cấp một danh mục bằng văn bản về các bộ phận cấu thành của AMS mà không được kiểm tra bằng quy trình hiệu chuẩn.

A.2 Lựa chọn và lắp đặt AMS

A.2.1 Xem xét tổng thể

Sự lựa chọn AMS, vị trí AMS sẽ được lắp đặt và vị trí nơi các mẫu của phép thử so sánh sẽ được xác định là các hoạt động liên quan lẫn nhau. Trước khi quyết định mua AMS nào, loại phải điều khiển được toàn bộ đặc trưng của dòng trong ống dẫn khí tại các vị trí dự kiến. Tất cả các hệ thống đo dòng liên tục đo tốc độ chỉ trong một phần nhỏ của ống dẫn và sử dụng giá trị đó cùng với kích thước của ống dẫn để có được một ước lượng về lưu lượng thể tích toàn bộ trong ống dẫn khí. Do đó, điều quan trọng để lựa chọn AMS nào sẽ cho phép đo tốc độ dòng đại diện cho toàn bộ lưu lượng thể tích của ống dẫn khí. Một điều quan trọng nữa là lựa chọn một vị trí trong ống dẫn khí mà tại đó phương pháp so sánh sẽ xác định chính xác tổng thể dòng và toàn bộ lưu lượng cho ống dẫn khí.

AMS cần được lắp đặt tại một nơi trong ống dẫn khí mà vừa dễ tiếp cận được và vừa giảm thiểu được các ảnh hưởng của sự ngưng tụ, bao bọc, ăn mòn, làm nghẹt và các điều kiện khác có thể tác động bất lợi cho tính năng của AMS. Như đã thảo luận tại Điều 4 của tiêu chuẩn này, nguyên lý vận hành và các bộ phận của một AMS ảnh hưởng đến mức độ mà AMS duy trì độ chính xác ở các điều kiện không lý tưởng và lưu lượng dòng thấp, cả khi AMS chịu dòng khí chứa các giọt nước nhỏ, nồng độ bụi cao, có sự phân tầng trong nhiệt độ hoặc trong dòng khí, các khí ăn mòn, thâm nhập không khí, v.v…

Sự phân tầng có thể tồn tại trong một ống dẫn khí khi không có dòng cuộn xoáy. Sự phân tầng có thể do không khí lọt vào trong ống khói vì không hoàn toàn kín, sự kết hợp của hai hay nhiều hơn các dòng khí của quá trình, chênh lệch nhiệt độ, v.v…Sự phân tầng có thể thay đổi như một hàm số của các điều kiện của quá trình. Vì thải lượng của quá trình hoặc các điều kiện khác thay đổi, toàn bộ tốc độ dòng khí có thể thay đổi tùy theo hoặc rất mạnh.

...

...

...

A.2.2 Xác định tính khả dĩ chấp nhận được của các vị trí lắp đặt dự kiến và thử nghiệm so sánh

Xác định lưu lượng thể tích tại từng vị trí của ống dẫn khí sử dụng ISO 10780 hoặc TCVN 5977 (ISO 9096). TCVN 5977 (ISO 9096) chính xác hơn ISO 10870 vì tiêu chuẩn này gồm các quy trình để xác định ảnh hưởng của thành phần phân tử, mật độ, nhiệt độ và hàm lượng ẩm của dòng khí. Các quy trình này nêu trong các Điều 5, 8 và 10 của TCVN 5977 (ISO 9096). Tuy nhiên, nếu thành phần dòng khí gần xấp xỉ không khí xung quanh hoặc nếu các thông số này được biết từ các thử nghiệm trước, thì quy trình được đơn giản hóa mô tả trong ISO 10780 là đủ chính xác và có thể được sử dụng để xác định tốc độ dòng và tổng quan dòng. Đặc tính hóa này cần bao trùm toàn phạm vi tốc độ dòng mà AMS gặp phải trong hoạt động thường nhật.

A.2.2.2 Kiểm tra sự hiện hữu của dòng cuộn xoáy

Kiểm tra sự hiện hữu của dòng cuộn xoáy như mô tả trong Phụ lục C của ISO 10780:1994.

Dòng cuộn xoáy tồn tại nếu góc xoáy lệch hơn ±10^o so với hướng tại chỗ của dòng song song với trục của ống dẫn ở bất cứ điểm nào trong mặt phẳng của phép đo. Nếu xuất hiện các điều kiện của dòng cuộn xoáy hoặc các điều kiện của khí hoặc dòng không mong muốn khác, hoặc vị trí thay thế cần được chọn hoặc mô hình dòng cần được chỉnh thẳng bằng cách lắp các vật cản hoặc các thiết bị chỉnh thẳng dòng khác. Phụ lục D của ISO 10870:1994 mô tả phương pháp để chỉnh thẳng dòng cuộn xoáy.

A.2.2.3 Kiểm tra sự hiện hữu của dòng bị phân tầng

Kiểm tra sự hiện hữu của dòng bị phân tầng như sau đây:

Sử dụng một ống Pitot hoặc thiết bị đo dòng khác ngang qua ống dẫn khí sao cho để thu được các phép đo dòng tại các điểm lấy mẫu như ISO 10870 quy định. Khi tiến hành kiểm tra sự phân tầng, cần một phép lấy mẫu liên tục tại một điểm riêng lẻ trong toàn bộ quãng thời gian lấy mẫu. Dữ liệu thu được có thể được dùng để xác định nếu tốc độ thay đổi như là một hàm số của thời gian cũng như không gian. Nếu vận tốc thay đổi tại điểm này trong suốt quãng thời gian lấy mẫu, thì dữ liệu thu được ngang qua ống dẫn sẽ khó để diễn giải.

Tính toán sự có mặt của sự phân tầng tại từng điểm lấy mẫu như sau:

...

...

...

Trong đó:

v_i          là tốc độ tại điểm i;

v_av        là trung bình của tất cả các phép đo tốc độ.

Dòng trong mặt phẳng lấy mẫu bị phân tầng nếu % sự phân tầng tại bất cứ một điểm nào là lớn hơn 10% như được tính ở trên.

A.2.3 Lựa chọn các vị trí lắp đặt và lấy mẫu phép thử so sánh.

Dựa trên thử nghiệm tốc độ dòng trên đây và thông tin cho trong A.2.1 của tiêu chuẩn này, chọn AMS thích hợp nhất, vị trí ống khói trong đó AMS được lắp đặt và vị trí ống khói trong đó các mẫu của phép thử so sánh sẽ được lấy.

A.3 Lắp đặt và hiệu chuẩn AMS

Lắp và hiệu chuẩn AMS phù hợp theo các hướng dẫn của nhà chế tạo. Lập phạm vi thang đo của AMS tại 120 % giá trị dòng cao nhất mà AMS sẽ chạm phải trong ống dẫn khí.

A.4 Xác định độ lệch chuẩn, s­_A

...

...

...

Độ lệch chuẩn cần thể hiện ít nhất mười phép đo so sánh tại mỗi mức vận hành. Các phép đo này có thể được thực hiện tại bất cứ quãng thời gian nào ít nhất một giờ ngoài giai đoạn bảy ngày của quá trình vận hành tự động. Nói một cách lý tưởng, những phép đo này cần được thực hiện trong suốt giai đoạn bảy ngày và mỗi phép đo gồm ít nhất một giai đoạn thời gian 30 phút.

So sánh kết quả của AMS với kết quả thu được bằng sử dụng phương pháp so sánh. Số đọc lưu lượng thể tích của AMS tương ứng theo quãng thời gian trong đó từng phép đo so sánh (phương pháp chuẩn) đã được thực hiện, có thể thu được bằng phép tích phân liên tục của tín hiệu hệ thống đo qua suốt quãng thời gian thử.

Sử dụng công thức sau đây để tính độ lệch chuẩn, s­_A, của AMS tại từng mức vận hành:

s­_A =

Giá trị của s_D, tính bằng mét khối trên giây, được cho theo công thức sau:

s_D =

Trong đó:

s_A là độ lệch chuẩn của AMS được thử nghiệm (được xác định trong 3.6), tính bằng mét khối trên giây;

s_C là độ lệch chuẩn của phương pháp so sánh, tính bằng mét khối trên giây;

...

...

...

z_i = x_i - y_i là chênh lệch trong các cặp giá trị đo được, tính bằng mét khối trên giây;

x_i là lưu lượng thể tích của khí được xác định bằng phương pháp so sánh chuẩn, tính bằng mét khối trên giây;

y_i là lưu lượng thể tích của khí được xác định bằng AMS được thử nghiệm, tính bằng mét khối trên giây;

n là số phép xác định ở mỗi mức vận hành của nhà máy.

Nếu AMS được lắp đặt trong một vị trí không thỏa mãn những tiêu chí này, nhưng vẫn đạt được các quy định tính năng của tiêu chuẩn này, thì vị trí đó có thể được chấp nhận, số liệu ghi lâu dài cần chú thích rằng AMS được lắp đặt ở một vị trí không thỏa mãn tất cả các quy định của tiêu chuẩn này.

A.5 Xác định độ lệch chuẩn của phương pháp so sánh

Nếu ISO 10780 hoặc TCVN 5977 (ISO 9096) được sử dụng như là phương pháp so sánh, thì độ lệch chuẩn, s­_A cho một phép xác định lưu lượng thể tích hoàn chỉnh có thể được coi là 3%. Tuy nhiên để có độ chính xác cao nhất trong xác định s­_A, cần phải xác định độ lệch chuẩn của phương pháp so sánh tại vị trí thử nghiệm so sánh được thực hiện, bằng cách sử dụng hai ống Pitot giống hệt nhau và đo đồng thời tốc độ dòng tại cùng các điểm trong ống dẫn khí. Sự so sánh này có thể được thực hiện hoặc là khi thực hiện các phép đo dòng sơ bộ hoặc là khi s­_A đang được xác định.

Các phép đo này cần chứa các tốc độ gặp phải trong xác định s­_A. Ít nhất 9 phép đo so sánh cần được thực hiện tại từng điểm lấy mẫu tốc độ. Các ống Pitot sẽ không gây cản trở lẫn nhau, nếu chúng nằm trong cùng mặt phẳng lấy mẫu và khoảng cách giữa các bên của chúng ít nhất là 3 cm đối với ống Pitot loại S và 5 cm đối với ống Pitot loại L.

Phương pháp khác thực hiện đo tốc độ dòng tại điểm lấy mẫu trước tiên với một ống Pitot rồi sau đó với một ống Pitot khác, và tiếp tục quá trình này cho đến khi ít nhất 9 phép đo tốc độ dòng đã nhận được tại điểm lấy mẫu đó cho từng ống Pitot.

...

...

...

s­_C =

Trong đó:

v_1i, v_2i là tốc độ dòng xác định được tại cùng điểm lấy mẫu do hai ống Pitot giống nhau thực hiện;

n là số các phép đo so sánh tại điểm lấy mẫu đó và ở tốc độ đó.

A.6 Xác định sai số hệ thống

Kiểm tra nếu có sai số hệ thống đáng kể, tính độ chênh lệch trung bình, z, cho từng mức vận hành như sau:

z =

Sai số hệ thống là có mặt nếu:

...

...

...

CHÚ THÍCH: Quy trình trong tiêu chuẩn này là phù hợp để tìm độ không đảm bảo của dữ liệu từ AMS, cũng như độ lệch chuẩn của các giá trị đo được của phương pháp so sánh, s­_C, nhỏ hơn đáng kể so với độ lệch chuẩn của chênh lệch giữa các cặp phép đo thử nghiệm.

PHỤ LỤC B

(tham khảo)

Các đặc tính tính năng phụ

B.1 Phạm vi

Các đặc tính tính năng và các giá trị bằng số trong Bảng B.1 được coi như hướng dẫn để tạo thuận lợi cho việc thỏa mãn các đặc tính tính năng cho trong Bảng 1. Các đặc tính tính năng mô tả trong Bảng B.1 cần phải được nhà chế tạo AMS xác định qua các phép thử của phòng thí nghiệm và các kết quả của các phép thử này được lập thành tài liệu trong chứng chỉ về sự phù hợp kèm theo AMS khi được phân phối cho người sử dụng.

Bảng B.1 - Các đặc tính tính năng phụ

Đặc tính tính năng

...

...

...

Phương pháp thử
(xem Phụ lục B)

Độ tuyến tính

≤ ± 3 % ^a

B.2.1

Trôi điểm "không"

≤ ± 3 % ^a,b

A.5.1

Trôi thang đo

≤ ± 3 % ^a,b

...

...

...

Thời gian đáp ứng

≤ 10 s

^a  Phần trăm của toàn thang đo

^bCần phải thực hiện trong giai đoạn vận hành tự động (giai đoạn vận hành tự động được khuyến nghị tối thiểu là 7 ngày)

B.2 Xác định các đặc tính tính năng phụ

B.2.1 Kiểm tra độ tuyến tính

Nếu AMS đưa ra hoặc dự tính đưa ra phản hồi hiệu chuẩn không tuyến tính, thì xác định đường cong hiệu chuẩn trong ống gió, tại ít nhất 7 điểm thử tốc độ bao trùm hết phạm vi đo của AMS. Đối với phân tích so sánh, tốc độ dòng thực tế trong ống gió cần phải được đo như quy định trong ISO 10780.

Những kết quả từ phương pháp so sánh được so sánh với các kết quả do AMS ghi được đồng thời, và phép hồi quy tuyến tính được thực hiện theo các chênh lệch.

...

...

...

Lắp đặt AMS vào ống dẫn khí và các điểm không và khoảng đo như hướng dẫn của nhà chế tạo. Để AMS vận hành theo chế độ thường nhật trong ít nhất là bằng thời gian tối thiểu do nhà sản xuất quy định trước khi thực hiện bất cứ điều chỉnh nào với lập khoảng đo và lập điểm không.

Sau khi các thao tác lập khoảng đo và lập điểm không được hoàn thành, đo sự thay đổi ở các điểm đã lập làm khoảng đo và lập làm điểm không ít nhất là bảy khoảng thời gian 24 giờ không gối nhau theo hướng dẫn của nhà chế tạo. Nếu cần, các điểm đã lập làm khoảng đo và lập làm điểm không có thể được điều chỉnh trước khi bắt đầu từng phép thử độ trôi 24 giờ. Đến chừng mực có thể, các kiểm tra điểm không và khoảng đo này cần bao quát hết toàn bộ AMS (nghĩa là từ bộ cảm biến cho đến hệ thu nhận dữ liệu).

Xác định sự thay đổi ở các điểm đã lập làm khoảng đo và lập làm điểm không cho từng khoảng thời gian 24 h. Thể hiện từng chênh lệch về khoảng đo của AMS bằng cách chia từng chênh lệch cho khoảng đo và nhân giá trị thu được với 100%. AMS thỏa mãn các quy định về đặc tính tính năng của trôi điểm không và trôi thang đo của tiêu chuẩn này nếu thay đổi ở lập điểm không và lập thang đo là nhỏ hơn hoặc bằng 3% của thang đo lập cho khoảng thời gian 24h.

Nếu tính năng của AMS không thỏa mãn được một hoặc cả hai phép thử trôi này, thì nguyên nhân của sự sai lỗi này cần được xác định và có hành động chỉnh sửa trước khi lặp lại phép thử trôi điểm không và trôi thang đo.

Tiếp tục tiếp hành các kiểm tra thang đo và điểm không 24 giờ tận đến khi bảy phép đo liên tiếp về trôi điểm không và trôi thang đo thỏa mãn các quy định tính năng của tiêu chuẩn này là không được chấp nhận.

B.2.3 Xác định thời gian đáp ứng

Đặt cảm biến tốc độ của AMS vào phần thử của ống gió. Lập một tốc độ dòng giữa 30 m/s và 45 m/s trong ống gió và ghi lại thời điểm bắt đầu. Ghi lại thời gian cần để AMS phản ứng với 90% của tốc độ sau cùng đo được trong ống gió khi được xác định từ một thiết bị dòng chuẩn đã được hiệu chuẩn, ví dụ như một ống Pitot. Lặp lại phép thử nhiều hơn bốn lần và tính trung bình các kết quả. Thời gian đáp ứng là trung bình của năm lần thử.

B.2.4 Xác định giới hạn phát hiện dưới

Giới hạn phát hiện dưới của AMS có thể bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của dòng khí trong ống dẫn khí. Thêm vào đó, giới hạn phát hiện dưới đối với hầu hết AMS là thấp hơn so với giới hạn phát hiện dưới dùng trong ISO 10780 (5 m/s). Vì những lý do đó tiêu chuẩn này không quy định giới hạn phát hiện dưới cho AMS. Nhà chế tạo AMS được kỳ vọng quy định ra giới hạn phát hiện dưới cho AMS. Giới hạn phát hiện dưới này và quy trình dùng để xác định nó cần phải được đưa vào trong hồ sơ kèm theo với AMS.

...

...

...

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Federal Ministry for the Environment. Nature conservation and Nuclear Safety, 1988. Air pollution control manual of continuos emission monitoring. Born, Germany;

[2] Federal Ministry of the Interior, Born, Germany, 1995. Guidelines for suitability testing, installation and maintenance of measuring devices for the determination of the waste gas volume flow used for continuos emission measurements. Cictlar Letter of the Ministry 9.1.1995 GMBI pp. 52-54.

[3] U.S Environment Protection Agency. 1991. Section 3.12 of Part 75, Continuos emission monitoring (Acid rain program - Proposed requirements). Federal Register, Volume 56, pp 63291, 1991.

[4] U.S Environment Protection Agency. 1991. Appendix E of Performance specifications and specification test procedures for monitoring system for effluent stream gas volummetric rate. U.S. Code of Federal Regulations, Title 40. Part 52. Appendix Ε

[5] U.S Environment Protection Agency. 1991. Specifications test procedures for continuos emission rate monitoring system in stationary sources. U.S. Code of Federal Regulations, Title 40. Part 60. Appendix B.