4  Hướng dẫn lựa chọn và các phương pháp có hiệu lực

Có hai sự lựa chọn cho phép đo hàm lượng chát nhiễm bẩn:

a) Lấy mẫu và phân tích tại hiện trường;

b) Lấy mẫu tại hiện trường, phân tích trong phòng thí nghiệm.

Các phương pháp và thiết bị được khuyến nghị trong phạm vi các lựa chọn này được cho trong Bảng 2.

Bảng 2 - Các phương pháp/ thiết bị đo được khuyến nghị

Khí nhiễm bẩn

Thiết bị đo

...

...

...

Cacbon monoxit (CO)

Phổ kế hấp thụ hồng ngoại không tán xạ (NDIR)

Cacbon đioxit (CO₂)

Phổ kế hấp thụ hồng ngoại không tán xạ (NDIR)

Sunfua đioxit (SO₂)

Phổ kế hấp thụ hồng ngoại không tán xạ (NDIR)

Huỳnh quang UV

Hyđrocacbon (HC) (C₁ đến C₅)

Máy dò ion hóa ngọn lửa đốt nóng (HFID)

...

...

...

Máy dò phát quang hóa học (CLD) có bộ chuyển đổi NO₂/NO và theo phương án được đốt nóng (HCLD)

Trên hiện trường

Tất cả các khí được xác định khác

Các ống dò khí (đèn tách song) có thang đổi mầu

5  Kỹ thuật lấy mẫu

5.1  Lấy mẫu khí trong túi

Mẫu khí thử phải được lấy ở điều kiện khí quyển và được thu gom trong một túi lấy mẫu khí thử chuyên dùng được chế tạo phục vụ cho mục đích này. Một mẫu thử không khí nén phải được thu gom trong một túi lấy mẫu khí để ước lượng các giá trị nồng độ chất nhiễm bẩn. Phải thực hiện tất cả các phép đo trên mẫu thử trong các điều kiện áp suất khí quyển.

Sử dụng một túi lấy mẫu khí có thể dùng được trên thị trường (ví dụ, túi làm bằng floethylen propylene) để thu gom một mẫu thử không khí cho phân tích nên được thực hiện theo phương pháp sau.

Túi lấy mẫu khí nén là loại túi thích hợp cho thu gom khí. Cần có các điều kiện của dòng chảy rối trong ống của hệ thống chính để bảo đảm có sự hòa trộn của các khí nhiễm bẩn nhằm đạt được một mẫu thử đại diện của không khí.

...

...

...

Phải mang một túi lấy mẫu khí đã chứa đầy cùng với một túi lấy mẫu khí rỗng chưa qua sử dụng tới phòng thí nghiệm đã thực hiện phép thử tấm chắn.

5.2  Lấy mẫu trực tiếp

Mẫu khí thử phải được lấy ở áp suất của hệ thống khi sử dụng một đầu dò thép không gỉ (xem các Hình 1 và 2). Đầu mút của đầu dò bên ngoài ống không khí nén phải có một van thích hợp với tất cả các điều kiện áp suất của ống không khí nén. Đầu dò không được có các chất nhiễm bẩn ảnh hưởng đến các số đọc.

Về qui trình lấy mẫu, xem Phụ lục C.

5.3  Lấy mẫu trong ống tách song khí

Về qui trình lấy mẫu, xem Phụ lục D.

CHÚ DẪN

1  đầu đo lấy mẫu trong ống chính

...

...

...

3  chiều của dòng không khí

a  đường kính ống chính, D

b  chiều dài đoạn thẳng nhỏ nhất trước đầu dò, 10 x D

c  vị trí lắp đầu dò ở khoảng cách nhỏ nhất, 3 x D

d  đường kính trong của đầu dò, d

Hình 1 - Bố trí thiết bị cho lắp đặt đầu dò dùng để lấy mẫu

CHÚ DẪN

1

...

...

...

Cỡ đầu dò

A

B

C

2

mối nối không có khe hở

mm

mm

mm

...

...

...

đầu nối có ren kín khí thích hợp

1

7

9,6

200

4

giá kẹp màng lọc

2

10

...

...

...

200

3

17

19,6

400

Hình 2 - Đầu dò lấy mẫu bằng thép không gỉ

6  Phương pháp đo

...

...

...

Phải quan tâm đến tính toàn vẹn của hệ thống đo và các yêu cầu về hiệu chuẩn thiết bị đo, thiết bị đo phải được sử dụng phù hợp với hướng dẫn áp dụng và độ nhiễm bẩn của khí được đo.

Để đo các giá trị nồng độ có thể sử dụng các ống dò phát hiện khí trên hiện trường. Phép đo này cung cấp số đọc trực tiếp từ một thang chia độ thông qua một phản ứng hóa học với sự thay đổi mầu sắc tỷ lệ với nồng độ thực tế của chất nhiễm bẩn trong mẫu thử không khí nén thực tế đã được lấy. Xem Phụ lục D.

7  Điều kiện chuẩn

Trừ khi có sự thỏa thuận khác, các điều kiện chuẩn đối với nồng độ của khí nhiễm bẩn phải phù hợp với Bảng 3.

Bảng 3 - Điều kiện chuẩn

Nhiệt độ không khí

20 °C

Áp suất không khí

0,1 MPa (a)

...

...

...

Áp suất tương đối của hơi nước

0

8  Đánh giá kết quả thử

Các kết quả của các phép đo được cho là các giá trị nồng độ của các chất nhiễm bẩn dưới dạng các phần nhỏ thể tích (tỷ phần thể tích) hoặc các tỷ lệ phần trăm theo thể tích. Xem Bảng 1.

9  Độ không đảm bảo

CHÚ THÍCH: Thường không cần thiết phải tính toán sai số có thể xảy ra theo điều này.

Do chính bản chất của phép đo vật lý, không thể đo được một đại lượng vật lý mà không có sai số hoặc, thực tế là, cần xác định sai số thực của bất cứ một phép đo riêng nào. Tuy nhiên, nếu biết được một cách đầy đủ các điều kiện của phép đo thì có thể ước lượng hoặc tính toán một sai lệch đặc trưng của giá trị đo được từ giá trị thực sao cho có thể khẳng định được giá trị này với một mức tin cậy xác định rằng sai số thực nhỏ hơn sự sai lệch đã nêu trên. Giá trị của sai lệch như vậy (giới hạn độ tin cậy thường là 95 %) tạo ra một chuẩn độ chính xác của phép đo riêng. Giả thiết rằng tất cả các sai số hệ thống có thể xảy ra trong phép đo các đại lượng riêng và các đặc tính của khí có thể được bù bằng các hiệu chỉnh. Có thể giả thiết thêm rằng các giới hạn độ tin cậy trong các sai số đọc và các sai số lấy tích phân có thể không đáng kể nếu có đủ số lượng các số đọc: các sai số hệ thống (nhỏ) có thể xảy ra được bao hàm bởi độ không chính xác của các phép đo.

Thông tin về khẳng định độ không đảm bảo của phép đo các đại lượng riêng được đo và về các giới hạn độ tin cậy của các tính chất của khí là gần đúng. Sự gần đúng này chỉ có thể được cải thiện với chi phí không cân xứng (xem ISO 2602 và ISO 2854).

10  Báo cáo thử

...

...

...

Phải công bố nồng độ của không khí nhiễm bẩn trong không khí nén dưới dạng các phần nhỏ thể tích (xem Bảng 1). Công bố phải đủ chi tiết để cho phép kiểm tra các giá trị theo các qui trình của tiêu chuẩn này.

10.2  Nội dung công bố

Báo cáo/ công bố được sử dụng để công bố nồng độ của các khí nhiễm bẩn phù hợp với tiêu chuẩn này phải có các thông tin sau:

a) Mô tả hệ thống không khí nén và các điều kiện làm việc của nó có đủ các chi tiết để có thể xác định được khả năng ứng dụng nồng độ được công bố;

b) Mô tả điểm lấy mẫu tại đó lấy các mẫu thử;

c) Mô tả hệ thống lấy mẫu và phân tích đã được sử dụng (đặc biệt là các vật liệu được sử dụng) và các chi tiết về hồ sơ hiệu chuẩn hệ thống, nếu thích hợp;

d) Các từ “Nồng độ được công bố của chất nhiễm bẩn CO/ CO₂/ SO₂/HC/NO/NO₂ phù hợp với TCVN 11256-6 (ISO 8573-6) được theo sau bởi:

- trị số trung bình thực tế đo được và được đánh giá theo Điều 8;

- các điều kiện khí quyển thực tế, và

...

...

...

e) công bố về độ không đảm bảo áp dụng được.

Về báo cáo mẫu, xem Phụ lục A.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Báo cáo về nồng độ chất nhiễm bẩn của không khí nén - Ví dụ

Xem Hình A.1.

Công bố

Trong hệ thống không khí nén tại ……………………. gồm có bốn máy nén không khí, các thiết bị làm lạnh phụ và các máy sấy dung môi chất lạnh, với một máy nén không khí dự phòng, hai máy nén không khí làm việc toàn tải và một máy nén không khí được chất tải khoảng 50 % và làm việc ở áp suất mạng lưới 0,7 MPa (e) [=7 bar (e)], các phép đo nồng độ của CO, CO₂, SO₂, HC, NO, NO₂ đã được thực hiện. Đầu dò lấy các mẫu thử đã được lắp đặt tại ống cung cấp đi vào xưởng B.

...

...

...

Ngày bắt đầu …..

19,5 °C

0,1015 MPa

Độ ẩm tương đối 49 %

Ngày kết thúc ……

22 °C

0,1016 MPa

Độ ẩm tương đối 42 %

CHÚ THÍCH: Trung bình có 48 mẫu thử cho mỗi ba phép đo.

...

...

...

Hiệu chuẩn thiết bị phân tích đã có hiệu lực vào ......... Trước và sau mỗi phép đo, chỉnh đặt thiết bị phân tích đã được điều khiển bằng các khí span và 0

Nồng độ được công bố phù hợp với TCVN 11256-6 (ISO 8573-6) như sau:

Cacbon monoxit (CO)

(12±4) ml/m³ hoặc ppm_v

Phạm vi giá trị thực

(0 đến25) ml/m³ hoặc ppm_v

Cacbon đioxit (CO₂)

(349±8) ml/m³ hoặc ppm_v

Phạm vi giá trị thực

...

...

...

Sunfua đioxit (SO₂)

< 3 ml/m³ hoặc ppm_v

Phạm vi giá trị thực

(0 đến10) ml/m³ hoặc ppm_v

Hyđrocacbon (HC)

(2±1) ml/m³C₁ hoặc ppm_vC₁

Phạm vi giá trị thực

(0 đến10) ml/m³C₁ hoặc ppm_vC₁

Nitơ oxit (NO₂)

...

...

...

Phạm vi giá trị thực

(0 đến10) ml/m³ hoặc ppm_v

Báo cáo được lập bởi ………………………………………………………………………………

(Chữ ký)

(Địa điểm, ngày)

Hình A.1 - Báo cáo mẫu

Phụ lục B

...

...

...

Các qui trình đo và lấy mẫu tại hiện trường và phân tích trong phòng thí nghiệm

B.1  Túi lấy mẫu thử

Các túi lấy mẫu khí thử phải kín khí

Vật liệu để chế tạo túi lấy mẫu khí phải là vật liệu bằng chất trơ.

Các túi lấy mẫu khí phải có các phụ tùng nối ống dùng cho thổi phồng và xả mẫu thử đến một sắc ký khí.

VÍ DỤ: Lấy mẫu qua một màng lọc khi sử dụng một ống bơm kín khí. Các túi lấy mẫu khí phải được hòa nhập về mặt đặc điểm nhiệt độ với nhiệt độ của khí được lấy mẫu từ hệ thống (tính tương thích về nhiệt độ của túi và mẫu thử).

Nếu có các hợp chất sunfua trong không khí nén thì nên sử dụng các túi có các lớp lót đen và các phụ tùng nối ống bằng polytetrafloethylen (PTFE). Trong bất cứ trường hợp nào cũng không được sử dụng thép không gỉ trong các bình lấy mẫu khi có sự hiện diện của các hợp chất sunfua.

B.2  Lấy mẫu tại hiện trường

Phải lấy mẫu phù hợp với Điều 6.

...

...

...

Phải thực hiện việc phân tích mẫu khí phù hợp với khuyến nghị của các tổ chức thích hợp.

Phụ lục C

(Tham khảo)

Các hệ thống phân tích và lấy mẫu trực tiếp

C.1  Xác định các khí nhiễm bẩn

Phụ lục này giới thiệu hệ thống phân tích các khí nhiễm bẩn. Có thể sử dụng các hệ thống hoặc các máy phân tích khác được chứng minh là cho các kết quả tương đương. Hình C.1 giới thiệu sơ đồ của hệ thống phân tích không khí nén và các ký hiệu được sử dụng trong sơ đồ được cho trong Bảng C.1.

CHÚ DẪN

...

...

...

3  khí span

2  nhiên liệu

4  thông hơi

5  khí o (zerro)

Hình C.1 - Hệ thống phân tích không khí nén đối với CO, CO₂, SO₂, NO_x (phân tích bằng HCLD và đường mẫu ống thử được đốt nóng) và HC (phân tích bằng HFLD và đường ống mẫu thử được đốt nóng)

Bảng C.1 - Chú dẫn các ký hiệu được sử dụng trên Hình C.1

Ký hiệu

Mô tả

...

...

...

Mô tả

A

Túi có mẫu thử

R1, R2

Các bộ điều chỉnh áp suất cho không khí và nhiên liệu

B

Thùng làm mát nước ngưng từ mẫu thử ^a

R3, R4, R5

Bộ điều chỉnh áp suất để điều chỉnh lưu lượng mẫu thử

...

...

...

Bộ chuyển đổi NO₂ thành NO

SL

Đường ống mẫu thử ^c

CAS

Mẫu không khí nén

SO₂

Thiết bị phân tích NDIR đối với các sunfua đioxit

CO

Thiết bị phân tích NDIR đối với cacbon mono xit

...

...

...

Điều chỉnh áp suất điểm lấy mẫu và giám sát lưu lượng từ ống không khí nén

CO₂

Thiết bị phân tích NDIR đối với cacbon đioxit

T1

Nhiệt kế của dòng mẫu thử đi vào thiết bị phân tích HFID

FL1, FL2, FL3

Khí cụ đo lưu lượng để đo lưu lượng của mẫu thử ở mạch nhánh

T2

Nhiệt kế của dòng mẫu thử đi vào thiết bị phân tích HCLD

...

...

...

Khí cụ đo lưu lượng để đo lưu lượng qua các thiết bị phân tích

T3

Nhiệt kế của bộ chuyển đổi NO₂ thành NO

G1, G2, G3

Áp kế để đo áp suất trong các đường ống mẫu thử tới các thiết bị phân tích

T4

Nhiệt kế đo nhiệt độ của thùng

HC

HFID

...

...

...

Van cho lấy mẫu thử và đóng kín đường ống đầu dò lấy mẫu

HCLD

Thiết bị phân tích HCLD đối với các oxit của nitơ

V10, V11

Các van kim để điều chỉnh lưu lượng tới các thiết bị phân tích

HFID

Thiết bị phân tích HCLD đối với hyđrocacbon

V2, V3, V4, V5, V6

Các van để lấy mẫu trực tiếp, các dòng khí 0 (zero) hoặc khí hiệu chuẩn tới các thiết bị phân tích

...

...

...

Các đường ống lấy mẫu được đốt nóng làm bằng thép không gỉ hoặc PTFE^b

V7, V8

Van ba ngả tới bộ chuyển đổi NO₂ mạch nhánh thành NO

NO

Máy dò phát quang hóa học được đốt nóng (ĐCL)

V9

Van kim để cân bằng lưu lượng qua bộ chuyển đổi NO₂ thành NO và mạch nhánh

P

Bơm

...

...

...

Các van kim để hạn chế sự xả không khí từ các van giảm áp

^a Thùng làm mát phải được duy trì ở nhiệt độ 0 ⁰ đến 4 ⁰C bằng nước đá hoặc làm lạnh.

^b Nhiệt độ phải được giữ trong khoảng giữa 95 ⁰C và 200 ⁰C

^c Đường ống phải được chế tạo bằng PTFE hoặc thép không gỉ. Đường ống có thể được đốt nóng hoặc không đốt nóng.

C.2  Đo các mẫu thử

Sau khi điều chỉnh sự chỉnh đặt của các thiết bị phân tích, được ghi trên khí cụ ghi trên băng biểu đồ hoặc với một hệ thống thu thập dữ liệu tương đương, túi có mẫu thử được lắp nối với hệ thống phân tích tại van ba ngả trong khi bơm không khí của phòng hoặc không khí được tổng hợp qua hệ thống. Sau đó van được chuyển mạch tới vị trí ở đó mẫu thử được bơm qua hệ thống để các thiết bị phân tích chỉ ra số đọc của nồng độ chất nhiễm bẩn. Số đọc phải ổn định trong thời gian tối thiểu là 3 min để tạo ra một giá trị nồng độ tiêu biểu của mẫu thử. Số đọc được ghi lại trong suốt thời gian đo. Các giá trị nồng độ thực tế có thể được tạo ra bằng tay thông qua giải thích bản ghi hoặc thông qua một thiết bị đánh giá dữ liệu điện tử, thiết bị này tự động đưa ra một đáp ứng ổn định của các thiết bị phân tích Irong khoảng thời gian 3 min và sau đó in ra các giá trị nồng độ.

Phụ lục D

(Tham khảo)

...

...

...

D.1  Thiết bị lấy mẫu

Phải lấy mẫu thử từ đường ống không khí nén. Nồng độ đo được có thể được nhận ra như một quá trình thay đổi mầu của vùng phía trước có liên quan đến thang đo trên ống bằng thủy tinh. Nên lặp lại quá trình đo lấy mẫu để đi tới một mức tin cậy chấp nhận được.

Hình D.1 giới thiệu một sơ đồ bố trí có thể thực hiện được khi sử dụng công nghệ ống dò phát hiện khí như một hệ thống phân tích.

CHÚ DẪN

1  hệ thống không khí nén (điểm lấy mẫu)

2  bộ điều chỉnh áp suất

3  van kim định lượng

4  lưu lượng kế

...

...

...

6  áp kế

Hình D.1 - Bố trí mẫu khi sử dụng phương pháp ống dò phát hiện khí

D.2  Thiết bị đo

Qui trình để đo các giá trị nồng độ của các khí nhiễm bẩn có thể đang làm nhiễm bẩn nguồn cung cấp không khí nén được mô tả ở đây. Phương pháp được sử dụng rộng rãi thường được xác định là các ống dò phát hiện khí. Các ống dò phát hiện khí có thể sử dụng được cho gần như tất cả các khí nhiễm bẩn có liên quan và, trong một số trường hợp, cho nhiều hơn một chất nhiễm bẩn. Xem EN 1231.

Nguyên lý của các ống dò phát hiện khí này là một phản ứng hóa học riêng của thành phần được đo với sự thay đổi mầu sắc. Có một lượng thuốc thử xác định tương đương với phạm vi nồng độ mong đợi trong ống. Vì phản ứng hóa học tuân theo hệ thức hóa học lượng tử cho nên ống dò phát hiện khí tạo ra các con số có giá trị với điều kiện là nồng độ được đo chứa trong một thể tích được xác định chính xác.

Độ nhạy đo của phương pháp này là sự thay đổi màu với một vùng phía trước tỷ lệ với nồng độ chất nhiễm bẩn, lưu lượng của mẫu thử qua ống và thời gian lấy mẫu.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 6852 (ISO 8178-1), Động cơ đốt trong kiểu pittông - Đo chất phát thải - Phần 1: Đo trên băng thử các chất thải khí và hạt;

...

...

...

[3] TCVN 10605 (ISO 3857-1), Máy nén, máy và dụng cụ khí nén - Thuật ngữ và định nghĩa - Phần 1: Quy định chung;

[4] TCVN 11256-3 (ISO 8573-3), Không khí nén - Phần 3: Phương pháp thử cho đo độ ẩm;

[5] EN 1231, Workplace atmospleres - Short term detector tube measurement systems - Requirements and test methods (Khí quyển nơi làm việc - Hệ thống đo dung ống dò phát hiện khí ngắn hạn - Yêu cầu và phương pháp thử).

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11256-6:2015 (ISO 8573-6:2003) về Không khí nén - Phần 6: Phương pháp xác định hàm lượng khí nhiễm bẩn