Zkušenosti z MPZ stanovení TZL 2009 na prašné trati a jejich další směr

Transkript

1 1. Úvod Zkušenosti z MPZ stanovení TZL 29 na prašné trati a jejich další směr Ing. Jiří Horák, Ph.D., Ing. František Hopan, Zdeněk Kysučan VŠB-TU Ostrava, Výzkumné energetické centrum Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, ČR jirka.horak@vsb.cz Český institut pro akreditaci (ČIA) v souvislosti se zkoušením způsobilosti laboratoří (PT) prostřednictvím mezilaboratorního porovnání zkoušek (MPZ) ve smyslu článku 5.9 ČSN EN ISO/IEC 1725 a v souladu s MPA bod 4 jmenoval ALME pilotním pracovištěm pro mezilaboratorní porovnání zkoušek mimo jiné také na : ALME 7/8 Stanovení koncentrace tuhých znečišťujících látek v emisích (porovnávací měření) ALME 9/8 Stanovení rychlosti proudění plynu v potrubí (porovnávací měření) V roce 29 se MPZ stanovení TZL (dále jen tuhé znečišťující látky) uskutečnilo na Testovací trati stanovení TZL, která byla postavena na Výzkumném energetickém centru, které je vysokoškolským ústavem VŠB Technické univerzity Ostrava. Cílem MPZ je ověřit výkonnost měřících subjektů realizujících jednorázové měření pro stanovení TZL. 2. Základní parametry testovací tratě stanovení TZL Testovací trať umožňuje ve vertikálním potrubí přípravu referenční ( pravdivé ) hodnoty těchto veličin: hmotnostní tok TZL (25-25 g/h) střední koncentrace TZL v měřícím profilu (5 až 5 mg/m 3 N) střední rychlost vzdušiny v měřícím profilu (5-2 m/s) Podrobnější informace viz: [1] Stanovení referenčních hodnot Referenční hodnota hmotnostního toku TZL byla stanovována z hmotnosti nadávkovaného prachu do testovací tratě za dobu dávkování (čistý čas odběru TZL = 5 min). Množství dávkovaného prachu je stanoveno rozdílem hmotnosti prachu před a po dávkování. Z těchto hodnot je stanoven průměrný referenční hmotnostní tok po dobu zkoušky. Referenční hodnota střední rychlosti proudící vzdušiny byla stanovena na základě měření dynamických tlaků na rychlostní sondě (Prandtlova trubice typu L ) v měřícím profilu rychlosti (2 přímky, celkem 5 bodů v každém 1 min). Referenční hodnota koncentrace TZL je stanovována jako poměr hmotového toku TZL a objemového průtoku vzdušiny v testovací trati.

2 3. MPZ stanovení TZL 29 MPZ stanovení TZL se uskutečnilo v době od do v prostorách zkušebny Výzkumného energetického centra. Pokud to bylo organizačně možné, tak v jednom dni se zúčastnili MPZ 2 měřící subjekty, které měřily ve stejných časech na jedné testovací trati v různých měřících profilech. Každý měřící subjekt provedl tři stanovení TZL pro tři referenční hodnoty. Celkem bylo stanovení TZL provedeno na 47 aparaturách. 72% účastníků použilo kombinované sondy (28% - jednoduché sonda). 41 % účastníků použilo k záchytu TZL interní zachycovač (59% - externí zachycovač). Z těch účastníků, kteří používali externí zachycovač 22% neprovádělo výplach sondy. Referenční hodnoty jsou uveřejněny na internetu [2] včetně prvotního vyhodnocení [3], [4] a [5]. Základní porovnání naměřených hodnot (stanovených účastníky MPZ) a referenčních hodnot je označeno jako obr. č.1 až obr. č.3. Data byla zpracována také do liniových grafů, které přehledně zobrazují výsledky jednotlivých stanovení. Příklad takového porovnání pro hmotnostní tok je uveden jako obr. č.4. Jedním z hodnocení výkonnosti podle ISO/IEC Guide 43-1:1997 je z-skóre. Příklad tohoto vyhodnocení pro měření č. 2 je uveden jako obr. č. 5. Každý sloupec představuje vyhodnocení jednoho stanovení hmotnostního toku měřícím subjektem (označení sloupců = kódové označení účastníka MPZ). Pokud je absolutní hodnota z-skóre 2, jsou výsledky vyhovující. Z uvedených dat je možné také konstatovat, že byl zjištěn statisticky významný rozdíl mezi průměrem výběru naměřených středních rychlostí a vztažnou referenční hodnotou. Referenční hodnoty rychlostí byly nižší než hodnoty rychlostí naměřených měřícími subjekty. Předpokládáme, že referenční hodnoty rychlostí byly pravděpodobně zatížené systematickou chybou. Pokud je tento předpoklad pravdivý, potom měření hmotnostní koncentrace by mělo vykázat opačný trend, což se také potvrdilo. Přes značné úsilí se nám nepodařilo odhalit pravý zdroj této systematické chyby. V rámci optimalizace dalšího použití testovací tratě bylo přistoupeno k pořízení a zprovoznění kontinuálního měření objemového průtoku (Venturiho trubice 6 až 6 m 3 N/h). Nejdůvěryhodnější srovnání výsledků stanovení je srovnání hmotnostních toků TZL. Referenční hodnota hmotnostního toku je stanovena jinou metodou (vážení nadávkovaného prachu za čas odběrů), než je stanovena hodnota měřícími subjekty (stanovení rychlosti a gravimetrické stanovení koncentrace TZL). Jednotlivé výsledky pro hmotnostní tok TZL jsou uvedeny na obr. č. 3 a obr. č. 5. Poznámky a diskuse: vyplnění a zaslání výsledků představovalo pro některé účastníky nepřekonatelnou komplikaci. Hlavní problémy: nevyplněné všechny kolonky, zaslání výsledků jen v tištěné podobě, zadané hodnoty nerespektovaly uvedené jednotky, čísla napsána jako text, chybně vyplněné datum, počet platných číslic (v xls používat výpočet dle zobrazení), chyby v přepočtech stavů definice normálních stavových podmínek účastníci MPZ z oboru vzduchotechnika namítali, že pro ně jsou normální podmínky 2 a nebo 15 C plynaři) proto zde definujeme normální podmínky pro měřiče emisí takto: P N = Pa, T N = C uskladnění a přeprava exponovaných filtrů někteří například po vyjmutí filtru ze zachycovače jej dali přímo do igelitového sáčku, takže se jim část vzorku TZL nutně vysypala do sáčku a přichytila na stěny (ptali jsme se zda ten sáček je zvážený a účastníci sdělili, že ne a že v laboratoři vše dokáží ze sáčku vysypat a zvážit)

3 malý průřez měřícího profilu má za následek zvýšenou citlivost nastavení pozice odběrových bodů a také při použití kombinovaných sond je jejich průřez nezanedbatelný, takže může ovlivnit rychlostní profil a tedy i stanovení střední rychlosti proudící vzdušiny při měřených koncentracích za použití externích zachycovačů je podíl TZL ve výplachu nezanedbatelný. Dle konstrukce aparatury (rychlosti v sondě) a celkového odebraného množství může být podíl TZL v oplachu cca 1 až 4%. otázka zůstává nad nejasností ohledně platnosti novelizací normy ISO 996 v ČR? Dle je platná verze z r. 1998, ale v anglické verzi (vydáno také ve slovenštině) je novelizace 23 a také oprava z roku 26 (možno stáhnout zde: [6]) rozdíl účastníci ze Slovenska a ČR kdo je ze Slovenska a z ČR bylo možné rozpoznat již při shlédnutí němého obrazového záznamu z průběhu odběrů. Slovenské skupiny např. používaly velké množství úhloměrů a vodováh a tato skutečnost se o českých skupinách nedá říci :-). Ve výsledcích MPZ stanovení TZL dopadli Slováci lépe než Češi. 4. Další směr MPZ stanovení TZL 21 Základní změna je v tom, že v rámci Programu zkoušení způsobilosti ALME 21 již nebudou dvě oddělené MPZ (koncentrace TZL a rychlost vzdušiny), ale bude jen jedno MPZ, která se bude soustředit na hmotnostní tok TZL (referenční hodnota s nejnižší nejistotou): ALME OR 7/1 Stanovení hmotnostního toku tuhých znečišťujících látek v proudící vzdušnině (včetně rychlosti). Do prašné trati před tkaninový filtr (dole v kanálu), byla nainstalována Venturiho trubice ( 3mm) pro stanovení referenční hodnoty průtoku a tedy střední rychlosti (viz obr. č.6). Kalibrace trubice včetně celého vyhodnocovacího systému (referenční hodnota byla porovnávána s výslednou hodnotou průtoku) byla provedena na ČMI Pardubice (13 bodů) a stanovená nejistota měla hodnotu cca do,5 %. MPZ ALME OR 7/1 je naplánováno od 1.5. do a bude uskutečněno na zkušebně Výzkumného energetického centra v Ostravě. Po projednání jednotlivých připomínek rozhodl pořadatel (ALME), že průběh bude shodný jako v roce 29. Literatura a odkazy na zdrojová data [1] [2] [3] [4] [5] [6]

4 16 15 naměřená střední rychlost [m/s] měření č. 1 měření č. 2 měření č referenční střední rychlost [m/s] obr.č. 1 Porovnání hodnot naměřených středních rychlostí s referenčními hodnotami naměřená střední koncentrace TZL [mg/m 3 N] měření č. 1 měření č. 2 měření č referenční střední koncentrace TZL [mg/m 3 N] obr.č. 2 Porovnání hodnot naměřených středních koncentrací TZL s referenčními hodnotami

5 6 5 naměřený hmotnostní tok TZL [g/h] měření č. 1 měření č. 2 měření č referenční hmotnostní tok TZL [g/h] obr.č. 3 Porovnání hodnot naměřených hmotnostních toků TZL s referenčními hodnotami měřená vlastnost: HMOTNOSTNÍ TOK měření č.2 15 různých dní hmotnostní tok TZL [g/h] ca37 cn3 ca36 ca16 ca2 cn26 cn22 cn23 ca19 ca22 ca13 cn7 cn18 cn24 ca27 ca47 ca34 ca3 ca38 ca25 cn3 ca28 cn15 ca35 cn17 cn27 5 referenční hodnota HMZ, DMZ HMZ+UX, DMZ-UX odběr dole odběr nahoře HMZ, DMZ horní a dolní mez způsobilosti, UX nejistota referenční hodnoty obr.č. 4 Příklad zpracování výsledků do liniového grafu

6 6 měřená vlastnost: HMOTNOSTNÍ TOK, měření č.2 z - skóre ca47 ca35 ca28 ca36 cn2 ca16 ca22 ca13 cn12 ca19 ca14 cn3 ca44 cn3 ca37 ca34 ca25 ca43 cn22 cn7 ca3 ca38 ca57 cn25b ca12 ca11 ca31 ca2 cn15 ca5 cn8 cn26 ca18 ca27 ca17 ca41 cn23 cn36 cn18 cn19 cn27 cn24 cn35 cn25a cn17 cn1 cn4 cn28 cn obr.č. 5 Hodnocení výkonnosti podle ISO/IEC Guide 43-1:1997 směr vzdušiny (přívod od mě ř icích profilů) Vstup do filtru Venturiho trubice obr.č. 6 Pohled na Venturiho trubici nainstalovanou v kanále pod prašnou tratí