Monitorizarea Mediului Industrial - Sisteme electronice de evaluare

Sisteme electronice de evaluare

verificarea transferului de date de la aparatul de masurare la sistemul de evaluare si la inregistrator. Aceasta verificare se realizeaza fie prin cuplarea unei surse interne de curent, fie prin cuplarea unei surse externe de curent pentru normare.

Verificarea inregistrarii datelor si a decontarii

Verificarea transferului de semnale catre sistemul de evaluare

Verificarea listei de parametri.

Calibrarea aparatelor de masurare pentru masurarea continua a emisiilor

Aparatele de masurare pentru supravegherea continua a emisiilor trebuie calibrate periodic de catre o institutie acreditata de o autoritate competenta la nivel de national. Perioadele de timp intre doua calibrari sunt intre 3 si 5 ani functie de tipul de aparat .

Inainte de realizarea calibrarii, institutia de masurare va elabora un plan de masurare. Acesta va contine date referitoare la locul masurarii, sarcina de masurare, data limita a masurarii, procedura de masurare si personalul de masurare.

Scopul calibrarii consta in determinarea functie analitice a intregului aparat de masurare. Functia analitica descrie legatura intre concentratia substantei de masurat, cautate in gazul rezidual si semnalul de masurare al aparatului de masurare continua (de obicei semnal I):

Functia analitica:c = f(I)                             

In acest scop se efectueaza masuratori comparative cu procedee conventionale.

O procedura conventionala este un procedeu convenit de determinare a uneia sau a mai multor caracteristici de consistenta a gazului, pantru a caror determinare nu pot fi produse practic materiale de referinta.

Rezultatul masuratorii este, dupa cum s-a convenit, o masura pentru stadiul analizat.

Procedurile conventionale aplicate se caracterizeaza de regula prin faptul ca se bazeaza pe reactii chimice si fizice cantitative, ai caror parametri de reactie sunt considerati constanti (nu se schimba), in conditii constante, definite ca atare.

Pentru asigurarea statica a unei legaturi clare intre afisajul aparatului si concentratia obiectului de masurat din gazele reziduale sunt necesare de regula cel putin 15 masuratori comparative. O data cu numarul de stadii de functionare respectiv cu raporturile de emisie dintr-o instalatie, creste perimetrul de masurare necesar.

Pentru determinarea functiei analitice exista in principiu 2 posibilitati:

1.) Determinarea directa a functiei analitice raportata la retea

Masuratorile comparative se efectueaza ca masuratori in retea. Pentru calcularea functiei analitice se confrunta afisajul aparatului cu valorile masurate concomitent prin masuratori comparative.

2.) Determinarea treptata a functiei analitice raportata la retea

Luarea de probe pentru masuratorile comparative se efectueaza punctual in apropierea luarii de probe pentru apartul de masurare ce inregistreaza continuu (functie analitica punctuala). Suplimantar se efectueaza si o masuratoare orientativa in retea. Prin compararea valorilor masurate rezultate din masuratoare in retea si cea punctuala se calculeaza un factor corector pentru punctul de luare de probe al aparatului ce trebuie calibrat. Pentru ameliorarea reprezentativitatii spatiale si temporale, acest factor corector se ia in considerare la calcularea functiei analitice punctuale.
Trebuie sa se tina cont ca masuratorile comparative sa acopere pe cat posibil tot domeniul de masurare pentru care este utilizat aparatul de masurare continua. In acest sens ar putea fi necesare interventii in modul de operare al unei instalatii sau in unitatea de epurare a gazului. Masuratorile trebuie incheiate, de regula, in decursul a 5 zile.

Calibrarea include, de regula, si determinarea conditiilor marginale pentru gazele reziduale.

Aceasta determinare este deosebit de importanta atunci, cand aparatul de masurare ce trebuie calibrat calculeaza concentratiile maselor de poluanti raportandu-se la gazele reziduale in stadiul de functionare, iar acestea sunt normate printr-o unitate de evaluare.

In contextul calibrarii este necesar sa se faca o afirmatie referitoare la potentialul de functionare al aparatelor de masurare existente pentru dimensiuni de referinta precum O₂, CO₂,temperatura, umiditate.

In timpul calibrarii, semnalele de masurare ale aparatului de masurare continua se inregistreaza cu niste aparate de inregistrare din clasa de precizie 0,5 cu o latime de inregistrare de cel putin 20 cm.

Pentru a facilita evaluarea ar fi bine sa se utilizeze o instalatie de colectare a datelor de masurare. Rata de contact trebuie sa fie de cel putin 10 pe fiecare canal. Valorile masurate trebuie sa poata fi integrate pe parcursul timpului pentru luarea de probe prin procedura de masurare comparative utilizata.

Perechile de valori rezultate in urma masuratorilor comparative vor fi evaluate statistic. Imediat ce o parte mai mare din domeniul de masurare va fi acoperit de perechi de valori, se va efectua evaluarea statistica in sensul unei comparatii de stare existenta-stare necesara, prin formularea unei regresii lineare, fara hipoteza de punct zero. Legaturile nelineare pot fi reprezentate prin functii parabolice corespunzatoare.

Prin calcul regresiv se determina functia analitica. Mai departe se vor calcula parametrii statistici, precum domeniul de incredere si toleranta, delimitat din doua parti.

Functia analitica ar trebui sa faca posibila evaluarea directa a semnalului de masurare ca concentratia masica obiectului supus masurarii, de ex in mg/ m³.

In cazuri de exceptie se poate intampla, ca colectivele de valori masurate, care au fost inregistrate in diverse stadii de functionare ale instalatiei, sa nu poata fi evaluate printr-o functie analitica comuna (de ex. in cazul unor trasaturi optice ale pulberilor diferite). In acest caz trebuie efectuat cate un calcul regresiv pentru fiecare dintre stadiile de functionare.

Daca masurile luate in vederea cresterii domeniului de dispersie a valorilor masurate nu au succes, se obtine prin confruntarea valorilor masurate inregistrate continuu si ale valorilor masurate comparativ o gramada de puncte.

Daca valorile masurate nu depasesc 20% din valoarea limita de supraveghere, atunci numarul de masuratori comparative poate fi redus la noua. Evaluarea se efectueaza prin calcul regresiv, luandu-se si punctul zero in considerare. Functia analitica nu este valabila decat in domeniul acoperit cu valori masurate.

Daca din cunostintele preliminare despre instalatie este cunoscut faptul ca nu apar/nu au aparut valori masurate care sa depaseasca pragul de 20% al valorii limita ce trebuie supravegheata, atunci se poate utiliza functia inversa a liniei caracteristice pentru aparate ca functie analitica pentru procedeul complet de masurare.

Institutia care efectueaza calibrarea trebuie sa intocmeasca un raport cu privire la verificarea functionalitatii respectiv la calibrare.

Acesta contine date referitoare la:

sarcina de masurare

data limita pentru masurare

instalatie, precum si stadiul de functionare al instalatiei in timpul masuratorilor comparative

locul de masurare pentru aparatele de masurare ce lucreaza continuu si pentru procedura de masurare comparativa

aparatul de masurare continua

procedura de masurare comparativa

rezultatele verificarii functionalitatii/calibrarii

verificarea functionalitatii sistemului de evaluare electronic.

Cerinte speciale in vederea verificarii functionalitatii/calibrarii

In cele ce urmeaza sunt prezentate structurat sugestii deosebite referitoare la calibrarea sau verificarea functionalitatii aparatelor de masurare continua in functie de obiectul supus masurarii. In general trebuie tinut cont de aceleasi cerinte referitoare la intretinere, verificarea functionalitatii si calibrarea aparatelor de masurare, care au fost constatate in urma verificarii gradului de adecvare si care se regasesc in raportul referitor la verificarea gradului de adecvare.

Aparate de masurare a continutului de pulberi

Proceduri de masurare conventionale pentru masuratorile comparative de la calibrare:

continuturi de pulberi reduse: determinare gravimetrica a sarcinii de pulberi

continuturi de pulberi ridicate: determinare gravimetrica a sarcinii de pulberi

Legatura dintre continutul de pulberi din gazele reziduale si semnalul de masurare al aparatelor de masurare continua este dependenta, printre altele, de distributia granulelor in functie de marime lor si de caracteristicile substantei (suprafata, potential de reflexie) pulberilor, precum si de reprezentanta colectarii tehnice din sectiunea de masurat. De aceea nu poate fi determinat decat prin proceduri de masurare comparative gravimetrice. Se recomanda efectuarea calibrarii pentru fiecare sarcina de masurare in parte din domeniul de concentratie. Pentru a putea intelege care sunt dimensiunile de influenta la calibrare, trebuie luate in considerare toate stadiile de functionare din practica. Daca este cazul, anumite raporturi de emisii care trebuiau considerate la calibrare, pot fi generate prin anumite masuri orientate in instalatiile de desprafuire existente.

Masuratorile comparative ar trebui efectuate, daca este posibil, pe parcursul unei singure perioade de intretinere.

Aparate de masurare a densitatii fumului

Aparatele de masurare a densitatii fumului pot oferi doar o imagine calitativa a concentratiei pulberilor din gazele reziduale. De aceea, calibrarea cu masuratori comparative printr-o procedura de masurare comparativa manuala nu ar avea prea mult sens.

Dupa egalizarea semnalului in punctul zero cu luminozotatea distantei de masurare fara gaze se ajusteaza sensibilitatea aparatului cu filtre de verificare de opacitate cunoscuta.

Aparate de masurare pentru dioxidul de sulf

Proceduri de masurare conventionale pentru masuratorile comparative de la calibrare:

metoda H₂O₂ Thorin

procedura iod-tiosulfat

procedura peroxid de hidrogen/ perclorat de bariu/Thorin conform DIN ISO 7934

Selectarea procedurii comparative trebuie facuta in functie de concentratia de bioxid de sulf din gazele reziduale si de sensibilitatile transversale ale procedurii de masurare vis a vis de substantele insotitoare din gazele reziduale.

Aparate de masurare pentu oxizii azotici

Proceduri de masurare conventionale pentru masuratorile comparative de la calibrare:

procedura sodiu salicilic

procedura fenol bimetilic

La instalatiile, la care continutul de bioxid de azot este mai mare ca 5% din continutul total de oxid azotic (NO+NO₂), este necesara verificarea gradului de eficienta a convertorului (daca exista). Aceasta verificare poate fi efectuata de ex. cu gaze de verificare ce contin bioxid de azot, cu concentratia cunoscuta sau cu ajutorul titrarii fazei gazoase (cu ozon). La producerea gazelor de verificare ce contin bioxid de azot trebuie sa se tina seama NO₂ –ul dimerizeaza in prezenta temperaturii si a presiunii: 2 NO₂ D N₂O₄. La o concentratie a gazului de verificare mai mare de 1000 ppm trebuie luat in considerare si acest efect.

Aparate de masurare pentru oxidul de carbon

Proceduri de masurare conventionale pentru masuratorile comparative de la calibrare:

procedura pentoxid de iod

masuratori prin FID dupa reductia la metan si separare gaz-cromatografica

la o concentratie - CO > 1Vol.-% metoda Orsat

Continutul de CO este in general atat de redus in instalatiile de ardere, incat nu pot fi efectuate analize comparative. In aceste cazuri functia analitica poate fi calculata prin inversarea liniei caracteristice a aparatelor rezultata in urma verificarii functionalitatii, daca cunostintele anterioare releva faptul ca nu au aparut valori masurate mai mari de 20% din valoarea limita ce trebuie supravegheata.

Aparate de masurare pentru compusi organici

Proceduri de masurare conventionale pentru masuratorile comparative de la calibrare:

metoda gel de silice

Aceasta metoda poate da alte rezultate de masurare decat de exemplu procedura de masurare FID, in functie de compozitia gazelor reziduale. Metoda gel de silice nu este adecvata pentru masurarea hidrocarburilor scurte (C₁ bis C₃), nici pentru masuratorile in gaze reziduale umede (de ex. gaze reziduale de ardere).

Este necesara calibrarea individuala a aparatelor de masurare FID, pentru ca aparatul de masurare poate fi utilizat in propan sau butan, iar compusii organici de la gazele reziduale, emisi de catre instalatie, ar putea detine factori de reactie deviati.

Daca exista limitari din punctul de vedere al sigurantei functionarii, acestea pot fi extrase din raportul de verificare a gradului de adecvare. In zonele in care exista pericolul producerii de explozii trebuie respectate prevederile privind protectia impotriva exploziilor. Daca siguranta ar putea fi periclitata, trebuie sa se face compromisuri in defavoarea alegerii celui mai bun loc pentru montaj.

Aparate de masurare pentru compusii de fluor anorganici, gazosi

Proceduri de masurare conventionale pentru masuratorile comparative de la calibrare:

procedura de absorbtie

Determinarea analitica a concentratiei de fluorura se efectueaza de regula printr-o determinare cromatografica-ionica.

Aparate de masurare pentru compusii de clor, anorganici, gazosi

Proceduri de masurare conventionale pentru masuratorile comparative de la calibrare:

procedura de absorbtie conform DIN EN 1911-1

Determinarea analitica a concentratiei de clorura se efectueaza de regula printr-o determinare cromatografica-ionica.

Verificarea liniei caracteristice aparatelor din fotometrele de absorbtie se efctueaza cu gaze de verificare ce contin clorura. In cazul in care exista o sensibilitate transversala a sistemului de masurare impotriva aburului (vaporilor de apa), trebuie sa se aiba in vedere si continutul de abur al gazelor reziduale supuse masurarii.

Aparate de masurare pentru hidrogenul de sulf

Proceduri de masurare conventionale pentru masuratorile comparative de la calibrare:

procedura de titrare potentiometrica

procedura de titrare iodometrica

Aparate de masurare pentru amoniac

Proceduri de masurare conventionale pentru masuratorile comparative de la calibrare:

procedura de absorbtie

Aparate de masurare pentru mercur

Proceduri de masurare conventionale pentru masuratorile comparative de la calibrare:

procedura permanganat de potasiu conform DIN EN 13211 (E)

Trebuie tinut cont ca aceasta procedura determina intregul procentaj de mercur, in vreme ce unii analizatori de Hg acreditati detecteaza doar partea de mercur metalic.

Verificarea liniei caracteristice la aparate se realizeaza la verificarea functionalitatii prin alimentarea cu gaze de verifiacre. Gazele de verificare trebuie pretratate inainte de a fi introduse in apartul de analiza, de ex. prin setarea unei anumite presiuni a aburului in faza gazoasa dintr-un reactor de mercur.

In anumite cazuri este necesar sa se ia in considerare si timpul ciclic al aparatului de masurare cand se alimenteaza cu gaz de verificare. Prin analogie trebuie adaptat si intervalul de timp alocat luarii de probe pentru masuratorile comparative din faza de aglomerare a aparatului de masurare.

Aparate de masurare pentru marimile de referinta (flux volumetric, umiditate, oxigen, temperatura

Functionalitatea aparatelor de masurare pentru marimile de referinta se verifica prin masuratori comparative manuale.

Evaluarea si documentarea valorilor masurate, transmiterea lor catre autoritate/supravegherea emisiilor

Inregistrarea si prelucrarea valorilor masurate

Valorile masurate sunt inregistrate de sistemul electronic de evaluare. Perioada de contact nu trebuie sa depaseasca 1 s (in sistemele de transfer de date la distanta 0,1 s) in fiecare canal.

Valorile masurate sunt comprimate in valori de scurta durata (integrate) si convertite in marimea fizica corespunzatoatre, cu ajutorul functiei analitice determinate la calibrare. Suplimentar pot fi efectuate si alte operatiuni matematice, ca de ex. calculul de referinta pentru oxigen sau normarea presiunii, umiditatii respectiv a temperaturii.

Perioada de timp de referinta pentru intervalul de integrare este de regula de jumatate de ora. La sistemele mai noi acest interval poate fi ales de buna voie intre 3 si 120 minute.

In vederea evaluarii, domeniul de concentratie , de ex., se subdivide in 20 de clase de aceeasi latime. Valorile de scurta durata, care de regula sunt valori medii la jumatatea de ora, sunt repartizate in clasele de concentratie corespunzatoare. Se salveaza numarul de valori de scurta durata din fiecare clasa si distributia frecventei sumei acestora. Distributia frecventei sumei este urmarita de regula de-a lungul unui an.

La fiecare 24 ore se calculeaza o medie a zilei, care se repartizeaza in clasa corespunzatoare de valori medii ale zilei.

In fiecare zi se tipareste un proces verbal cu continuturile claselor salvate si cu valorile masurate care par neobisnuite. La sfarsitul anului se intocmeste un proces verbal.