QAL1. Typeafprøvning af anlægsmålere til miljømåling. Betydning af EN minutter.

Transkript

1 QAL1 Typeafprøvning af anlægsmålere til miljømåling Betydning af EN minutter

2 EN Certification of automated measuring systems består af 3 standarder: Part 1: General Aspects. Part 2: Minimum requirements for AMS quality assurance at the manufacturer, initial assessment and on-going surveillance. (addendum to ISO 9000:2000 and ISO 9001:2000) Part 3: Performance specifications and test procedures for automated measuring systems for monitoring emissions from stationary sources

3 Part 3: Performance specifications and test procedures for automated measuring systems for monitoring emissions from stationary sources.

4 Test procedure oversigt: 1. del: Laboratorietest for grundliggende funktioner and egnethed. (Det er her målefysikken afprøves) 2 identiske anlægsmålere skal indsendes til test. Det er således også et kriterium, at de to målere virker identisk, der er dog ingen grænser for individuelle afvigelser.

5 Test procedure oversigt: 2. Del Field test i 3 måneder på en affaldsforbrænding (så vanskellige forhold som muligt). Må ved testens begyndelse består en 15 punkts kalibrering som QAL2, men med R² >0.95 som tillægskrav. Må ved testens afslutning består en 15 punkts kalibrering som AST, men med R² >0.95 som tillægskrav. Flow målere skal dog kun opfylde R² >0.90

6 Test procedure oversigt: Maintenance interval (maksimum tidsinterval, hvor måleren kan køre uden tilsyn eller indgreb) skal bevises. Der accepteres < 1 / 3 of test time. (1 måned for en 3-måneders test). Skal være mindst 8 dage. Dette er anbefaling for QAL3 intervaller (men det står ikke her, men i den ny EN14181:2014) Availability skal beregnes og skal være > 95% 7.6: Note: If the AMS is not measuring the measured component for any reason, then it is not considered available for measurements. The AMS can be unavailable due to malfunctions, servicing and any kind of zero and span point evaluation and correction. (I overensstemmelse med det ny direktiv, IED)

7 5 General requirements 5.2 Ranges to be tested Certification range CR must be 1,5 times the daily average Emissions Limit Value (ELV) for a waste incineration plant processes. (½-timesværdi) CR must be 2,5 times the daily average Emissions Limit Value (ELV) for large combustion processes (e.g. power stations). (½-timesværdi) MR (Measurement Range) must be at least 2 times the upper limit of the certification range in order to measure instantaneous values (øjebliksværdi) for the half-hour average values correctly Supplementary ranges If it is necessary to use more than one range setting of the AMS to achieve this requirement, supplementary ranges require additional testing.

8 Eksempel 30 mg/m³ Concentration Measurement Range, IMR (highest instantaneous value, 2 x CR) 15 mg/m³ Certification Range, CR (1,5 x or 2,5 x ELV) 10 mg/m³ Emission value, ELV

9 Performance kriterier er delt i 3 kapitler: 6 Performance criteria common to all AMS for laboratory testing. 7 Performance criteria common to all AMS for field testing. 8 Performance criteria specific to measured components. Vi ser kun på et par paragraffer, før vi ser på en samlet kriterieoversigt

10 6 Performance criteria common to all AMS for laboratory testing 6.8 Degrees of protection provided by enclosures Instruments limited to be mounted in ventilated rooms or cabinets, where any kind of precipitation cannot reach the instrument, shall meet at least IP40 as specified in EN Instruments limited to being mounted in areas where some kind of shelter against precipitation is in place, e.g. a porch roof, but where precipitation can reach the instrument due to wind etc., shall meet at least IP54 as specified in EN Instruments that are designed to be used in the open air and without any weather protection shall meet the requirements of at least IP65 as specified in EN

11 Minimum requirements of the AMS Linearitet, nu navngivet "Lack of fit" Lab test Field test Gasmonitors < 2.0 % < 2.0 % of certification range O 2 monitors < 0.2% < 0.2% oxygen concentration Particulate monitors < 3.0 % < 3.0 % of certification range Flowmonitors < 3.0 % n.a. of certification range Tested med 7 målepunkter (0, ~ 10%, ~ 30%, ~ 40%, ~ 60%, ~ 70%, ~ 90% of cert.range)

12 Minimum requirements of the AMS Standard Repeatability og Reproducibility Repeat. Reproduc. comment Lab test Field test Gasmonitors < 2.0 % < 3.3 % of certification range O 2 monitors < 0.2% < 0.2 % oxygen concentration < 2.0 % of certification range Particulate monitors < 5.0 % of daily ELV < 3.3 % of certification range < 20 mg/m³ < 2.0 % of certification range > 20 mg/m³ Flowmonitors < 2.0 % of certification range at zero Detection limit defineres som 2 x repeatability at zero s D n i 1 x 1, i x 2n 2, i 2 R t ;0. 95 t n s D

13 Minimum requirements of the AMS Nul- og Spanpunkts-drift p.gr.a. skift i temperatur fra 20ºC til "upper or lower certification temperature range", typisk 0ºC og 50ºC. Lab test Field test Gasmonitors < 5.0 % n.a. of certification range O 2 monitors < 0.5% n.a. oxygen concentration Particulate monitors < 5.0 % n.a. of certification range Flowmonitors < 5.0 % n.a. of certification range

14 Minimum requirements of the AMS Cross Sensitivity tests Interferens skal testes mod disse gasarter: Testområde koncentration 1 O 2 3% A and 21% 2 H 2 O 30 vol % 3 CO 300 mg/m3 4 CO 2 15 vol % 5 CH 4 50 mg/m3 6 N 2 O other 20 mg/m3 fluidised-bed firing 100 mg/m3 7 NO 300 mg/m3 8 NO 2 30 mg/m3 9 NH 3 20 mg/m SO 2 HCI other other 200 mg/m3 50 mg/m3 coal-fired power stationswithout desulphurisation coal-fired power stations mg/m3 200 mg/m3 A A test with 3 % oxygen concentration is used instead of a test without interferent.

15 Minimum requirements of the AMS Cross sensitivity The sum of the effect of all 11 interferences may not be lager than: Lab test Field test Gasmonitors < 4.0 % n.a. of certification range O2 monitors < 0.4 % n.a. oxygen concentration Particulate monitors n.a. n.a. Flowmonitors n.a. n.a.

16 Minimum requirements of the AMS Nul- og spanpunkts-drift under operation i "maintenanced interval" Field test Gasmonitors < 3.0 % of certification range O 2 monitors < 0.2 % oxygen concentration Particulate monitors < 5.0 % of certification range Flowmonitors zero < 2.0 % span < 4.0 % of certification range

17 Minimum requirements of the AMS Ydre influensfaktorer: Excursion of light beam of a cross stack AMS acc.to manufacturers spec. Influence of change in gas pressure, 3kPa, at sample point Influence of change in sample gas flow acc.to manufacturers spec. Influence of changes in voltage supply +15%/-10% Influence of vibration Hver af disse influens-faktorer må ikke påvirke nul- og spanpunkt mere end: < 2.0 % of certification range < 0.2% oxygen concentration Det er fabrikantens pligt at oplyse om alle mulige influensfaktorer. Disse influens-faktorer skal anføres i certifikatet, i formen f.eks. c[mg/ºc]

18 QAL1 fra EN14181 QAL1 fra EN14181 er en beregning af en endnu ikke installeret måler, for at estimere den samlede usikkerhed, når den er idriftsat. Desuden benyttes QAL1-beregningerne til at se hvor stor indflydelse de faktorer, der ikke testes under QAL2, har, f.eks. ældning. Når den er idriftsat, og QAL2 er gennemført, benyttes QAL1- resultaterne desuden til at forudse målefejl, som ikke kan være under kontrol, eller er valgt ikke under kontrol. Til dette skal vi bruge de omtalte influens-faktorer.

19 Eksempel på QAL1-beregning: [mg/nm³] 1. Intern måleusikkerhed (fra test certifikat): 0, Følsomhed for spændingsvariationer a c= 0, mg/nm³/v b Spændingsvariation er +10%/ 15% af 240 V= 60 V c Indflydelse på måleren= 60*0,00158= 0, Følsomhed for trykvariationer: a c= 0, mg/nm³/pa b Trykvariation i skorstenen højst 65 mbar = 6500 Pa c Indflydelse på måleren= 6500*0,000514= 3,3410 Samlet indflydelse (kvadratroden af kvadratsummen): 3,3513 De 0,2384 mg/nm³ kaldes ofte for QAL1-certifikatet, men det er forkert og vildledende. Disse tal er næppe realistiske for en moderne måler, men princippet er, at det skal kontrolleres.

20 Hvis udstyret anvendes anderledes eller med andet periferiudstyr, end det, den er testet med i.h.t. typetest-certifikatet, f.eks. 1. Anden udtrækssonde, 2. Anden varmeslangelængde, 3. Andet køle-agregat 4. Anden varmecyklon (våd støvmåling) 5. Usædvanlig gassammensætning (krydsfølsomheder) 6.. er det driftsherrens ansvar, at disse afvigelser er vurderet i en QAL1-beregning.

21 Testrapport og Certifikat i EN Det er vigtigt at skelne, idet et testrapport alene intet siger, men skal sikre sig et testcertifikat: 1. Testrapporten (ofte fejlagtigt kaldet Testcertifikatet) udstedes af det testende institut, f.eks. TÜV i Tyskland eller AEA (oprindeligt Atomic Energy Authorities, nu et testinstitut) og NPL (National Physical Laboratories) i UK. 2. Det viser hvordan de indleverede målere fungerede ved de aktuelle tests. Det siger principielt intet om hvordan alle efterfølgende målere fungerer. 3. Overensstemmelses-certifikatet, derimod, udstedes af den certificerende myndighed, d.v.s. i Tyskland af D.A.R. (Deutsches Akkreditierung Rat), og i England af Sira (Scientific Instrument Research Association), som udover testresultaterne kontrollerer at både EN (kvalitetssikring) og EN (opgavefordeling og ansvarsfordeling hos producenten) er opfyldt. 4. Certifikatet sikrer at alle efterfølgende apparater er produceret, så der er størst mulig sandsynlighed for at de også opfylder de krav, der stilles i EN Groft sagt: Det skal være et identisk instrument, ikke kun fælles typenummer!

22 Tilføjelser. Undertiden testes en samling instrumenter sammen, f.eks. en FTIR med Zirkoniumoxid O 2 -måler og med en FID TOC-måler, men det står ikke på forsiden. Certifikatet fremstår som om det er FTIR en, der måler alt, men det er det ikke.

23 Tilføjelser. Men vi skal helt frem til side 17, før det ses at der er testet mere end bare FTIR en. Her finder vi også additional ranges, som er nok så vigtige.

24 Tilføjelser. Der er nok så vigtigt, for hvis man kun får tilbudt en FTIR, får man det samme EN certifkat, og så kan man forledes til at tro, at FTIR en kan måle TOC og O 2.

25 Undtagelser i Testrapport Der kan også forekomme afvigeler, fra EN , og stadigvæk udstedes et certifikat: 1. Der er primært udstedt certifikater, selvom kravene ikke er fuldt opfyldt. a) Det kan f.eks. være nøjagtighedskrav, hvor kravet for maksimal usikkerhed er på 3% af CR, mens testen viste 3,7% af CR. Hvis det skønnes mindre vigtigt, f.eks. ved måling af stoffer, hvor koncentrationerne ligger meget lavt, og SRM-usikkerheden er stor i forhold til koncentrationen, kan der udstedes et certifikat alligevel. b) Det kan være at kravet om R²>0,90 ikke opfyldes, og det vurderes at være et SRM-problem mere end et AMS-problem. 2. Der er udstedt certifikater fra TÜV, selvom en korrekt QAL3- procedure ikke er mulig.

26 QAL3-undtagelser i Testrapport DURAGs DR anvender ikke samme optiske overflader ved QAL3-test som ved måling, og burde derfor ikke godkendes, men TÜV har vurderet a det er godt nok. Hvid overflade Kontrolcyklus foregår således: Kontrolfilter

27 Undtagelser i Testrapport Blænde for QAL3 Kontrolfilter

28 QAL3-undtagelser i Testrapport Det betyder at strålegangen er væsentlig forskellig ved kontrolcyklus end ved måling, og det er i strid med EN Hvid maling Den går via 2 hvide refleksions-plader og 2 linser, og reflekteres fra beskyttelsesglas, som alle ikke anvendes under måling Kontrolfilter Alligevel mener certificerings-instituttet at den er OK til anvendelse

29 Undtagelser i Testrapport OPSIS kombineret NDUV og NDIR måler har sågar separat lyskilde for QAL3- måling, men TÜV og /eller MCERT har vurderet at det er godt nok. Her med indbygget QAL3-funktion.

30 Undtagelser i Testrapport OPSIS kombineret NDUV og NDIR måler har sågar separat lyskilde for QAL3-måling, men TÜV og /eller MCERT har vurderet at det er godt nok. Hermed ekstern QAL3- lyskilde.

31 Spørgsmål? Tak, så fortsætter vi med QAL3

32 QAL3 Løbende kvalitetskontrol af målere Betydning af EN14181 Data fra EN minutter

33 EN14181:2014-versionen har væsentlige ændringer vedrørende QAL3. Men først ser vi på historien Zero Readings aug-99 sep-99 okt-99 nov-99 dec Zero actual reading

34 1990 erne Da vi startede på EN14181 i 1990 erne var instrumenterne analoge. Nulpunkt og spanpunkt blev indstillet med en skruetrækker. Som tiden gik, ældedes lyskilden og andre elektroniske komponenter, optiske veje blev tilsmudset, også hvor tilsmudsningskontrollen ikke målte det. Derfor var det nødvendigt med en regelmæssig kontrol, og efterjustering, hvis man ville fastholde en kalibreringsfunktion i 3 eller 5 år, som reglerne var dengang.

35 Zero Readings aug-99 sep-99 okt-99 nov-99 dec-99 Zero actual reading Her ses måleren at være ved at gå ud af kontrol, og så er det om at finde skruetrækkeren frem, og efterjustere den.

36 EN14181 har et mere kompliceret procedure er CUSUM: Her sammenlignes nul- og spanpunkts-målingen med et bevægeligt mål. Således kan man skelne mellem forøget systematiske fejl (drift) som kunne efterjusteres, og øget tilfældige fejl (målenøjagtighed) som er forringet måleinstrument, og kræver ekstern service.

37 2010 erne Siden er alle instrumenter blevet digitaliseret. Det betyder at de fleste instrumenter regelmæssigt gennemfører selvkontrol, med optiske filtre og/eller testgasser. Det betyder: 1. De opdager selv om der opstår drift. 2. Den analoge del er begrænset til at absolut minimum, (ofte 1. trin efter detektoren) så der er ingen forstærkere, der driver. 3. Der er ingen forstærkere, der kan trimmes, d.v.s. en efterjustering, kan simpelthen ikke gennemføres. 4. QAL3 er gået fra at være et justeringsværktøj til at være et accept/kassation indikator. 5. Uanset om QAL3 viser faldende målepræcision eller for stor drift, skal der tilkaldes ekstern service.

38 2010 erne Samtidigt er det fra EN indført i EN14181:2014, at QAL3- proceduren skal gennemføres mindst med et tidsinterval der er målerens maintenance interval, som er fastlagt i typetest-certifikatet. Når QAL3-proceduren gennemføres manuelt, er den ofte dyr, så der er mange penge at spare, ved at købe instrumenter, der har maintenance interval på 6 måneder, så erstattes QAL3-omkostningerne af den almindelige service. Samtidigt må det (desværre) konstateres, at det er tilladt at QAL3- proceduren gennemføres ved at sende tør enkelt-komponent testgas direkte ind i analysatoren, d.v.s. udenom udtrækssonden, pumper, ventiler og eventuelt køle/varmeskabe. D.v.s. at de komponenter, der er sandsynlighed for fejler, fordi de kun delvist er selvovervågede, derved ikke testes ved QAL3.

39 2010 erne Endeligt er det indført i EN14181:2014, at såfremt en indbygget selvtest er godkendt som QAL3-procedure i typegodkendt efter EN :2007, behøver man slet ikke gennemføre en manual QAL3-procedure, såfremt: 1. Signalet fra målerens selvcheck trækkes ned i SRO-anlægget. 2. SRO-systemet registrerer om QAL3-målingen er indenfor eller udenfor de fastsatte tolerancer. 3. Disse måledata er tilgængelige for inspektion af de tilsynsførende myndigheder.

40 2010 erne Hvis man vil gennemføre en QAL3 fra et eksternt firma, er det vigtigt at måleproceduren specificeres nøje for at undgå spild af penge. Vi har set målinger gennemført med forkerte koncentrationer i testgassen. Vi har set målinger, der er gennemført på de forkerte målere. Vi har set målinger, hvor der skiftes testgasflaske fra gang til gang, så der ingen styr er på hvilken koncentration, der egentlig skulle måles. Derfor har jeg udarbejdet en specifikation på QAL3- målinger, der kan hentes gratis fra min hjemmeside

41 Spørgsmål? Tak for opmærksomheden