TCVN5977:1995

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5977:1995 về phát thải của nguồn tĩnh - xác định nồng độ và lưu lượng bụi trong các ống dẫn khí - phương pháp khối lượng thủ công TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5977:1995 SỰ PHÁT THẢI CỦA NGUỒN TĨNH - XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ VÀ LƯU LƯỢNG BỤI TRONG CÁC ỐNG DẪN KHÍ - PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG THỦ CÔNG Stationary source emission - Determination of concentration and flow rate of dust in gas carrying ducts - Manual weighing method 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định phương pháp khối lượng thủ công để xác đinhj nồng độ và lưu lượng bụi của dòng khí chuyển động trong những không gian khép kín như các ống dẫn khí, ống khói. Phương pháp này có thể dùng để xác định nồng độ bụi trong khoảng từ 0,005 g/m 3 đến 10 g/m 3 . Với những nồng độ bụi nhỏ hơn 0,050 g/m 3 độ sai của phương pháp lớn hơn ± 10% (xem các mục 12 và 14). Về cơ bản, là phương pháp để xác định bụi phát ra từ các nguồn tĩnh, và nó cũng có thể được dùng để chuẩn hoá các thiết bị kiểm soát liên tục, tự động. Phương pháp cần được áp dụng trong những điều kiện càng ổn định càng tốt của dòng khí trong ống dẫn. Nó không thích hợp cho các hệ thống thông gió hoặc điều hoà không khí, không khí trong nhà hoặc khí có chứa những giọt nhỏ. Tiêu chuẩn này cũng quy định những yêu cầu về tính năng của những máy móc có thể được dùng (nếu dùng đúng) và chỉ rõ những yêu cầu cơ bản về cách lắp đặt các thiết bị lấy mẫu. Nếu có yêu cầu nào đó của tiêu chuẩn này không được thoả mãn thì phương pháp vẫn có thể áp dụng trong một số trường hợp đặc biệt nhưng sai số về nồng độ và lưu lượng bụi có thể sẽ lớn hơn (xem mục 14). 2. Tiêu chuẩn trích dẫn Tiêu chuẩn sau đây được dùng cùng với tiêu chuẩn này: ISO 3966 : 1977 - Đo dòng chất lỏng trong ống dẫn kín - Phương pháp diện tích tốc độ dùng các ống tĩnh Pitot. 3. Định nghĩa Tiêu chuẩn này áp dụng những định nghĩa sau đây: 3.1. Lỗ tiếp cận: Một lỗ trên thành ống dẫn và ở đầu mút của một đường lấy mẫu, qua đó đầu lấy mẫu được đưa vào (xem hình 1 và đường lấy mẫu (3.15)). 3.2. Điều kiện hiện tại: Nhiệt độ và áp suất ở các điểm lấy mẫu. 3.3. Lấy mẫu tích tụ: Sự lấy một mẫu tổ hợp bằng cách lấy lần lượt ở các điểm lấy mẫu trong một khoảng thời gian yêu caàu. 3.4. Ống dẫn khói: Một cấu trúc kín để cho khí đi qua. 3.5. Áp suất hiệu dụng: Độ chênh lệch áp suất giữa điểm lấy mẫu và không khí xung quanh ở cùng độ cao. 3.6. Khí: Hỗn hợp các khí đơn chất hoặc hợp chất, có thể mang theo bụi cùng chuyển động trong ống dẫn. 3.7. Đường kính thuỷ lực; Kích thước đặc trưng của thiết diện ống dẫn, được định nghĩa bằng 3.8. Lấy mẫu riêng lẻ: Thu thập và lấy ra các mẫu riêng biệt từ mỗi điểm lấy mẫu. 3.9. Lấy mẫu đẳng tốc: Lấy mẫu sao cho tốc độ và hướng của khí đi vào mũi lấy mẫu ( ) giống như tốc độ và hướng dẫn của dòng khí ở trong ống dẫn tại điểm lấy mẫu (xem hình 2). 3.10. Nồng độ bụi: Khối lượng bụi trong một đơn vị thể tích khí trong ống dẫn ở nhiệt độ và áp suất xác định. 3.11. Lưu lượng bụi: Khối lượng bụi chứa trong khí ở trong ống dẫn lưu thông trong một đơn vị thời gian. 3.12. Bụi: Các hạt rắn với hình dáng, cấu trúc hoặc khối lượng riêng bất kì phân tán trong pha khí liên tục. 3.13. Mẫu khí đại diện: mẫu khí có cùng nồng độ bụi trung bình giống như tại mặt phẳng lấy mẫu trong lúc lấy mẫu. 3.14. Mặt phẳng lấy mẫu: Mặt phẳng thẳng góc với đương tâm của ống dẫn ở vị trí lấy mẫu (xem hình 1). 3.15. Đường lấy mẫu: Đường nằm trong mặt phẳng lấy mẫu, dọc theo nó các điểm lấy mẫu được định vị (xem hình 1), và được giới hạn bởi thành trong của ống dẫn. 3.16. Điểm lấy mẫu: Một vị trí trên đường lấy mẫu, ở đó mẫu được lấy ra. 3.17. Vị trí lấy mẫu: Một vị trí thích hợp để tiến hành lấy mẫu trong ống dẫn. 3.18. Nơi lấy mẫu: Nhà máy, công xưởng ở đó việc lấy mẫu được tiến hành. 3.19. Điều kiện tiêu chuẩn: Nhiệt độ và áp lực tiêu chuẩn của khí, nghĩa là 237K và 101.3 kPa. 4. Các kí hiệu và đơn vị tương ứng, chỉ tự và chỉ số 4.1. Các kí hiệu và các đơn vị tương ứng Xem bảng 1 4.2. Chỉ tự và chỉ số Xem bảng 2 Bảng 1 - Các kí hiệu và các đơn vị tương ứng Kí hiệu Ý nghĩa Đơn vị a Diện tích hiệu dung của mũi lấy mẫu m 2 A Diện tích mặt phẳng lấy mẫu m 2 c' Nồng độ bụi g/m 3 d Bề dầy của thành mũi lấy mẫu ở đầu mút m d Đường kính ống dẫn tại mặt phẳng lấy mẫu m d H Đường kính thuỷ lực của ống dẫn tại mặt phẳng lấy mẫu m d N1 Đường kính trong của mũi lấy mẫu m d N2 Đường kính ngoài của mũi lấy mẫu m d 0 Đường kính lỗ m f Nồng độ hơi nước kg/m 3 i Các vị trí trên đường lấy mẫu (theo đường kính hoặc bán kính) - K Hệ số chuẩn hoá - l Chiều dài đặc trưng m l 1 Chiều dài của mặt phẳng lấy mẫu (cạnh dài hơn) m l 2 Chiều rộng của mặt phẳng lấy mẫu (cạnh ngắn hơn) m m Khối lượng bụi thu được g M Khối lượng mol kg/kmol n d Số điểm lấy mẫu trên đường kính lấy mẫu - n dia Số đường kính lấy mẫu (đường lấy mẫu) - n r Số điểm lấy mẫu trên bán kính lấy mẫu (0,5d) - n 1 Số chia của 11 - n 2 Số chia của I 2 - P áp suất tuyệt đối Pa P am áp suất xung quanh P a P e áp suất hiệu dụng (P e = P - P am ) P a D P Chênh lệch áp suất qua thiết bị đo dòng khí P a q m Lưu lượng bụi trong ống dẫn g/h 3 q v Tốc độ thể tích của dòng khí m 3 /h r Thể tích riêng phần của thành phần khí - r Khối lượng riêng của khí kg/m 3 t Thời gian lấy mẫu (tổng thời gian) h D t Thời gian lấy mẫu cho từng điểm lấy mẫu h T Nhiệt độ (tuyệt đối) K f Nhiệt độ 0 C v Tốc độ khí m/s V Thể tích khi m 3 V m Thể tích mol của dòng khí m 3 /K mol x 1 Khoảng cách từ thành ống dẫn đến điểm lấy mẫu dọc theo đường kính hoặc bán kinh m Bảng 2 - Chỉ tự và chỉ số Chỉ tự hoặc chỉ số ý nghĩa A Điều kiện hiện tại ở mặt phẳng lấy mẫu G Dụng cụ đo khí I Giá trị riêng lẻ N Điều kiện tiêu chuẩn N Mũi lấy mẫu O Lỗ P t ống Pilot W Hơi nước ' Gồm cả ẩm 5. Nguyên tắc Một mũi lấy mẫu dạng thon được đặt trong ống dẫn, hướng vào dòng khí đang chuyển động, và mẫu khí được lấy một cách đẳng tốc trong một khoảng thời gian đã định. Vì có sự phân bố không đồng đều của bụi ở trong ống dẫn nên cần lấy nhiều mẫu ở nhiều điểm đã chọn trên thiết diện ống dẫn. Bụi trong mẫu khí được tách ra bằng một cái lọc, sau đó được làm khô và cân. Nồng độ bụi được tính từ lượng cân bụi và thể tích của khí trong ống dẫn. Lưu lượng của bụi cũng có thể được tính từ nồng độ bụi, thời gian lấy mẫu, diện tích mặt phẳng lấy mẫu và diện tích lỗ mở của mũi lấy mẫu. 6. Tóm tắt phương pháp Một mẫu đại diện được hút ra từ nguồn. Mức độ đại diện của mẫu cho dòng khí phụ thuộc vào: - Tính đồng đều của tốc độ trong mặt phẳng lấy mẫu; - Số lượng đủ các điểm lấy mẫu trong mặt phẳng lấy mẫu; - Lấy mẫu đẳng tốc. Thông thường, khi được lấy mẫu ở nhiều điểm trên mặt phẳng lấy mẫu tuỳ theo diện tích của mặt phẳng này. Mặt phẳng lấy mẫu thường được chia thành nhiều diện tích bằng nhau và mẫu được hút ở trung tâm của các diện tích đó (xem phụ lục B). Để xác định nồng độ bụi trong mặt phẳng lấy mẫu, mũi lấy mẫu được di chuyển từ điểm lấy mẫu này sang điểm lấy mẫu khác và lấy khí một cách đẳng óc ở mỗi điểm. Nếu mặt phẳng lấy mẫu được chia thành những diện tích không bằng nhau thì thời gian lấy mẫu ở mỗi điểm phải tỉ lệ với diện tích chứa điểm đó. Mẫu được đưa vào máy lấy mẫu. Về nguyên tắc, máy lấy mẫu gồm: - Một bộ tách bụi, đặt ở trong hoặc ngoài ống dẫn; - Một hệ thống đo lưu lượng khí, đặt ở trong hoặc ngoài ống dẫn; - Một hệ thống hút. Bộ tách bụi và/hoặc hệ thống đo lưu lượng khí có thể được đặt ở trong hay ở ngoài ống dẫn. Sơ đồ một vài máy lấy mẫu được trình bày trên hình 3 và 4. Các số trên hình phù hợp với số nêu trong bảng 3 nhưng khác với số trên các hình 5 và 6 cũng như trong các mục 7 và 13. Cần phải tránh sự ngưng tụ hơi (nước, H 2 SO 4 v.v...) trong máy lấy mẫu khi đang lấy mẫu bởi vì nó ngăn cản công đoạn tách, xửlí bụi và sự đo dòng. Muốn vậy, đầu lấy mẫu, bộ tách bụi và dụng cụ đo lường dòng khí cần được sấy nóng đến trên điểm sương thích hợp. Hơi nước cần được loại triệt để sau công đoạn tách bụi để có thể dùng đồng hồ đo khí khô đo thể tích mẫu, với điều kiện là hàm lượng hơi nước trong ống dẫn thay đổi không đáng kể trong khi lấy mẫu. Để lấy mẫu đẳng tốc cần đo tốc độ khí tại điểm lấy mẫu rồi tính và điều chỉnh tốc độ dòng khí đi vào máy lấy mâu cho phù hợp. Thường dùng một ống tĩnh Pitot để đo tốc độ dòng khí trong ống dẫn. Nếu dụng cụ đo tốc độ dòng khí lấy mẫu (dòng khí đi vào máy lấy mẫu) được dặt trong ống dẫn thì quan hệ giữa sụt áp đo được và chênh áp do trên ống tĩnh Pitot là đơn giản và dễ dàng điều chỉnh được điều kiện đẳng tốc. Nếu dụng cụ đo tốc độ dòng khí lấy mẫu được đặt ở ngoài ống dẫn thì việc tính toán điều kiện đẳng tốc sẽ phức tạp hơn nhiều. Việc tính toán này có thể phải gồm cả tính mật độ khí trong ống dẫn quy về điều kiện tiêu chuẩn (có thể suy ra từ thành phần khí khô và hàm lượng hơi nước) nhiệt độ và áp lực tĩnh của khí trong ống dẫn và trong dụng cụ đo lường khí, và hàm lượng hơi nước của khí nếu tốc độ dòng khí lấy mẫu được đo sau khi đã loại nước. Sau khi lấy mẫu, thu gom toàn bộ lượng bụi (lấy hết cả bụi đọng trong đầu và mũi lấy mẫu), sấy kho và cân. Cách tính toán nồng độ bụi và lưu lượng bụi trong ống dẫn được trình bày ở các mục 7 và 13. Một cách khác để tính lưu lượng cua bụi được nêu trong phụ lục F. 7. Xem xét phương pháp đo và tính Giản đồ đo và tính để xác định nồng độ và lưu lượng bụi được trình bày trên các hình 5 và 6. Các giản đồ này có liên quan với các máy lấy mẫu trình bày trên các hình 3 và 4. Những thiếy bị lấy mẫu khác (lọc và/hoặc đo tốc độ dòng khí lấy mẫu đặt trong ống dẫn) và cách tính toán khác (phụ lục F) cũng có thể được sử dụng nếu như chúng có độ đúng đủ đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn này. Từ hình 5 (loại nước trước khi đo khí) có thể thấy rằng để tính tốc độ khí trong ống dẫn (8) cần tính mật độ khí trong ống dẫn (7) dựa vào nhiệt độ (3), áp suất tĩnh (4), hàm lượng nước (6) và thành phần khí (5). Mật độ khí cùng với chênh áp (1) đo được bằng một ống Pitot cho phép tính tốc độ khí. Từ tốc độ dòng khí trong ống dẫn (8) và diện tích mặt cắt ống dẫn (2) có thể tính được lưu lượng khí qua ống dẫn ở những điều kiện khác nhau (9, 10, 11). Để lấy mẫu đẳng tốc cần chọn đường kính mũi lấy mẫu thích hợp, phụ thuộc vào dung lượng bơm, tốc độ khí trong ống dẫn, nồng độ bụi và thời gian lấy mẫu. Tốc độ dòng lấy mẫu đẳng tốc (12) được xác định bởi đường kính mũi lấy mẫu (13), tốc độ khí ở điểm lấy mẫu (8), các điều kiện khí trong ống dẫn (3, 4) và trong dụng cụ đo lường khí (16, 17), và hàm lượng nước. Dòng khí lấy mẫu được điều chỉnh cho phù hợp. Thể tích mẫu khí (150 đươc đo và được quy về điều kiện tiêu chuẩn (21) bằng cách dùng áp suất tĩnh (16) và nhiệt độ (17) đọc trên dụng cụ đo lưu lượng khí. Cái lọc dùng để thu bụi được xử lí và cân (18) trước. Sau khi thu bụi, kể cả lượng bụi đọng trong máy lấy mẫu trước khi đến cái lọc (19), cái lọc được xử lí và cân lại. Như vậy sẽ được lượng bụi tổng số. Nồng độ bụi (22) được tính bằng tỉ số của lượng bụi thu được (18, 19) trên thể tích mẫu khí đã quy về điều kiện tiêu chuẩn (21). Cuối cùng, lưu lượng bụi (23) tính được bằng cách nhân nồng độ bụi (2) với lưu lượng khí qua ống dẫn (1). Nếu dùng cách lấy mẫu riêng lẻ trên mặt phẳng lấy mẫu đã cho thì tính nồng độ bụi trung bình bằng cách nhân mỗi nồng độ với một hệ số trọng lượng phù hợp với lưu lượng khí trong ống dẫn. Từ hình 6 (không loại nước trước khi đo khí) có thể thấy rằng cách tính lưu lượng khí ẩm đi qua ống dẫn dưới các điều kiện tiêu chuẩn (10) giống như cách tính ở hình 5. Tuy nhiên tốc độ lấy mẫu đẳng tốc (12) được tính nhờ quan hệ của áp suất chênh lệch của ống Pitot (1) và sự sụt áp suất ở dụng cụ đo lưu lượng trong thiết bị lấy mẫu (14), đồng thời có kể đến các áp suất chênh lệch (4, 16) và nhiệt độ (3, 17) cùng đường kính mũi lấy mẫu (13). Trường hợp này không áp dụng sự chuyển đổi sang các điều kiện khí khô. Thể tích mẫu khí ẩm quy về điều kiện tiêu chuẩn (20) được tính từ tốc độ dòng khí lấy mẫu ẩm (14) và thời gian lấy mẫu (24). Tuy nhiên, nếu biết hàm lượng hơi nước của khí thì có thể tính nồng độ bụi trên cơ sở khí khô. Nồng độ bụi của khí ẩm đã quy về điều kiện tiêu chuẩn (22) được tính từ thể tích mẫu khí ẩm (20) và lượng cân của các cái lọc (18, 19). Lưu lượng bụi (23) tìm được bằng cách nhân nồng độ bụi (22) với lưu lượng khí ẩm đi trong ống ở những điều kiện tiêu chuẩn. 8. Máy móc, dụng cụ 8.1. Đại cương Các loại máy lấy mẫu khác nhau có những đặc tính khác nhau khiến chúng chỉ thích hợp cho từng áp dụng cụ thể (thí dụ cho nhiệt độ khí của ống khói lò hơi, hoặc cho nồng độ bụi thấp, hoặc cho ống dẫn có kích thước nào đó). Khi có thể, nên dùng thiết bị đo trình bày trên hình 3 và 4. Các số trên những hình này tương ứng với các số chỉ bộ phận liệt kê trong 8.2, nhưng khác với các số trên hình 5 và 6 cũng như trong các mục 7 và 13. Gắng dùng máy lấy mẫu và đo dòng phù hợp với tiêu chuẩn này, kể cả những thiết bị bảo đảm an toàn máy móc ở lỗ tiếp cận và giảm đến mức tối thiểu sự xâm nhập của không khí hoặc sự thoát ra của khí qua lỗ tiếp cận. Kích thước của lỗ tiếp cận phải không làm hư hại mũi lấy mẫu khi được đưa vào. Các bộ phân của máy và những yêu cầu để chúng phù hợp với tiêu chuẩn này được liệt kê ở bảng 3. Yêu cầu chung là các vật liệu chế tạo máy phải chống chịu được các khí ăn mòn và nhiệt độ khí. Cần tránh các bề mặt trong thô ráp vì chúng có thể gây đọng và thu bụi lại rất khó khăn. Ngoài ra, sự giảm chất lượng bộ lọc do các khí ăn mòn và/hoặc nhiệt độ cao cũng có thể xẩy ra. 8.2. Danh mục thiết bị dùng để đo nồng độ bụi Cần phân biệt hai phương pháp đo khí: - Đo dong khí (phương pháp I); - Đo thể tích khí (phương pháp II). Nếu dùng một tấm đục lỗ (phương pháp I), hàm lượng hơi nước trong mẫu khí nói chung vẫn được giữ lại (xem hình 3). Dụng cụ này cũng có thể được dùng để điều chỉnh và duy trì điều kiện lấy mẫu đẳng tốc. Nếu dùng một đồng hồ tích phân đo khí khô (phương pháp II), hơi nước cần được loại trừ trước khi đi vào đồng hồ (hình 4). Đồng hồ đo khí có khả năng đo chính xác thể tích mẫu khí, còn dụng cụ đo lưu lượng khí (thí dụ dụng cụ có bề mặt thay đổi được) chủ yếu dùng để điều chỉnh và duy trì điều kiện lấy mẫu đẳng tốc. Bảng 3 tóm tắt các bộ phận thiết bị cần để đo nồng độ và lưu lượng bụi. Các bộ phận đánh số từ 1 đến 17 tương ứng với số trên hình 3 và 4. Bảng 3 - Danh mục các bộ phận thiết bị Số của bộ phận Bộ phận Kiểu bộ phận Đặc tính 1 Mũi lấy mẫu Xem 8.3 2 Đầu lấy mẫu Xem 8.4 3 Bộ tách bụi Xem 8.5. Hiệu suất 98,0% với bụi 0,3mm 4 Bộ phận đo lưu lượng khí lấy mẫu (phương pháp I) Tấm đục lỗ, đồng hố đo dòng, hoặc tương đương Đo lưu lượng thể tích khi tổng số, chính xác đến 2% 5 Bộ phận điều khiển lưu lượng khi lấy mẫu Nên có 2 núm (một để tinh chỉnh), một van đóng ngăn dòng khí 6 Bộ phận hút khí Bơm (phương pháp II) quạt, quạt đẩy Có khả năng hút khi với tốc độ yêu cầu do thắng được sức cản gây ra bởi mũi lấy mẫu, đầu lấy mẫu, bộ lọc, lỗ .v.v... Khi dùng đồng hồ đo khí bơm phải kín khí 7 Đồng hồ đo thể tích khí (phương pháp II) Đồng hồ tích phân đo khí khô Thể tích khí chính xác đến 2% Khi dùng đồng hồ đo khí, bơm phải kín khí. 8 Bộ phận đo lưu lượng khí lấy mẫu (phương pháp II) Tấm đục lỗ, rotamet, hoặc tương đương Điều chỉnh và duy trì điều kiện đẳng tốc chính xác đến 5% 9 Loại nước (phương pháp II) Bộ ngưng tụ, bộ làm khô (thí dụ dùng silicaget) Đô được hàm lượng nước chính xác đến 1% thể tích khí 10 Nhiệt kế để đo nhiệt độ trong ống dẫn Cặp nhiệt điện, đầu đo nhiệt độ, hoặc tương đương Chính xác đến 1% nhiệt độ tuyệt đối 11 Bộ phận đo áp suất tĩnh hiệu dụng trong ống dẫn áp kế chất lỏng hoặc tương đương Chính xác đến 1% áp suất tuyệt đối trong ống dẫn 12 Bộ nhạy với chênh áp được nối vào ống Pitot (xem số 13) áp kế chất lỏng nghiên áp kế đo được đến 5Pa 13 Đo tốc độ khi Một trong các ống Pitot nêu trong ISO 3996 (thí dụ ống Pitot kiểu S) cũng dùng được nếu đã chuẩn hoá theo ống Pitot tiêu chuẩn 14 Đo độ ẩm của khí trong ống dẫn Bộ ngưng tụ, bầu khô và ướt, máy sấy Đo hàm lượng nước trong khi chính xác đến ± 1% thể tích khí trong ống dẫn 15 Nhiệt kế đo nhiệt độ ở dụng cụ đo khí Nhiệt kế hoặc tương đương Chính xác đến ± 1% nhiệt độ tuyệt đối 16 Đo áp suất tĩnh hiệu dụng ở dụng cụ đo khí áp kế chất lỏng hoặc tương đương7 Chính xác đến ± 0,1% áp lực tuyệt đối trong dụng cụ đo khí 17 Nhạy với chênh áp được nối vào dụng cụ đo tốc độ dòng khí lấy mẫu (phương pháp I) áp kế chất lỏng nghiêng hoặc tưonưg đương Chính xác đến ± 4% số đọc 18 áp kế để đo áp suất khí quyển tại chỗ Chính xác đến ± 300Pa 19 Dụng cụ để đo thu bụi ở đầu và mũi lấy mẫu Mọi phương tiện thu đựoc hết bụi đọng trong đấu và mũi lấy mẫu Không được nạo mặt trong thiết bị 20 Bình chứa để chuyên chở bụi Các bình chứa pahỉ có thể bịt kín ; nếu bụi được cân cùng với bình chứa thì bình chứa cần phải nhẹ chịu được nhiệt độ sấy Lượng bụi không được ít hơn 0,3% khối lượng bình chứa cân cùng, trừ trường hợp dùng cân bổ chỉnh có khả năng cân chính xác đến ± 1% lượng bụi hoặc đến 0,1 mg 21 Giá và/ hoặc hộp đỡ cái lọc Giống như số 20, thay bình chứa bằng giá hoặc hộp 22 Dụng cụ đo thời gian Dụng cụ cần có nút chạy và dừng Cần độc được đến 1a 23 Phụ tùng của bộ tách hạt Xyclon, mlcroxyclon, túi lọc bằng vải.v.v... 24 Sấy nóng hoặc làm nguội đầu lấy mẫu, bộ tách bụi, dụng cụ đo tốc độ dòng khí lấy mẫu 25 Máy phân tích thành phần khí Bất kì Xác định mật độ khí chính xác đến ± 2% 26 Cân Yêu cầu cân bổ chỉnh khi cân lượng bụi tương đối nhỏ cùng với bình chứa (xem 20) Cân bụi chính xác đến ± 1% hoặc 0,1mg 27 Đo kích thước ống dẫn Que định cỡ, bản vẽ chính xác với các ống dẫn rất lớn Kích thước trong của ống dẫn hoặc ống khói cần đo chính xác đến ± 1% 8.3. Mũi lấy mẫu Mũi lấy mẫu là bộ phận đầu tiên mà khi đi qua để vào máy lấy mẫu. Mũi lấy mẫu cần thon, cấu tạo đơn giản gọn và không ảnh hưởng xấu đến hiệu quả của thiết bị. Thí dụ một mũi lấy mẫu thon, đơn giản bổ dọc được trình bày trên hình 7. Các kiểu lấy mẫu khác đáp ứng được yêu cầu cầu của tiêu chuẩn này đều có thể dùng được. Nếu d / d N1 ) lớn hơn 0,05, đường kính hiệu dụng (d N­ ) được tính theo công thức Đường kính của lỗ vào mũi lấy mẫu không được nhỏ hơn 4mm. Những thay đổi tiếp theo của đường kính lỗ khoan phải thon đều, không bậc thang và chỗ nối phải trơn nhẵn để tránh đóng bụi. Bất kì chỗ cong nào ở đoạn này cũng phải có đường kính tối thiểu gấp 1,5 lần đường kính lỗ vào. Mặt trong cần trơn nhẵn và mũi lấy mẫu cần được làm bằng vật liệu duy trì được độ nhẵn bóng. Khoảng cách từ đầu mút đến giá đỡ mũi lấy mẫu phải đủ dài để tránh gây nhiễu loạn dòng khí cục bộ. Thông thường khoảng cách này nên bằng khoảng 3 lần đường kính giá đỡ. Chú thích : 1) Đường kính trong không được giảm trên một đoạn dài bằng đường kính lỗ vào. 2) Thường cung cấp thiết bị có kèm theo một dãy mũi lấy mẫu từ những dòng khí có tốc độ khác nhau dùng để lấy mẫu từ những dòng khí có tốc độ khác nhau. 8.4. Đầu lấy mẫu Đầu lấy mẫu là bộ phận của thiết bị cho phép đặt mũi lấy mẫu vào trong ống dẫn hoặc ống khói để lấy mẫu khí. Nó thường nối với các phần khác nhau của thiết bị như mũi lấy mẫu, bộ lọc, bộ tách nước. Bất cứ phần nào của đầu lấy mẫu nằm trong ống dẫn đều phải rắn chắc. Đầu lấy mẫu cần ăn khớp với kim chỉ hoặc dụng cụ chỉ hướng, theo đó mũi lấy mẫu được nhắm vào. Tất cả từ mọi phần bên trong đầu lấy mẫu trở đi, kể cả bộ lọc cần phải nhẵn và thật bóng, số các chỗ nối cần giữ tối thiểu. Cần chuẩn bị để có thể thu gom hết bụi đọng trong đầu lấy mẫu. nếu cần phải chuẩn bị phương tiện để sấy nóng hoặc làm lạnh đầu lấy mẫu, nhưng không được gây khó khăn cho thao tác, nhằm tránh mọi sự ngưng tụ (hơi nước, hơi axit sunfuric) ở khoảng giữa mũi lấy mẫu và bộ tách bụi (hoặc các dụng cụ đo khí nếu dùng). 8.5. Bộ tách bụi Trong tiêu chuẩn này, bộ tách bụi đóng vai trò bộ lọc cuối cùng lấy bụi trong mẫu khí và được coi như bộ tách bụi chính ngay cả khi chỉ có một bộ. Các tách bụi khác (túi vải, xyclon v.v...) được dùng để giảm tải trong trên bộ lọc chính. Bộ tách bụi chính chứa một lớp lọc thích hợp cho việc thu và giữ bụi từ mẫu với hiệu suất ³ 98% với bụi có đường kính hạt cỡ 0,3àm ở 20 O C (thí dụ dioctylphtalat hoặc chất thử tương đương). Cần lưu ý rằng một luồng khí đi qua bộ lọc có hiệu suất đã biết không thể vượt quá tốc độ đo (điều độ quyết định bởi cỡ lỗ lọc). Các lớp lọc thích hợp nhất cho mục đích này là tấm lọc phẳng hoặc lớp lọc hình trụ (sợi). Hiệu suất giữ bụi của các lớp lọc sợi nhồi còn ít được xác định vì nó phụ thuộc vào đường kính sợi và phương pháp nhồi. Nếu chúng được sử dụng, các sợi phải đủ nhỏ và được nhồi cân thận (tránh tạo thành kênh dẫn) với mật độ sao cho những yêu cầu nêu ở đoạn trên phải được đáp ứng. Hiệu suất giữ bụi của các lớp bằng sợi cần được kiểm tra so với tầm lọc phẳng (sợi) đã biết hiệu suất. Giá đỡ cần được thiết kế sao cho có thể trành được hư hại cái lọc khi gỡ nó ra khỏi giá. Trong khi vận chuyển, cái lọc đã có bụi phải được giữ cẩn thận để tránh mất mát bụi hoặc/và hấp thụ hơi nước trước khi cân. Một số trường hợp đặc biệt (thí dụ các chất tan hoặc không chứa kim loại dùng để phân tích hoá học hoặc phân tích bằng kính hiển vi) có thể yêu cầu những vật liệu lọc đặc biệt. Sợi thuỷ tinh xôđa hoặc vật lệu khác dễ bị các chất khí hoặc rằn làm hư hại thì không nên dùng. Các loại sợi silic oxit, bosilicat hoặc aluminosilicat nói chung là thích hợp. Trong những trường hợp này, bộ phận tách bụi có thể bố trí ở trong hoặc ngoài ống dẫn. Khi đặt ở ngoài, bộ tách bụi cần được sấy nóng để ngăn ngừa bất kì sự ngưng tụ hơi nước nào. Khi đặt ở trong, bộ tách bụi cần bố trí ở đủ xác định mũi lấy mẫu để nó không gây ảnh hưởng đến dòng khí lấy mẫu. Mũi lấy mẫu, đầu lấy mẫu và bộ tách bụi cần có thiết kế thế nào đó để bụi lắng đọng trước khi đến cái lọc có thể được thu gom dễ dàng và định lượng. 9. Công tác chuẩn bị 9.1. Đại cương Trước khi tiến hành đo đạc cần thảo luận với người có trách nhiệm của nhà máy về mục đích và phương pháp lấy mẫu. Bản chất của quá trình sản xuất trong nhà máy, thí dụ như liên tục hoặc theo chu kì, có thể gây ảnh hưởng đến chương trình lấy mẫu. Nếu quá trình là liên tục thì điều quan trọng là phải lấy mẫu khi quá trình càng gần điều kiện vận hành càng tốt. Đầu tiên cần tiến hành khảo sát sơ bộ nhà máy để chọn vị trí lấy mẫu thuận lợi nhất (xem 9.2), dự kiến số và cách bố trí các điểm lấy mẫu (xem 9.3). Từ đó quyết định vị trí lỗ tiếp cận (xem 9.4) và bệ làm việc 9xem 9.5). Từ các thông tin thu lượm được, chọn thiết bị (xem 9.6) và đặt kế hoạch thực hiện.Thảo luận với Ban quản đốc nhà máy về những chuẩn bị đã sẵn có hoặc còn phải tiếp tục làm. Cần quan tâm ngay đến những yêu cầu phòng tránh nổ, cháy, cấp điện và khí nén. Phải xem xét mọi yêu cầu về an toàn và quy định những biện pháp thích hợp về an toàn. Cần kiểm tra tính thích hợp của vị trí lấy mẫu trước khi tiến hành lấy mẫu (xem 9.7). Ngày tháng, thời gian bắt đầu, khoảng thời gian khảo sát và lấy mẫu cũng như các điều kiện vận hành của nhà máy trong thời gian đó đều phải được sự thoả thuận của Ban quản đốc nhà máy. 9.2. Chọn vị trí lấy mẫu Vị trí lấy mẫu cần nằm ở một đoạn ống dẫn thẳng, đều đặn về hình dạng và thiết diện, tốt nhất là thẳng đứng, và càng xác định các vật cản ở phía xuôi dòng càng tốt bởi vì các vật cản này (thí dụ như đoạn cong quạt hoặc cửa đệm kín một phần) có thể gây ra sự rối loạn và đổi hướng dòng khí. Để đảm bảo tính đồng nhất của sự phân bố tốc độ khí trên mặt phẳng lấy mẫu, đoạn ống dẫn thẳng này cần dài ít nhất bằng 7 lần đường kính thuỷ lục của ống. Mặt phẳng lấy mẫu cần phải nằm ở khoảng cách 5 lần đường kính thuỷ lực so với đầu khí vào của đoạn ống đã chọn. Nếu mặt phẳng lấy mẫu được định vị trên một ống khói thải ra không khí thì nó phải cách miệng ống khói một khoảng 5 lần đường kính thuỷ lực (như vậy đoạn ống khói thẳng cần chọn có chiều dại bằng 10 lần đường kính thuỷ lực). Cần chọn đoạn ống mà sự phân bố của bụi tương đối đồng đều. Trước khi lấy mẫu cần phải chắc chắn rằng các điều kiện của dòng khí phù hợp với tiêu chuẩn mô tả trong 10.4. Nếu bắt buộc phải lấy mẫu ở đoạn ống dẫn nằm ngang thì thực tế cho thấy lỗ tiếp cận nên bố trí ở mặt phía trên ống do đã tính đến sự đọng bụi ở mặt đáy ống. Trong thực tế với những ống dẫn lớn, không tìm được đoạn nào thẳng mà chiều dài gấp 7 lần đường kính thuỷ lực và do đó, định vị mặt phẳng lấy mẫu ở đây sẽ không thoả mãn những yêu cầu đã nói ở trên. Trong những điều kiện thuận lợi, cần tuân thủ mọi yêu cầu của tiêu chuẩn này để kết quả có độ chính xác có thể chấp nhận được. Trường hợp này xem khuyến nghị ở phụ lục E. 9.3. Số lượng tối thiểu và vị trí các điểm lấy mẫu Số lượng tối thiểu các điểm lấy mẫu được quyết định bởi mặt phẳng lấy mẫu. Nói chung, số diểm tăng lên khi diện tích mặt phẳng tăng. Bảng 4 và 5 cho số điểm lấy mẫu tối thiểu tương ứng với ống dẫn tròn và vuông góc. Các điểm lấy mẫu nằm ở trung tâm của các diện tích bằng nhau trên mặt phẳng lấy mẫu (xem phụ lục B). Các điểm lấy mẫu không được nằm trong vòng 3% chiều dài đường lấy mẫu (nếu d hoặc l > 1m) hoặc 3cm (nếu d hoặc l < 1m)="" tính="" từ="" thanh="" trong="" ống="" dẫn.="" nếu="" sự="" tính="" toán="" cho="" kết="" quả="" cần="" có="" điểm="" lấy="" mẫu="" ở="" trong="" vùng="" vừa="" nói="" thì="" háy="" chọn="" biên="" trong="" của="" vùng.="" điều="" đó="" có="" thể="" xẩy="" ra="" khi="" chọn="" số="" điểm="" lấy="" mẫu="" tối="" thiểu="" nhiều="" hơn="" số="" điểm="" trình="" bày="" trong="" bảng="" 4="" và="" 5,="" thí="" dụ="" trong="" trường="" hợp="" ống="" dẫn="" có="" dạng="" bất="" thường="" hoặc="" có="" dòng="" khí="" dội=""> 9.4. Kích thước và vị trí các lỗ tiếp cận Các lỗ cần bảo đảm để đưa thiết bị đến được tới các điểm lấy mẫu đã cho theo 9.3.Kích thước lỗ phải phù hợp với kích thước thiết bị và cần có khoảng trống để đưa thiết bị vào. Xem 9.2 về vị trí lỗ tiếp cận trên ống dẫn nằm ngang. Có thể cần một lỗ thứ hai ở phía trên mặt phẳng lấy mẫu theo chiều dòng khí để nếu cần thì đưa khí đã lấy mẫu trở lại vào ống dẫn một khi quạt không đủ mạnh hoặc độc hại nếu xả khí ra ngoài. 9.5. Bệ làm việc (sàn làm việc) Chú ý an toàn : Bệ làm việc thường xuyên hoặc tạm thời cần đủ rộng và phải có lan can cao 0,5m đến 1,0m, có xích cơ động để buộc đầu thang vào gờ thẳng cao 0,25m trên bệ (sàn) làm việc. Bệ làm việc thường được bố trí phù hợp với các lỗ tiếp cận sao cho lan can không gây vướng khi sử dụng máy. Bệ làm việc không được có những chướng ngại vật gây khó khăn cho việc tháo lắp các thiết bị lấy mẫu. Diện tích mặt bệ làm việc với các ống dẫn và ống khói thường không nên nhỏ hơn 5m 2 và chiều rộng tối thiểu nên khoảng 1 hoặc 2m tuỳ theo đường kính ống dẫn (đây chỉ là một hướng dẫn áp dụng). Công việc chuẩn bị cần được tiến hành chu đáo, thí dụ không khí nén, điện, nước phù hợp với loại máy sử dụng. Cần trục nâng, hạ thiết bị và chiếu sáng cũng có thể cần. Nếu bệ làm việc đặt lộ thiên, cần chú ý các biện pháp bảo vệ người và máy móc thiết bị, ổ cắm điện, phích điện và các thiết bị cần phải kín nước nếu chúng tiếp xúc với thời tiết xấu. Bảng 4 - Số điểm lấy mẫu tối thiểu ở ống dẫn tròng Diện tích mặt phẳng lấy mẫu m 2 Đường kính ống dẫn m Số đường lấy mẫu (đường kính) tối thiểu Số điểm lấy mẫu tối thiểu trên mỗi đường kính Số điểm lấy mẫu tối thiểu trên một mặt phẳng lấy mẫu Kể cả tâm điểm ống dẫn Không kể tâm điểm ống dẫn Kể cả tâm điểm ống dẫn Không kể tâm điểm ống dẫn <> <> - 1 (1) - 1 (1) - 0,09 đến 0,38 0,35 đến 0,70 2 3 2 5 4 0,38 đến 0,79 0,70 đến 1,00 2 5 4 9 8 0,79 đến 3,14 1,00 đến 2,00 2 7 6 13 12 >3,14 >2,00 2 9 8 17 16 (1) Chỉ dùng 1 điểm lấy mẫu có thể gây sai số lớn hơn quy định ở mục 14 Bảng 5 - Số điểm lấy mẫu tối thiểu ở ống dẫn vuông góc Diện tích mặt phẳng lấy mẫu m 2 Số tối thiểu các khoảng chia trên các cạnh (1) Số điểm lấy mẫu tối thiểu <> - 1 (2) 0,09 đến 0,38 2 4 0,38 đến 1,50 3 9 >1,50 4 15 (1) Có thể phải chia các cạnh khác đi, thí dụ nếu chiều dài của mặt cắt lớn hơn 2 lần chiều rộng của nó (xem bảng 3) (2) Chỉ dùng 1 điểm lấy mẫu có thể gây sai số lớn hơn sai số quy định ở mục 14 9.6. Chọn máy móc, dụng cụ Chọn máy móc, dụng cụ phụ thuộc vào loại bụi cần đo và vào hoàn cảnh cụ thể của nhà máy. Cần tính đến những yếu tố sau: a) Nồng độ bụi cần đo; b) Cỡ hạt bụi; c) Nhiệt độ các khí trong ống dẫn liên quan đến tính axit của chúng hoặc điểm sương của nước; d) Những thăng giáng có thể có của hàm lượng hơi nước trong không khí. Nếu nồng độ hơi nước trong ống dẫn thay đổi nhiều hơn ± 5% (V/V) so với thể tích khí trong lúc lấy mẫu thì nhiệt dộ của mẫu khí cần được giữ đủ cao để tránh sự ngưng tụ nước trong máy lấy mẫu, kể cả các dụng cụ đo khí; e) Thành phần hoá học của khí và ảnh hưởng của nó tới vật liệu chế tạo thiết bị; f) Nhiệt độ cao nhất mà thiết bị chịu được; g) Kích thước trong của ống dẫn và kích thước của các bộ phận thiết bị sẽ đưa vào trong ống: diện tích bị chiếm bởi bộ phận thiết bị không được vượt qua 10% diện tích mặt phẳng lấy mẫu; h) Tốc độ các khí trong ống dẫn; I) Áp suất tĩnh trong ống dẫn; j) Độc hại đối với người thao tác. Dùng mọi biện pháp để tránh ngưng tụ nước, axit sunfuric hoặc các chất khác trong máy, nhất là ở khoảng giữa mũi lấy mẫu và bộ tách bụi, hoặc trong các dụng cụ đo máy, nhất là ở khoảng giữa mũi lấy mẫu và bộ tách bụi, hoặc trong các dụng cụ đo khí nếu có dùng. Nhiệt độ ở mọi điểm ở phần máy này, kể cả đầu lấy mẫu và bộ tách bụi, phải cao hơn ít nhất là 15 O C so với điểm xương cao nhất của hỗn hợp khí. Nếu cần thì dùng dụng cụ sấy nóng. 9.7. Kiểm tra tính thích hợp của vị trí lấy mẫu đã chọn Để chắc chắn vị trí lấy mẫu đã được chọn là thích hợp và các điều kiện khí trên mặt phẳng lấy mẫu phù hợp với các yêu cầu đã nêu thì cần kiểm tra nhiệt độ và tốc độ khí trên mặt phẳng lấy mẫu như trình bày ở mục 10.4. Chú thích : Thông thường, sự kiểm tra này được tiến hành ngay trước khi lấy mẫu, khi mà mọi công việc chuẩn bị cho việc lấy mẫu đã hoàn tất. Tuy nhiên, sự kiểm tra này cũng có thể được làm sớm hơn và theo cùng phương pháp. 10. Những việc cần chuẩn bị trước khi lấy mẫu 10.1. Chuẩn bị thiết bị Trước khi thao tác viên lên bệ làm việc, cần chuẩn bị thiết bị ở một nơi sạch sẽ từ trước hoặc ngay lúc đó. Kiểm tra quạt, các dụng cụ đo nhiệt độ và áp suất, các ống cao su hoặc chất dẻo và mọi thứ khác để chắc chắn rằng chúng đều tốt. Kiểm tra sự sạch sẽ ở trong và ngoài đầu lấy mẫu, ống Pitot. Sấy khô cái lọc (gồm cả giá đỡ, hộp hoặc bình chứa) trong tủ sấy ở 110 O C, để nguội trong bình hút ẩm đến khối lượng không đổi trước khi lấy mẫu. Dùng cái lọc "trắng" trong mọi quá trình xử lí và cân để có thể hiệu chỉnh theo nhiệt độ và độ ẩm của không khí xung quanh. Vật liệu lọc cần phù hợp với nhiệt độ lọc. Nếu vật liệu sợi bị giảm khối lượng khi bị đốt nóng đến nhiệt độ khí trong ống dẫn thì hãy sấy nóng nó trước đến trên nhiệt độ này (10K) cho đến khối lượng không đổi. Mang mọi thứ đã được cân lên bệ làm việc trong một thùng chứa sạch, kín. Chuẩn hoá các bộ phận của thiết bị trước khi dùng (xem phụ lục D), thí dụ các dụng cụ đo tốc độ, thể tích và lưu lượng khí, các dụng cụ định cỡ v.v... 10.2. Lắp ráp thiết bị Nếu dùng áp kế chất lỏng (nghiêng) cần đặt nó an toàn trên bệ làm việc hoặc cột chặt vào 1 trụ hoạc 1 thanh ngang chắc. Kiểm tra cẩn thận ống Pitot trước khi dùng để chắc chắn rằng cách lỗ đều thông thoáng. Đánh dấu các ống nối từ ống Pitot đến các dụng cụ đo ở từng khoảng để tránh đọc nhầm do nhiệt độ không bằng nhau. Kiểm tra các chỗ dò của toàn bộ máy như dưới đây (xem phụ lục C). Chuẩn bị máy lấy mẫu và kiểm tra các chỗ dò bằng một trong hai cách. Nếu dùng một đồng hồ đo khí, hãy nút kín lỗ ở đầu mũi lấy mẫu rồi cho chạy bơm hút, áp suất phải giảm được đến 50kPa. Dùng đồng hồ đo khí để đo bất kì sự xâm nhập nào của không khí trong máy. Cách khác dùng cho mọi trường hợp là cũng nút kín lỗ mũi lấy mẫu và làm giảm áp lực trong máy xuống 50kPa: bịt kín đầu kia của máy (thí dụ bằng cách đóng van dừng) và quan sát xem áp suất có tăng lên không. Nếu có thì tính toán tốc độ dòng khí dò. Tốc độ khí dò phải nhỏ hơn 1% tốc độ dòng khí lấy mẫu tính theo thể tích. Để máy gần với lỗ tiếp cận để dùng được ngay một khi đã chọn xong mũi lấy mẫu. Cố định chắc các áp kế và dụng cụ đo liên kết với máy ở cácvị trí thuận tiện và nối chúng vào máy lấy mẫu. 10.3. Đo diện tích Đo các kích thước trong của ống dẫn, chính xác đến ± 1% kích thước thẳng, bằng dụng cụ số 27 trong bảng 3. Tính diện tích mặt cắt mà dòng khí đi qua (chú ý sự đóng cáu và độ không đều) trừ những số đo được. Không được sử dụng thiết bị đo tốc độ khí hoặc đầu lấy mẫu có lắp mũi lấy mẫu cho mục đích này. Nếu diện tích mặt cắt lấy từ bản vẽ thì phải kiểm tra xem bản vẽ này có phản ảnh trung thực ống dẫn không. Hãy chú ý sự đóng cáu trong ống. 10.4. Khảo sát sơ bộ nhiệt độ và tốc độ Trước một khi lấy mẫu cần tiến hành khảo sát sơ bộ. Đo nhiệt độ và áp suất chênh lệch của ống Pitot (hoặc tốc độ khí nếu dùng dụng cụ đo khác) ở 10 điểm gần như cách đều trên đường lấy mẫu đã chọn, thường gồm luôn cả các điểm lấy mẫu, nhưng loại trừ vùng trong khoảng 3% của đường kính hiệu dụng và ít nhất cách thành ống dẫn 3cm. Đo tại các điểm lấy mẫu còn cho phép tính toán dòng khí lấy mẫu nếu như dòng khí trong ống ổn định. Số điểm đo khảo sát cần nhiều hơn số điểm lấy mẫu vì hai lí do: để đánh giá tính thích hợp của các điểm lấy mẫu, và để tính toán chính xác lưu lượng khí và lưu lượng bụi trong ống dẫn sau khi lấy mẫu. Chú thích : Độ chính xác cao nhất có thể đạt được nếu theo đúng ISO 3966 (về đo dòng chất lỏng trong kênh kín). Tuy nhiên, những yêu cầu của ISO 3966 thường không thể thoả mãn với tình huống đo trong ống dẫn khí. Tiến hành kiểm tra sơ bộ khí nhà máy đang vận hành ở những điều kiện giống như khi lấy mẫu để xác định tính thích hợp của vị trí lấy mẫu và điều kiện lấy mẫu đẳng tốc. Những điều kiện đó gồm: a) Góc chuyển động của dòng khí £ 15 O C đối với trục ống dẫn; b) Không có dòng khí ngược cục bộ; c) Tốc độ tối thiểu phụ thuộc vào phương pháp sử dụng (với các ống Pitot, một áp suất chênh lệch ³ 5Pa); d) Tỉ số giữa các tốc độ cục bộ cao nhất và thấp nhất £ 3 : 1; e) Nhiệt độ (K) ở mọi điểm chỉ chênh lệch £ ± 5% so với nhiệt độ trung bình (K). Nếu những điều kiện từ a) đến e) không đủ thì tìm vị trí lấy mẫu khác. Nếu không thì việc đo nồng độ và lưu lượng bụi không phù hợp với tiêu chuẩn này. 11. Cách lấy mẫu 11.1. Đo nhiệt độ và tốc độ khí Trước khi lấy mẫu, tiến hành khảo sát sơ bộ bằng cách đo nhiệt độ và tốc độ khí như đã nói ở mục 10.4. Nếu các phép đo này đã được tiến hành trong một cuộc khảo sát sơ bộ làm sớm hơn thì cần đo lại ngay trước khi lấy mẫu để chắc chắn rằng không có những thay đổi nhiệt độ và dòng đã xẩy ra từ lúc khảo sát sơ bộ đến khi lấy mẫu. 11.2. Số lượng và vị trí các điểm lấy mẫu Lấy mẫu tại các điểm đã chọn theo mục 9.3. Xác định vị trí của các điểm lấy mẫu theo kích thước trong của ống dẫn và phụ lục B. đánh dấu khoảng cách từ các điểm lấy mẫu đến thành trong của lỗ tiếp cận bằng mực chịu nhiệt trên cả dụng cụ đo tốc độ lẫn đầu lấy mẫu, có chú ý đến bề dày của thành ống dẫn và gioăng của lỗ tiếp cận. Nếu dòng khí trong ống dẫn là hoàn toàn ổn định (thay đổi vận tốc < 5%)="" thì="" tốc="" độ="" dòng="" khí="" lấy="" mẫu="" đẳng="" tốc="" có="" thể="" căn="" cứ="" vào="" nhiệt="" độ="" và="" tốc="" độ="" khí="" tại="" điểm="" lấy="" mẫu="" đo="" đạc="" trước="" khi="" lấy.="" những="" đo="" đạc="" mà="" có="" thể="" tiến="" hành="" trong="" khảo="" sát="" sơ="" bộ="" đã="" nêu="" ở="" mục="" 11.1.="" cỡ="" mũi="" lấy="" mẫu="" cần="" được="" chọn="" phù=""> Kiểm tra tính ổn định của dòng khí ngay sau khi vừa lấy mẫu xong (xem 11.4.4.) Nếu dòng khí trong ống dẫn kém ổn định (thay đổi vận tốc < 10%)="" lấy="" mẫu="" đẳng="" tốc="" vẫn="" có="" thể="" thực="" hiện="" được="" bằng="" cách="" lấy="" mẫu="" ở="" một="" điểm="" đồng="" thời="" đo="" tốc="" độ="" ở="" một="" điểm="" so="" sánh="" ,="" với="" giả="" thiết="" rằng="" những="" thay="" đổi="" tương="" đối="" của="" tốc="" độ="" cục="" bộ="" là="" đồng="" nhất.="" tuy="" nhiên,="" nên="" kiểm="" tra="" giả="" thiết="" này="" cho="" mỗi="" quá=""> Nếu dòng khí trong ống dẫn không ổn định (thay đổi vận tốc > 10%), chỉ có thể lấy mẫu đẳng tốc bằng cách đo tốc độ khí ngay tại điểm lấy mẫu trong lúc lấy mẫu. Khi tốc độ thay đổi thì phải điều chỉnh ngay tốc độ dòng khí lấy mẫu cho phù hợp. Trong trường hợp thí dụ dùng tổ hợp ống Pitot và đầu lấy mẫu là rất có ích, và khi đó mũi lấy mẫu và đầu ống Pitot phải cách nhau đủ xa để tránh cản trở lẫn nhau. Cần chuẩn hoá ống Pitot nếu nó được tổ hợp với máy lấy mẫu (xem phụ lục D). 11.3. Thời gian lấy mẫu Khoảng thời gian lấy mẫu ở mỗi điểm lấy mẫu không ít hơn 3 min để giảm sai số đo thời gian và điều chỉnh dòng. Chọn thời gian lấy mẫu căn cứ vào : a) Lấy được một lượng bụi đủ để cân (xem mục 10); b) Tránh lấy quá nhiều bụi vì điều đó hạn chế hiệu quả tách bụi hoặc sự hoạt động của máy lấy mẫu; c) Lấy mẫu tích tụ hay lấy mẫu riêng lẻ; d) Số lượng điểm lấy mẫu; e) Nhà máy hoạt động liên tục hay theo chu kì. Hãy chọn thời gian lấy mẫu dài nhất phù hợp với các điều kiện trên. 11.4. Lấy mẫu 11.4.1. Đại cương Khi đưa đầu lấy mẫu vào hoặc tháo ra khỏi ống dẫn, nhất thiết không được để bụi lọt vào hoặc rơi ra qua lỗ mở của mũi lấy mẫu. Để tránh sự tăng hoặc giảm mất lượng bụi, cần phải: a) Không cho dòng khí nào đi qua máy lấy mẫu và van ngắt phải đóng; b) Đầu lấy mẫu cần được giữ sao cho trục của mũi lấy mẫu vuông góc với hướng của dòng khí trong ống dẫn mà không hướng theo chiều dòng khí; c) Phải thao tác với đầu lấy mẫu rất thận trọng để hạn chế đến tối thiểu những xáo trộn của bụi đã thu được trong máy và để tránh tiếp xúc bụi trong ống dẫn hoặc ở lỗ tiếp cận. Với mũi lấy mẫu đã chọn và lắp chặt, van điều khiển đóng kín, đưa cẩn thận đầu lấy mẫu [theo yêu cầu đã nêu từ a) đến c)] và dụng cụ đo tốc độ (nếu dùng) qua lỗ tiếp cận đến khi mũi lấy mẫu (và đầu dụng cụ đo tốc độ) nằm ở điểm lấy mẫu đầu tiên (chính xác đến 2% kích thước trong của ống dẫn hoặc chỉ 1cm không được quá). Để cho máy trong ống dẫn đạt được nhiệt độ khí. Bật mọi bộ phận đốt nóng máy và kiểm tra xem chúng có tốt không. Nếu cần thì sấy nóng trước các bộ phận máy cho nhanh. Khởi động máy hút và quay đầu lấy mẫu để hướng trực tiếp mũi lấy mẫu vào dòng khí (chính xác đến 10 O ). Khi đầu lấy mẫu đã ở vị trí đó thì bắt đầu đo thời gian và mở ngay van điều khiển. Sau đó điều chỉnh van điều khiển để được tốc độ dòng khí lấy mẫu như đã tính toán dựa vào cỡ mũi lấy mẫu, tốc độ khí...(xem 13.3) thí dụ bằng máy tính nhỏ hoặc biểu đồ mẫu. Điều chỉnh van điều khiển trong suốt thời gian lấy mẫu để duy trì lấy mẫu đẳng tốc. Tốc độ của dòng khí đi vào mũi lấy mẫu lấy mẫu cần được giữ trong khoảng ± 10% của tốc độ khí tại điểm đó. Nếu thể tích mẫu khí đượ suy ra từ chênh lệch áp đo trên đông hồ và thời gian lấy mẫu thì cần theo dõi đồng hồ tương đối thường xuyên để có thể xác định thể tích đủ chính xác. Theo một trong các cách trình bày ở 11.4.2 hoặc 11.4.3, rồi tiến hành như ở mục 11.4.4. 11.4.2. lấy mẫu tích tụ Sau khi lấy mẫu thứ nhất, không lấy bụi ra, chuyển nhanh đầu lấy mẫu để đưa mũi lấy mẫu vào điểm lấy mẫu thứ hai với độ dung sai cho phép đã nói ở 11.4.1. Lập tức điều chỉnh van điều khiển để được tốc độ phù hợp với điểm lấy mẫu thứ hai. Sau đó, lấy mẫu như đã mô tả ở 11.4.1. và cứ như vậy cho đến khi các mẫu đã được lấy ở tất cả mọi điểm trên đường lấy mẫu thư nhất. Đóng van điều khiển, dừng đo thời gian và quay đều lấy mẫu sao cho mũi lấy mẫu ở tư thế vuông góc với dòng khí trong ống dẫn [xem các yêu cầu ở mục 11.4.1. từ a) đến c)]. Lấy đầu lấy mẫu ra khỏi lỗ tiếp cận và đưa nó vào đường lấy mẫu tiếp theo (xem 11.4.3), và lắp đặt lại quá trình đến khi tất cả các mẫu đã được lấy. Nếu các điểm lấy mẫu ở trên các diện tích bằng nhau thì khoảng thời gian lấy mẫu ở mối điểm cũng bằng nhau. 11.4.3. Lấy mẫu riêng lẻ (3.8) Nếu bộ phận tách bụi được lắp trong đầu lấy mẫu và nằm trong ống dẫn thì đóng van điều khiển, dừng đo thời gian sau khi lấy mâu thứ nhất. Lấy đầu lấy mẫu ra (xem 11.4.2), tháo lấy bình (hoặc các bình) chứa mẫu bụi, và thu hết lượng bụi đọng trong đầu lấy mẫu. Sau khi thay thế bình (hoặc các bình) chứa mẫu, tiếp tục lấy mẫu ở điểm lấy mẫu theo như mô tả ở 11.4.1. Khi bộ phận tách bụi đặt bên ngoài cũng vẫn cần lấy đầu lấy mẫu ra để thu gom bụi đọng ở trong. Lắp lại quá trình cho đến khi tất cả các mẫu đã được lấy trên tất cả các điểm lấy mẫu. 11.4.4. Đo lại nhiệt độ và tốc độ khí Nếu tốc độ khí không được đo đồng thời khí lấy mẫu thì cần đo lại nhiệt độ và tốc độ khí ở từng điểm lấy mẫu (xem 11.2) ngay sau khi vừa lấy xong mẫu ở tất cả các điểm. Nếu tổng số của các tốc độ khí đo lại sai khác quá ± 5% tổng số của các tốc độ khí ban đầu thì kết quả thử bị coi là không đủ chính xác. Cần kiểm tra các điều kiện đẳng tốc (chính xác đến ± 10%) bằng cách so sánh tốc độ dòng tính toán với tốc độ dòng khí lấy mẫu đo được, quy về điều kiện hiện tại của ống dẫn, hoặc bằng cách so sánh tốc độ khí đo được ở điểm lấy mẫu với tốc độ khí ở mũi lấy mẫu theo tính toán dựa vào điều kiện hiện tại của ống dẫn (xem 13.3). Nếu không đạt được điều kiện đẳng tốc thì phải huỷ bỏ phép đo, nghiên cứu nguyên nhân và làm lại. Để tính đúng lưu lượng khí và lưu lượng bụi cần lặp lại các phép đo tốc độ trên mặt cắt của ống dẫn như mô tả 10.4. 11.5. Lấy mẫu lặp lại Khi yêu cầu đo lại nồng độ bụi thì lặp lại toàn bộ quá trình ở mục 11.4 trong những điều kiện tương tự của nhà máy, và làm càng sớm càng tốt. Nếu lấy mẫu lần thứ hai này tiếp ngay sau lần thứ nhất thì các dữ kiện nhiệt độ và tốc độ khí lấy ở 11.4.4 được coi như số liệu khởi đầu của dãy mẫu thứ hai này. 12. Cân Vận chuyển các bộ phận của máy chứa các mẫu thu được trong những thùng chuyên chở sạch, kín để đem cân. Các vật cân cần được làn sạch rất cẩn thận để bảo đảm loại hết các chất bám trên mặt ngoài. Thu gom hết toàn bộ chất rắn đọng ở mặt trong của các bộ phận máy và gộp nó vào lượng bụi đã thu được. Nếu cần, làm sạch các mặt trong bằng siêu âm, hoặc tráng bằng chất lỏng thích hợp (thí dụ axeton) và chải để lấy hết bụi dính. Chuyển chất lỏng đã rửa vào cốc đã biết khối lượng và để bay hơi đến khô ở nhiệt độ và áp suất thường. Sấy phần cặn còn lại và cân trong mọi điều kiện như với bụi thu được trên cái lọc. Sấy khô cái lọc có bụi (gồm cả giá đỡ, hộp hoặc bình chứa) và phần bụi thu gom từ mặt trong của máy, để nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm và cân đến khối lượng không đổi trong mọi điều kiện giống như cân cái lọc trước khi lấy mẫu. Cần chú ý để bảo đảm rằng bụi thu được không bị biến đổi ở nhiệt độ sấy. Độ chính xác nói chung của phép đo nồng độ bụi trong những điều kiện lí tưởng (mẫu đại diện) là khoảng 10% (xem mục 14). Điều đó được dựa trên giả thiết rằng sai số cân nhỏ hơn 2%. Để đạt được điều này cần lấy một lưu lượng bụi đủ lớn. Cho rằng sai số của mỗi lần cân là 1mg và lượng bụi được tính từ hiệu số của hai lần cân thùi lượng bụi cần lấy phải khoảng 100mg. Lượng bụi thực tế thu được phụ thuộc vào nồng độ, thời gian lấy mẫu và dung lượng của bơm. Với những nồng độ bụi thấp cần tăng thời gian lấy mẫu và dung lượng bơm để thu được lượng bụi đủ. Ngoài ra, cần hoàn thiện phương pháp cân để đạt được sai số cân nhỏ hơn 1mg. 13. Phương pháp tính toán 13.1. Đại cương Những tính toán điển hình được trình bày theo bước trên biểu đồ ở hình 5 và 6. Các chữ số trong ngoặc đơn mục này tương ứng với các số trên hình đó. Các kí hiệu và chỉ tự dùng trong các phương trình đã được giải thích ở mục 4. 13.2. Lưu lượng khí trong ống dẫn Để tính tốc độ khí tại một điểm (8) cần xác định mật độ khí (7) và chênh áp (1). Tính tốc độ trung bình từ các phép đo ở tất cả các điểm. Tính lưu lượng khí (9) bằng tích số của tốc độ trung bình (8) và diện tích mặt phẳng lấy mẫu (2). Khối lượng riêng các khí ở điều kiện tiêu chuẩn, r n, của khí khô là: (1) hoặc (2) Khối lượng riêng của một thành phần khí trong hỗn hợp ở điều kiện tiêu chuẩn có thể tích bằng cách chia khối lượng mol cho thể tích mol ở điều kiện tiêu chuẩn. Thông thường thể tích mol được coi bằng 22,4 m 3 / k.mol. Nồng độ hơi nước, f, của khí được đo như nêu ở bảng 3 (số 14). Khối lượng riêng các khí ẩm ở 273K và 101,3 kPa, , được tính như sau: (3) hoặc (4) Ở đây 0,804 là mật độ lí tưởng của hơi nước, tính bằng kg/m 3 ở điều kiện tiêu chuẩn. Khối lượng riêng khí trong ống dẫn (trong các điều kiện vânh hành) có thể tính được khi biết: - Áp suất khí trong ống dẫn, Pam, ở độ cao của mặt phẳng lấy mẫu; - Áp suất hiệu dụng, Pe, nghĩa là chênh lệch giữa áp suất trong ống dẫn và không khí xung quanh ở độ cao của mặt phẳng lấy mẫu; - Nhiệt độ khí trung bình trên mặt phẳng lấy mẫu, q a. Mật độ ở điều kiện hiện tại (7) là: (5) Khi dùng ống Pitot tiêu chuẩn, tốc độ khí, , tại điểm lấy mẫu (8) được biểu diễn bằng; (6) Khi dùng các loại ống Pitot khác, cần đưa vào hệ số chuẩn hoá, , và phương trình có dạng: (7) trong đó: Cả hai phương trình (6) và (7) có thể dùng cho tốc độ khí đến 50 m/s. Tốc độ khí trung bình , trên mặt phẳng lấy mẫu được tính bằng phương trình (8) chỉ khi các tốc độ cục bộ tương đương ứng với các diện tích cục bộ. (8) Lưu lượng khí (9), , được tính như sau: (9) 13.3. Dòng khí lấy mẫu Điều kiện lấy mẫu đẳng tốc ở mỗi điểm lấy mẫu là: (10) Tốc độ khí tại các điểm lấy mẫu được tính bằng: (11) Khi tốc độ dòng khí lấy mẫu được đo (xem hình 6), thí dụ bằng một lỗ, tốc độ, , ở lỗ mở của mũi lấy mẫu sẽ là: (12) Phương trình (10) đến (12) suy ra: (13) Tốc độ lấy mẫu được điều chỉnh ở mỗi điểm lấy mẫu bằng cách quan sát giá trị áp lực chênh lệch cuả ống Pitot, , tính đến giá trị sụt áp lực qua đồng hồ đo, , từ phương trình (13) và điều chỉnh máy đến giá trị (12). Khi tốc độ dòng khí lấy mẫu khô được đo (hình 5), thí dụ bằng một rotamet, tốc độ ở lỗ mở của mũi lấy mẫu sẽ là: (14) Từ các phương trình (10), (11) và (14) suy ra: (15) ở đây tốc độ lấy mẫu được điều chỉnh ở mỗi điểm lấy mẫu bằng cách quan sát sụt áp lực trên ống Pitot, , và tiến hành tính toán (15). Tốc độ dòng khí tính theo thể tích, q V , đi qua rotamet được điều chỉnh đến giá trị tính được (12). Sự lấy mẫu là đẳng tốc khi đạt giá trị này. Trong thực tế, sự lấy mẫu là đẳng tốc khi đạt được các giá trị tính toán hoặc [phương trình (13) và (15)]. Nếu không đạt được các giá trị này thì mức độ lấy mẫu không đẳng tốc được biểu diễn bằng tỉ số hoặc . Lấy mẫu là đẳng tốc khi = 1,0. Cần tiến hành lấy mẫu trong giới hạn sau: Trong những trương hợp giá trị thu được một cách độc lập với dụng cụ đo tốc độ dòng (thí dụ bằng cách dùng đồng hồ đo khí khô và đồng hồ đo thời gian), sự tính toán phân số có thể cung cấp thông tin bổ sung về chất lượng lấy mẫu. 13.4. Thể tích mẫu khí Thể tích mẫu khí có thể được đo bằng một đồng hồ đo tốc độ dòng khí (phương pháp I, bảng 3, số 4) hoặc bằng đồng hồ tích phân đo thể tích khí (phương pháp II, bảng 3, số 7). Trong tình huống I, thể tích mẫu khí ẩm, , được tính theo: (17) Trong tìmh huống II, thể tích mẫu khí khô (15) được tính theo: = số đọc cuối - số đọc đầu. 13.5. Nồng độ bụi Nồng độ bụi của một mẫu tổ hợp lấy trên một mặt phẳng lấy mẫu (dùng một cái lọc) (22). - Biểu diễn trên mét khối hỗn hợp khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn (22), theo: (19) - Biểu diễn trên mét khối mẫu khí ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn, theo: (20) - Biểu diễn trên mét khối hỗn hợp khí ẩm ở điều kiện vận hành, theo: (21) Nồng độ bụi của nhiều mẫu khí (trên nhiều cái lọc) lấy trên một mặt phẳng lấy mẫu. - Biểu diễn trên mét khối hỗn hợp khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn, theo: (22) Trong đó: - Biểu diễn trên mét khối hỗn hợp khí ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn, theo; (23) Trong đó: - Biểm diễn trên mét khối hỗn hợp khí ở điều kiện vận hành, theo : Trong đó: Nếu thấy thích hợp thì có thể quy nồng độ bụi cho nồng độ của một thành phần khí trong hỗn hợp, thí dụ nồng độ CO 2­ hoặc O 2 . Muốn vậy, đem nhân nồng độ bụi với tỉ số: [CO 2 ] chọn [CO 2 ] đo hoặc 20,95 - [O 2 ] chọn 20,95 - [O 2 ] đo Trong đó: 20,95 là phần trăm thể tích của O 2 trong không khí. Điều quan trọng khi tiến hành tính toán như vậy là nồng độ khí chọn và khí đo phải quy về cùng điều kiện. 13.6. Lưu lượng bụi Lưu lượng bụi (23) được tính bằng tích số của nồng độ bụi và lưu lượng tính theo thể tích cuả khí trong ống dẫn: khi lấy mẫu tích tụ (25) khi lấy mẫu riêng lẻ (26) Các đại lượng c và q V phải luôn quy về cùng điều kiện. Xem cách tính khác ở phụ lục F. 14. Độ chính xác Dưới điều kiện lí tưởng trong ống dẫn, độ sai của phương pháp vào khoảng ± 10% giá trị nồng độ bụi. Trong thực tế, điều kiện lí tưởng không luôn luôn tồn tại vì có sự thăng giáng của dòng khí và nồng độ bụi trong quá trình lấy mẫu. Trong những trường hợp mà tính đại diện của các mẫu thấp mặc dầu vẫn thoả mãn mọi yêu cầu của tiêu chuẩn này, độ sai số của phương pháp sẽ lớn hơn ± 10%. Xem phụ lục A. 15. Báo cáo kết quả Kết quả đo và tính theo tiêu chuẩn này được báo cáo cùng với những thông tin lựa chọn phù hợp trong những điểm dưới đây: a) Tham khảo tiêu chuẩn này; b) Ngày tháng, thời gian và nơi đo; c) Các điều kiện của đối tượng đo; - Loại nguồn - Những điều kiện của nguồn trong lúc đo (công suất nhà máy, quy trình nhà máy); - Vị trí lấy mẫu; - Hình dáng và kích thước ống dẫn; - Số và vị trí các điểm lấy mẫu. d) Các điều kiện của khí trong ống dẫn: - áp suất; - Nhiệt độ; - Hàm lượng nước; - Thành phần; - Khối lượng riêng; - Tốc độ; - Lưu lượng. e) Các điều kiện lấy mẫu: - Phương pháp xác định nồng độ bụi (phương pháp lấy mẫu, mũi lấy mẫu, cách sắp xếp các bộ phận máy, các điều kiện làm khô bụi); - Kích cỡ, chủng loại và vật liệu lọc bụi; - Đường kính mũi lấy mẫu; - Lưu lượng khí lấy mẫu đẳng tốc ở mỗi điểm; - Kết quả kiểm tra lấy mẫu đẳng tốc ở mỗi điểm; - Khoảng thời gian lấy mẫu; - Thể tích mẫu; - Áp suất tĩnh ở dụng cụ đo khí; - Nhiệt độ ở dụng cụ đo khí; - Thể tích đã hút; - Khối lượng bụi thu được. a) Nồng độ bụi; b) Lưu lượng bụi. PHỤ LỤC A NHỮNG YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA PHƯƠNG PHÁP Như đã nói ở mục 14 độ sai của phương pháp xác định nồng độ bụi là khoảng ± 10% dưới dạng những điều kiện lí tưởng trong ống dẫn. Giá trị này rút ra từ những đánh giá sai số của các bộ phận tách bụi của thiết bị (xem bảng 30 và được coi là những sai số ngẫu nhiên. Nó là đúng đắn khi mọi yêu cầu của phương pháp được thoả mãn. Những điểm cơ bản là: thu hoàn toàn lượng bụi trong máy lấy mẫu, lượng bụi thu được phải đủ để cân và tránh được mọi hiệu ứng giả trong quá trình đo đạc. Độ sai đã nêu có xu hướng tăng khi mẫu tổ hợp không gồm những mẫu hoàn toàn đại diện. Một số yếu tố tác động đến độ đại diện được thảo luận ngắn gọn trong các mục từ A.1 đến A.6. A.1. Vị trí của mặt phẳng lấy mẫu Khi mặt phẳng lấy mẫu cách các vật cản ở phía dòng tới gần hơn khoảng cách đã nêu trong tiêu chuẩn này thì sai số xác định nồng độ bụi có thể tăng. Điều đó phụ thuộc vào loại nhiễu loạn do vật cản gây ra, vào tốc độ khí cục bộ trên mặt phẳng lấy mẫu và vào sự phân bố cỡ hạt của bụi. Ở một số cơ sở đốt nhiên liệu đã thấy sai số tổng thể lên đến 20% mặc dầu khoảng cách tối thiểu từ mặt phẳng lấy mẫu tới các vật cản ở phía dòng tới được giữ theo đúng như trình bày trong phụ lục E [6]. A.2. Số điểm lấy mẫu Nói chung độ chính xác sẽ tốt hơn khi tăng số điểm lấy mẫu. Tuy nhiên, số điểm tăng quá 16 không cải thiện được độ chính xác. Trong trường hợp này, có thể tăng độ chính xác bằng cách tăng số đường lấy mẫu trong ống tròn (ba thay vì hai). A.3. Thời gian lấy mẫu Khoảng thời gian lấy mẫu tăng có thể điều hoà được những thay đổi nồng độ bụi và giảm được sai số. A.4. Mũi lấy mẫu Khi dùng mũi lấy mẫu theo mục 8.3, hình 7 với bề dày của mũi vô cùng nhỏ thì sai số sẽ nhỏ hơn 5% [1], với giả thiết là mọi bộ phận khác của máy (ống tĩnh Pitot, đầu lấy mẫu, cái lọc) được bố trí đủ xác định lỗ mở của mũi để không ảnh hưởng đến dòngkhí đi vào lỗ. A.5. Định hướng mũi lấy mẫu Khi lấy mẫu đẳng tốc và góc giữa hướng dòng khí với trục của mũi lấy mẫu không vượt quá 15 O thì sai số gây ra do định hướng mũi lấy mẫu sẽ hơn 3,5% [1]. A.6. Trệch khỏi điều kiện lấy mẫu đẳng tốc Nếu tốc độ dòng khí lấy mẫu, tức là dòng khí đi vào mũi lấy mẫu, sai khác 10% so với tốc độ dòng khí trong ống dẫn thì sai số của nồng độ bụi đo được sẽ vượt quá 10%. Tuy nhiên, sai số này phụ thuộc rất nhiều vào cỡ hạt bụi và tốc độ khí [1, 4]. Với tốc độ khí 20 m/s và cỡ hạt bụi nhỏ hơn 3àm thì sai số vẫn không đáng kể, khi trệch khỏi điều kiện đẳng tốc. Sự thay đổi lưu lượng khí trong ống dẫn có thể ngăn cản việc lấy mẫu đẳng tốc. Khi lưu lượng này thay đổi trong vòng ± 5%, nhưng khi lưu lượng thay đổi lớn hơn thì sai số sẽ tăng nhanh. Độ chính xác của việc xác định lưu lượng bụi cũng bị tác động bởi sai số liên quan đến tốc độ khí trong ống. Dưới những điều kiện dòng lí tưởng, sai số nằm trong khoảng 3% và 5%. Sai số này sẽ tăng nhanh do dòng khí không song song với mũi lấy mẫu, do những thăng giáng nhanh và mạnh của lưu lượng khí, do xoáy trong ống dẫn và sự có mặt của các giọt nhỏ. Các biện pháp bảo đảm chất lượng [11] là rất có ích trong việc duy trì độ chính xác tốt nhất có thể đạt được. PHỤ LỤC B CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ QUY TẮC ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA CÁC ĐIỂM LẤY MẪU TRONG CÁC ỐNG DẪN TRÒN VÀ VUÔNG GÓC B.1. Quy tắc chung đối với các ống dẫn tròn Trong "quy tắc chung" áp dụng cho các ống dẫn tròn, mặt phẳng lấy mẫu được chia thành những diện tích bằng nhau, một trong đó là hình tròn. Các điểm lấy mẫu nằm ở trung tâm của các diện tích đó, mỗi diện tích chứa một điểm lấy mẫu, và trên hai hoặc nhiều đường kính (đường lấy mẫu), có một điểm nằm ở chính của ống dẫn (xem hình B.1). Sự định vị của các điểm lấy mẫu trên mỗi đường kính phụ thuộc vào số điểm lấy mẫu trên mỗi đường kính và vào số đường lấy mẫu. Với các ống dẫn tròn mà hai đường lấy mẫu (đường kính) là đủ thì khoảng cách của mỗi điểm lấy mẫu đến thành ống có thể biểu diễn bằng x i = K i d Bảng B.1 cho các giá trị K i theo phần trăm, n d là số điểm lấy mẫu trên mỗi đường lấy mẫu (đường kính) ,và i là số thứ tự của các điểm lấy mẫu dọc theo một đường kính. Với những ống dẫn tròn mà cần tăng số đường (đường kính) hoặc số điểm lấy mẫu, công thức chung để tính khoảng cách x i bằng mét, từ thành ống dẫn dọc theo đường kính là: Trong đó: i là số thứ tự của mỗi điểm dọc theo đường kính; d là đường kính (chiều dài đường lấy mẫu), mét. Bảng B.1. : Các giá trị K i (%) - Quy tắc chung cho các ống dẫn tròn i n d 3 5 7 9 1 11,3 5,9 4,9 3,0 2 50,0 21,1 13,3 9,8 3 88,7 50,0 26,0 17,8 4 78,9 50,0 29,0 5 94,1 74,0 50,0 6 86,7 71,0 7 96,0 82,2 8 90,2 9 97,0 B.2. Quy tắc tiếp tuyến cho các ống dẫn tròn Trong "Quy tắc tiếp tuyến" áp dụng cho các ống dẫn tròn, mặt phẳng lấy mẫu được chia thành các diện tích bằng nhau. Các điểm lấy mẫu nằm ở trung tâm các diện tích đó, mỗi diện tích chứa một điểm lấy mẫu, và trên hai hoặc nhiều đường kính lấy mẫu (đường lấy mẫu), không có điểm lấy mẫu ở chính tâm ống dẫn (xem hình B.2). Sự định vị của các điểm lấy mẫu trên mỗi đường kính phụ thuộc vào số điểm lấy mẫu trên mỗi đường kính nhưng không phụ thuộc vào số đường lấy mẫu. Với các ống dẫn tròn mà hai đường lấy mẫu (đường kính) là đủ thì khoảng cách của mỗi điểm lấy mẫu đến thành ống dẫn có thể biểu diễn bằng x i = K i d. Bảng B.2 cho các giá trị K i theo phần trăm, n d là số điểm lấy mẫu trên mỗi đường lấy mẫu (đường kính), và i là số thứ tự của các điểm lấy mẫu dọc theo một đường kính. Bảng B.2 - Các giá trị K i (%) - Quy tắc tiếp tuyến cho các ống dẫn tròn i n d 3 5 7 9 1 14,6 6,7 4,4 3,3 2 85,4 25,0 14,6 10,5 3 75,0 29,6 19,7 4 93,3 70,4 32,3 5 85,4 67,7 6 95,5 80,6 7 89,5 8 96,7 Với những ống dẫn tròn mà cần tăng số đường lấy mẫu (đường kính) hoặc số điểm lấy mẫu, công thức tiếp tuyến để tính khoảng cách x i , bằng mét, từ thành ống dẫn dọc theo đường kính là: Trong đó: i là số thứ tự của mỗi điểm dọc theo đường kính; d là đường kính (chiều dài đường lấy mẫu), mét. Phương pháp này đặc biệt hữu dụng đối với các ống dẫn lớn mà khó đạt đến tâm ống. B.3. Quy tắc cho các ống dẫn vuông góc (và vuông) Trong "quy tắc" áp dụng cho các ống dẫn vuông góc hoặc vuông, mặt phẳng lấy mẫu được chia thành các diện tích bằng nhau bằng các đường ống song song với thành ống; các điểm lấy mẫu nằm ở trung tâm của các diện tích đó (xem hình B.3). Nói chung hai cạnh của mặt phẳng lấy mẫu được chia thành số phần bằng nhau, và như vậy các diện tích sẽ có cùng dạng với ống dẫn. Số thứ tự của các diện tích sẽ là 1,2, 3 v.v...(xem hình B.3a). Nếu chiều dài l 1 của mặt phẳng lấy mẫu lớn hơn 2 lần chiều rộng l 2 , nghĩa là l 1 /l 2 > 2 thì l 1 cần chia thành nhiều phần lớn hơn l 2 để các diện tích tạo ra đạt tiêu chuẩn là chiều dài không lớn hơn 2 lần (xem hình B.3b). Nếu hai cạnh l 1 và l 2 của mặt phẳng lấy mẫu được chia thành n 1 và n 2 phần tương ứng thì số điểm lấy mẫu sẽ là n 1 .n 2 và khoảng cách ngắn nhất từ thành ống dẫn sẽ là l 1 /2n 1 và l 2 /2n 2 . Hình B.3. Minh hoạ vị trí điểm lấy mẫu trong các ống dẫn vuông góc. PHỤ LỤC C GIỮ GÌN VÀ SỬ DỤNG CÁC ỐNG TĨNH PITOT C.1. Đại cương Nội dung của phụ lục này bổ sung cho những yêu cầu của ISO 3966 khi các hạt khí bụi nóng gây khó khăn cho việc sử dụng các ống tĩnh Pitot. Một ống tĩnh Pitot sẽ không làm việc đúng trừ khi: a) Lỗ áp lực toàn phần (mũi lấy mẫu) và các lỗ áp lực tĩnh đều thông thoáng và được nối kín khí với các vị trí tương ứng ở cuối thân đầu lấy mẫu; b) Hình dạng và kích thước của đầu ống Pitot (phần vuông góc với thân ống) phải đúng như mô tả trong ISO 3933, hoặc đúng như khi nó được chuẩn hóa; c) Đầu của ống phải trực tiếp vào dòng khí (chính xác đến ± 10%); d) Hai đồng dẫn tới áp kế phải được buộc chặt vào nhau để tránh sai số nhiệt; e) Đầu áp lực tốc độ cần lớn hơn 5Pa. Chức năng của hệ thống bảo quản nhằm đảm bảo duy trì những điều kiện trên trong lúc sử dụng và để ống tĩnh Pitot được bền. Nên tiến hành kiểm tra như mô tả trong mục C.2 sau mỗi thời gian sử dụng. Có như vậy các kết quả vừa thu được mới đáng tin cậy và ống tĩnh Pitot mới có thể tiếp tục dùng được trong dịp tới. Nếu việc ống tĩnh Pitot bị hư hại hoặc đã phải chịu những điều kiện khắc nghiệt bất thường (như nhiệt độ khí trong ống quá cao) thì nhất thiết phải kiểm tra trước khi dùng. C.2. Bảo dưỡng và kiểm tra hàng ngày Kiểm tra đầu ống tĩnh Pitot trước và sau khi dùng xem có những dấu hiệu hư hại nào không (thí dụ gờ ráp, cóc gặm) và phải chắc chắn rằng các lỗ áp lực toàn phần và tĩnh lực không bị bít. Đầu ống phải thẳng và vuông góc với thân ống. Trước khi dùng cần thử bằng cách thổi hơi qua ống tĩnh Pitot từ điểm nối, đồng thời luân phiên bịt, mở mũi lấy mẫu và các lỗ áp lực tĩnh. Điều căn bản là toàn bộ máy, gồm cả các mối nối và ống, cần được định kì kiểm tra độ kín, nhất là khi có nghi ngờ về số đọc kết quả. Cách thử tốt nhất, mặc dầu có khó khăn trong thực hiện, là bịt kín mũi lấy mẫu và các lỗ áp lực tĩnh lắp máy và nhúng toàn bộ trong nước, rồi thổi nhẹ không khí vào máy qua ống nối. Nếu ống dẫn cần phải sửa chữa thì điều cơ bản là không được làm thay đổi dạng của đầu ống tĩnh Pitot, hoặc là phải chuẩn hoá lại. Cách thử mô tả ở đoạn trên cần được tiến hành nếu ống tĩnh Pitot bị sửa chữa. C.3. Quan hệ giữa đầu ống Pitot và hướng của dòng khí ống tĩnh Pitot tiêu chuẩn cho phép đo chính xác tốc độ khí nếu đầu của nó hướng trực tiếp vào dòng khí (chính xác đến 10 0 ) Sự chênh lệch áp lực của ống Pitot giảm rõ rệt nếu sự định hướng lệch quá 10 0 , và kết quả âm sẽ xuất hiện khi đầu ống nằm ở góc 90 0 so với hướng dòng khí. Điều đó cho một phương pháp đơn giản để xác định hướng dòng khí. Điều đó cho một phương pháp đơn giản để xác định hướng dòng khí và có thể dùng để thử sự có mặt của dòng xoáy trong ống dẫn. PHỤ LỤC D CHUẨN HOÁ CÁC ỐNG PITOT Khi dùng các kiểu ống tĩnh Pitot khác (xem hình D.1), chúng cần được chuẩn hoá theo ống tĩnh Pitot tiêu chuẩn. Nếu các ống được lắp tổ hợp với đầu lấy mẫu thì phải chuẩn hóa cả tổ hợp. Để chuẩn hoá ống Pitot thì đặt nó vào một vài điểm trong một dòng khí đều và đo chênh lệch áp suất. Lặp lại phép đo nhiều lần bằng cách luân phiên với một ống tĩnh Pitot tiêu chuẩn ở cùng các điểm. Diện tích bị chiếm bởi ống Pitot cần phải nhỏ hơn 10% diện tích mặt cắt của dòng khí. Điều đó đặc biệt quan trọng khi chuẩn hoá tổ hợp ống Pitot và các đầu lấy mẫu. Tiến hành chuẩn hoá ở phòng thí nghiệm và thay đổi tốc độ dòng khí trên toàn khoảng làm việc thông thường. Nên chuẩn hoá lại sau mỗi lần dùng. Tính hệ số ống Pitot theo phương trình: Trường hợp ống Pitot kiểu S, so sánh các hệ số xác định được với một nhánh và sau đó hướng nhánh kia theo chiều dòng khí. Dùng kiểu ống Pitot này chỉ khi các hệ số sau khác không quá 0,01. PHỤ LỤC E NHỮNG KHUYẾN NGHỊ VỀ VỊ TRÍ LẤY MẪU KHÔNG ĐÁP ỨNG ĐƯỢC YÊU CẦU ĐOẠN ỐNG DẪN THẲNG DÀI GẤP BẢY TÁM LẦN ĐƯỜNG KÍNH CỦA NÓ. Chiều dài đoạn ống dẫn thẳng tối thiểu cần phải như vậy đã quy định trong 9.2, đoạn hai, để đạt được độ đúng 10% (xem mục 14). Không đáp ứng yêu cầu đó có thể dẫn đến những kết quả (rất) không đúng. Tuy nhiên nếu gắng thoả mãn được những yêu cầu còn lại của tiêu chuẩn này thì các kết quả đo có thể đạt được độ tương đối đúng, miễn các điều kiện ở mặt phẳng này lấy mẫu là đủ thuận lợi, đó là: a) Những yêu cầu về điều kiện khí đã nói ở mục 10.4 được thoả mãn; b) Theo kinh nghiệm với các trạm đốt nhiên liệu [6], mặt phẳng lấy mẫu cần được bố trí ít nhất so với một khoảng cách nhất định, tính bằng đường kính (thuỷ lực), về phía xuôi dòng so với các vật cản trong hệ thống ống dẫn (xem bảng E.1). Bất cứ sự sai lệch nào khỏi những quy định ở mục 9.2, đoạn hai, của tiêu chuẩn này về chiều dài của đoạn ống dẫn thẳng đều phải trình bày trong báo cáo kết quả, vì nó có thể làm cho độ chính xác kém hơn ± 10%. Cũng cần xem xét những biện pháp làm tăng tốc độ dòng khí trước khi tới mặt phẳng lấy mẫu, thí dụ bằng cách làm hẹp ống dẫn lại hoặc bố trí bộ phận nắn thẳng dòng. Khi thiết kế một nhà máy mới, nên chấp nhận một đoạn ống dẫn thẳng và bố trí sẵn cho sự lấy mẫu phù hợp với tiêu chuẩn này. Bảng E.1 - Khoảng cách tối thiểu vủa mặt phẳng lấy mẫu tới các chướng ngại vật Chướng ngại vật Khoảng cách (số lần đường kính thuỷ lực) Đoạn cong của ống 1 Chỗ nối giữa hai ống dẫn 1 Đệm đóng kín một phần 3 Phía xả của quạt 4 PHỤ LỤC F PHƯƠNG PHÁP KHÁC DÙNG ĐỂ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ VÀ LƯU LƯỢNG BỤI Về nguyên tắc, phương pháp này [6], ngoài bộ lọc thích hợp (xem 8.5); một xyclon nằm trong đầu lấy mẫu được đưa vào ống dẫn và sự sụt áp lực qua nó dùng để đo tốc độ dòng khí lấy mẫu. Bằng cách so sánh số đọc về sự sụt áp lực ở thiết bị này với số đọc về áp lực chênh lệch của một ống tĩnh Pitot đặt trong ống dẫn, tốc độ dòng khí lấy mẫu được điều chỉnh để duy trì lấy mẫu đẳng tốc. Tính lưu lượng bụi trong ống dẫn, q m , từ khối lượng bụi, m, thu được trong khi lấy mẫu phù hợp với tiêu chuẩn này, diện tích mặt phẳng lấy mẫu, A, diện tích lỗ mở ở mũi lấy mẫu, a, thời gian lấy mẫu, t (không dùng lưu lượng khí trong ống dẫn) theo phương trình: Để đạt được độ đúng cao nhất của phương pháp, điều quan trọng là yêu cầu đẳng tốc phải được thoả mãn triệt để. Thêm vào đó, diện tích mặt cắt ống dẫn và diện tích hiệu dụng của lỗ mở ở mũi lấy mẫu cần được xác định chính xác (đến 2%) (xem 8.3 và 10.3). Tính nồng độ bụi từ lượng cân bụi và thể tích mẫu khí tương ứng (xem 13.5).