TCVN9797:2013

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9797:2013 (ASTM D 4888 - 06) về Khí thiên nhiên – Xác định hơi nước bằng ống detector nhuộm màu TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9797:2013 ASTM D 4888 - 06 KHÍ THI Ê N NHIÊN - XÁC ĐỊNH HƠI NƯỚC B Ằ NG ỐNG DETECTOR NHUỘM MÀU Standard test method for water vapor in natural gas using length-of-stain de t ec t or tubes Lời nói đầu TCVN 9797:2013 được xây dựng trên cơ sở chấp nhận hoàn toàn tương đương với ASTM D 4888 - 06 Standard Test Method for Water Vapor in Natural Gas Using Length-of-Stain Detector Tubes , với sự cho phép của ASTM quốc tế, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA. Tiêu chuẩn ASTM D 4888 - 06 thuộc bản quyền ASTM quốc tế. TCVN 9797:2013 do Tiểu ban kỹ thuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC28/SC2 Nhiên liệu lỏng - Phương pháp thử biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề ngh ị , Bộ Khoa học v à Công nghệ công b ố . KHÍ THI Ê N NHIÊN - XÁC ĐỊNH HƠI NƯỚC B Ằ NG ỐNG DETECTOR NHUỘM MÀU Standard test method for water vapor in natural gas using length-of-stain de t ec t or tubes 1. Phạm vi áp dụng 1.1. Tiêu chuẩn này qu i định qui trình xác định hơi nước trong các đường ống dẫn khí thiên nhiên tại hiện trường nhanh và đơn giản . Ống detector có sẵn có tổng dải đo từ 0,1 mg/L đến 40 mg/L, mặc dù phần lớn các ứng dụng sẽ nằm trong khoảng dưới của dải này (có nghĩa là, dưới 0 , 5 mg/L). Có ít nhất một nhà sản xuất cung cấp các ống detector có s ố đọc trực tiếp trên ống theo đơn vị pound nước trên triệu feet khối khí. Xem Chú thích 1. 1.2. Ốn g detector thường bị nhiễu từ các loại khí và hơi khác so với chất cần xác định. Do các loại ống dựa trên nguyên tắc phát hiện khác nhau nên ch ú ng chịu ảnh hưởng các nhiễ u này sẽ khác nhau. Tham khảo chỉ dẫn của nhà sản xuất về các thông tin nhiễu cụ thể. Các alcohol và glycol sẽ gây nhiễu đ ố i với một số ống detector hơi nước do sự có mặt của nhóm hydroxyl trên các phân tử này. 1.3. Tiêu chuẩn này không đề cập đến tất cả các vấn đề liên quan đến an toàn khi sử dụng. Người sử dụng tiêu chuẩn này có trách nhiệm thiết lập các nguyên tắc về an toàn và bảo vệ sức khoẻ cũng như khả năng áp dụng phù hợp với các giới hạn quy định trư ớ c khi đưa vào sử dụng. 2. Tóm tắt phương pháp Mẫu thử được cho đi qua ống detector ch ứ a đầy hóa chất đã được chuẩn bị riêng. Hơi nước có mặt trong mẫu sẽ phản ứng với h ó a chất để tạ o ra sự thay đổi màu hoặc nhuộm màu. Chiều dài của vết nhuộm màu xuất hiện trong ống detector khi tiếp xúc với thể t í ch đ ã đo của mẫu tỷ lệ thuận với lượng hơi nước có mặt trong mẫu th ử . Sử dụng bơm pittông thao tác bằng tay hoặc bơm kiểu thổi/bễ để hút thể tích đã đo của mẫu qua ống detector v ớ i tốc độ dòng kiểm soát. Chiều dài vết nhuộm màu sinh ra được chuyển đ ổ i về miligam trên lí t H 2 O , bằng cách so sánh với thang đo hiệu chuẩn do nhà sản xuất cung cấp cho từ ng hộp ống phát hiện. Hệ thống đo theo phương pháp này cung cấp số đọc trực tiếp, di chuyển dễ dàng và hoàn toàn phù hợp để thực hiện các phép kiểm tra hơi nước tại ch ỗ một cách nhanh chóng trong các điều kiện tại hiện trường. CH Ú THÍCH 1: Các ố ng detector c ó sẵn t rên thị trường có in thang đo chuẩn theo đơn vị pound nước trên triệu feet khối kh í (Ib/MMCF). Hệ số chuy ể n đ ổ i là 1 mg/L = 62,3 lb/MMCF (7 lb/MMCF = 0,11 mg/L). 3. Ý nghĩa và sử d ụng 3.1. Phép đo hơi nước có trong kh í thiên nhiên là quan trọng bởi vì các yêu cầu kỹ thuật về ch ấ t lượng khí, bản chất ăn mòn của h ơ i nước đối với các vật liệu đường ống và ảnh hưởng của hơi nước lên thiết bị sử dụng. 3.2. Phương pháp cho phép kiểm soát hàm lượng hơi nước tại hiện trường một cách tiện lợi và tiết kiệm. Hệ thống đo có thiết kế phù hợp để các nhân viên không có chuyên môn hoặc được đào tạo tối thiểu cũng có th ể sử dụng được. 4. Thiết bị, dụng cụ 4.1. Ống detector nhuộm màu - Ống thủy tinh gắn k í n có các đầu có thể bẻ gãy có kích thước phù hợp với vòng kẹp ống của bơm. Lớp thuốc thử b ê n trong ống, thường là n ề n silica gel được ph ủ bằng các hóa chất hoạt t í nh, phải là loại s ử dụng riêng cho hơi nước và phải tạo ra sự thay đổi màu r õ ràng khi tiếp xúc với mẫu khí có ch ứ a hơi nước. B ấ t kỳ chất nào được bi ế t là sẽ gây nhiễu phải được nêu trong hư ớ ng d ẫn kèm theo các ống này. Thang đo phải đ ược in trực ti ế p trên ống, hoặc có thể sử dụng các dấu hiệu khác cho phép nhận biết dễ dàng hàm lượng hơi nước từ thang đo chuẩn riêng biệt được cung cấp cùng ố ng detector. Thang đo hiệu chuẩn phải tương quan n ồ ng độ hơi nước với chi ề u d ài vết nhuộm màu. Thời hạn sử dụng của ống detector ít nhất là hai năm kể từ ngày sản xu ấ t nếu được bảo quản theo các khuy ế n nghị của nhà sản xuất. 4.2. Bơm của ống detector - Bơm pittông thao tác bằng tay hoặc b ơ m kiểu thổi/bễ. Bơm phải c ó khả năng hút 100 mL mẫu trên một hành trình qua ống detector với dung sai thể tích bằng ± 5 mL. Bơm phải được thiết k ế riêng để sử dụng cùng ống detector. CHÚ TH Í CH 2: Ố ng detector và bơm tạo thành một cụm thiết bị và phải được s ử dụng đ ồ ng bộ. Từng nhà sản xu ấ t thực hiện hiệu chuẩn ống detector đ ể phù hợp với các đặc tí nh d ò ng chảy của bơm chuyên dụng. Không cho phép dùng lẫn bơm và ống của các h ã ng khác nhau v ì độ chính xác của hệ thống c ó th ể sẽ bị suy giảm đáng k ể 4.3. Khoang lấy mẫu khí - Bất kỳ vật chứa nào ch o phép đưa ống detector vào d ò ng khí mẫu thử đ ồ ng đều tại áp suất khí quy ể n và tách biệt mẫu với môi trường xung quanh. Giữa khoang lấy mẫu và van nguồn có một van kim bằng thép không gỉ (hoặc bộ đi ề u áp) dùng cho mục đ í ch đi ề u chỉnh lưu lượng mẫu. Tốc độ dòng n ê n xấp x ỉ bằng t ừ một đ ế n hai lần thay đổi thể t í ch trên phút hoặc tối thi ể u phải cung cấp dòn g khi ra r õ rệt trong suốt thời gian l ấ y mẫu của ống detector CHÚ TH Í CH 3: Khoang lấy mẫu phù hợp có thể được làm b ằ ng vỏ chai nước rửa loại polyetylen c ó kích c ỡ danh ngh ĩ a b ằ ng 500 mL (16 oz ) hoặc 1 L (32 oz). Ố ng phân phối bên trong của chai nước rửa dù ng đ ể đưa khí mẫu thử xuống đáy chai. Nắp chai đục một lỗ c ó đ ườ ng kính 13 mm (½ in) đ ể cắm ống detector và làm l ỗ thông khí (H ì nh 1). Hình 1 – Sơ đồ thiết bị 5. Cách tiến hành 5.1. Chọn v ị trí lấy mẫu sao cho có thể lấy được mẫu đại diện c ủ a đối tượng cần thử nghiệm (v í dụ: van nguồn trên đường ống dẫn chính). Điểm lấy mẫu n ê n chọn trên mặt tr ê n của đường ống và có lắp ống mẫu bằng thép không gỉ luồn sâu vào tới khoảng một phần ba ở giữa đường ống. M ở van nguồn ngay lập tức để làm sạch van và đầu nối làm bằng các vật liệu lạ. 5.2. Lắp van kim (hoặc bộ điều áp) tại đầu ra của van nguồn, sau đ ó dùng một đoạn ống mềm ngắn nhất có thể để nối với khoang lấy mẫu (xem Hình 1). Hầu hết các loại vật liệu làm ống mềm là phù hợp để lấy mẫu hơi nước. Tuy nhiên, nếu hệ thống l ấ y mẫu c ò n được sử dụng để lấy mẫu khí chứa các thành phần khác chẳng hạn như hydro sulfide th ì vật liệu làm ống cần phải được lựa chọn cẩn thận. Tránh sử dụng ống nối bằng vật liệu gây phản ứng hoặc h ấ p thụ hydro sulfide như ống đồng hoặc ống cao su tự nhiên. Nên sử dụng các ống bằng TFE-fluorocacbon, polyetylen, hoặc thép không g ỉ , trong đ ó ống bằng thép không gỉ được ưa dùng. ( Cảnh báo - Khí thoát ra rất dễ cháy và có thể chứa hydro sulfide ở mức độ g â y độc. C ần chú ý thực hiện các biện pháp thông gió đuổi kh í cách xa kh ỏ i người sử dụng). 5.3. Mở van nguồn. Mở van kim đủ để có một dòng khí đi vào khoang lấy mẫu, phù hợp theo 4.3. Làm sạch b ì nh chứa í t nh ấ t trong 3 min (Hình 1). Nếu sử dụng b ì nh polyetylen th ì làm sạch ít nhất trong 10 min. 5.4. Trước mỗi loạt phép đo, phải thực hiện kiểm tra rò r ỉ của bơm bằng cách vận hành bơm tại ch ỗ với một ống detector nguyên vẹn. Tham khảo các hướng dẫn của nhà s ả n xuất về qui trình kiểm tra rò rỉ và hướng dẫn bảo dưỡng nếu phát hiện thấy rò r ỉ . Phép thử kiểm tra rò rỉ thông thường m ấ t 1 min. 5.5. Chọn ố ng detector có dải đo phù hợp nhất với n ồ ng độ dự kiến của hơi nước. Độ chính xác của số đọc sẽ tăng khi chiều dài phần nhuộm màu nằm ở nửa trên của thang đo hiệu chu ẩ n. Tham khảo hướng dẫn của nhà sản xu ấ t về việc sử dụng nhiều hành trình để c ó được d ả i thấp hơn trên ống đã cho. 5.6. Bẻ gãy các đầu ống và lắp ống vào bơm, quan sát sự h iể n th ị của hướng dòng chảy trên ống. Cho ống detector xuyên qua lỗ vào trong khoang l ấ y mẫu, sao cho đầu vào của ống ở v ị trí gần điểm giữa của khoang (xem H ì nh 1). CH Ú THÍCH 4: Các ống detector có các giới hạn nhiệt độ từ 0 °C đến 40 °C (32 °F đến 104 °F) và nhiệt độ của mẫu khí phải duy tr ì trong d ả i này trong suốt phép thử. Có sẵn các đầu dò làm nguội đối với các mẫu có nhiệt độ vượt 40 °C. 5.7. Vận hành bơm để hút thể tích mẫu cần đo qua ống detector. Tuân theo các chỉ dẫn của ố ng khi áp dụng nhiều hành trình. Phải đảm bảo sao cho dòng chảy rõ rệt của mẫu được duy trì tại lỗ thông kh í của khoang lấy mẫu trong suốt quá tr ì nh hút mẫu. Tuân theo các chỉ dẫn về thời gian lấy mẫu chính xác trên một hành trình bơm. Đầu v à o của ố ng detector phải được giữ nguyên v ị trí bên trong khoang lấy mẫu mẫu cho đ ế n khi hoàn thành việc lấy mẫu. Nhiều bơm của ống detector có hiển th ị kết thúc hành trình nên không cần căn thời gian lấy mẫu. CH Ú TH Í CH 5: Điều quan trọng l à phải đảm bảo rằng không khí xung quanh kh ô ng bị hút vào mẫu thử. Độ ẩ m của không kh í xung quanh thư ờ ng cao hơn hẳn lượng hơi nước trong mẫu kh í đang thử và sự xâm nhập s ẽ làm độ chệch số đọc cao hơn (v í dụ: không khí với độ ẩ m tương đ ố i là 10 % tại 16 °C (60 °F) sẽ chứa khoảng 83-lb-H 2 O/MMCF hoặc khoảng 1,33 mg/L). 5.8. Lấy ống ra khỏi bơm và đọc ngay nồng độ hơi nước trên thang đo hiệu chuẩn hoặc từ biểu đồ được cung cấp kèm theo hộp ống. Đọc trên ống tại điểm cực đại của vết nhuộm màu. Nếu hiện tượng “vệt ” xuất hiện (chiều dài vết nhuộm không đều), đọc các độ dài lớn nh ấ t và nhỏ nhất, sau đ ó lấy trung b ì nh hai số đọc. Tham khảo hướng d ẫn sử dụng của ống về các thông tin đặc biệt trong trường hợp v ế t nhuộm có nhiều màu. CH Ú THÍCH 6: Nếu thang đo hiệu chuẩn không được in trực ti ế p trên ống detector thì phải đảm bảo chắc chắn là các biểu đồ hiệu chuẩn tách riêng là phù hợp đ ú ng v ới ố ng đang dùng. 5.9. Nếu số lượng các hành trình sử dụng khác với số lượng c á c hành trình qui định cho thang đo hiệu chuẩn, th ì hiệu chính số đọc nồng độ hơi nước (WVC) như sau (xem th ê m 5.5): WVC (đ ã hiệu ch í nh) = WVC (số đọc) x số hành trình qui định (1) số hành trình thực tế 5.10. Ghi lại ngay số đọc, kèm theo nhiệt độ của khí và áp suất kh í quyển. Tuân theo các hiệu chính về nhiệt độ được cung cấp trong bản chỉ dẫn của ống. Các hiệu ch í nh áp su ấ t theo độ cao là đáng kể đối với các vùng nằm ở vị tr í 609,6 m (2000 ft) (so v ớ i mặt biển). Hiệu chính về áp suất khí quyển như sau: WVC (đ ã hiệu ch í nh) = WVC (số đọc) x 760 mm Hg (2) Áp suất khí quyển tính theo mm Hg CH Ú TH Í CH 7: Mặc dù lượng h ó a chất chứa trong ống detector l à rất í t, nhưng khi thải bỏ c á c ống này v ẫ n phải cẩn thận. Phương pháp th ả i bỏ chung l à ngâm ố ng đ ã m ở vào nước trước khi b ỏ . Nước phải có độ pH trung t í nh trước kh i thải b ỏ . 6. Đảm bảo chất lượng 6.1. Các ố ng detector từ mỗi đợt sản xuất hoặc của một lô ống phải được thử nghiệm để khẳng định sự phù hợp v ớ i độ chính xác đã công bố, ( thông thường là ± 25 %). 6.2. Các ống này phải tiếp tục duy tr ì sự phù hợp với độ chính xác đã công bố cho đến khi hết hạn sử dụng nếu chúng được vận chuyển và bảo quản tuân theo các hướng dẫn của nhà sản xuất. 7. Độ chụm và độ chệch Độ chính xác của hệ th ố ng ống detector thường là ± 25 % của số đọc. Giá trị này được qui định trên cơ s ở kết qu ả của các chương tr ì nh do Viện nghiên cứu Quốc gia về Sức khỏe và An toàn Nghề nghiệp (NIOSH) thực hiện trong việc chứng nhận hợp chuẩn các ống detector dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm không khí ở mức thấp, phù hợp để kiểm soát mức phơi nhiễm của công nhân. NIOSH đ ã ti ế n hành thử nghiệm ống tại các mức bằng ½, 1, 2 và 5 lần giá trị ngưỡng giới hạn (TLV), yêu cầu phải đạt độ chính xác ± 25 % đối với ba mức TVL cao nhất và ± 35 % với mức ½ TLV. ( Ví dụ: H 2 S có TLV bằng 10 ppm đã được thử nghiệm tại các mức bằng 5, 10, 20 và 50 ppm). Khi chiều dài phần nhuộm màu ngắn hơn th ì độ chính xác bị kém đi n ê n tại mức thấp dung sai cho phép cao hơn. NIOSH đã ngừng chương tr ì nh này năm 1983, và chương tr ì nh này được Viện nghiên cứu An toàn Thiết bị (SEI) tiếp nhận năm 1986.