TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12050:2017
ISO 15971:2008

KHÍ THIÊN NHIÊN - XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT - NHIỆT TRỊ VÀ CHỈ SỐ WOBBE

Natural gas - Measurement of properties - Calorific value and Wobbe index

Lời nói đầu

TCVN 12050:2017 hoàn toàn tương đương với ISO 15971:2008.

TCVN 12050:2017 do Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC193 Sản phẩm khí biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Lượng năng lượng được cung cấp bởi dòng khí thiên nhiên thường được xác định là tích số của thể tích được phân phối và nhiệt trị trên đơn vị thể tích của khí. Do vậy, quan trọng là có các phương pháp xác định nhiệt trị đã được chuẩn hóa sẵn có. Trong nhiều trường hợp, có thể tính nhiệt trị của khí thiên nhiên đã biết thành phần, với độ chính xác vừa phải (xem ISO 6976). Tuy nhiên, nếu có thể và đôi khi được ưu tiên lựa chọn, người ta có thể đo nhiệt trị bằng một số kỹ thuật mà không cần phân tích thành phần. Tiêu chuẩn này đưa ra các phương pháp hiện nay đang được sử dụng, và các yếu tố cần thiết để lựa chọn, đánh giá, đánh giá tính năng, lắp đặt và vận hành một thiết bị phù hợp. Phép đo chỉ số Wobbe, một tính chất liên quan mật thiết đến nhiệt trị, được thảo luận tóm tắt trong phụ lục tham khảo, nhưng không được đề cập chi tiết trong những phần quy định của tiêu chuẩn này.

KHÍ THIÊN NHIÊN - XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT - NHIỆT TRỊ VÀ CHỈ SỐ WOBBE

Natural gas - Measurement of properties - Calorific value and Wobbe index

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này liên quan đến phép đo nhiệt trị của khí thiên nhiên và các chất thay thế khí thiên nhiên bằng các phương pháp không phân tách, nghĩa là các phương pháp không liên quan đến việc xác định thành phần khí cũng không tính toán từ thành phần khí. Tiêu chuẩn này mô tả nguyên tắc vận hành khác nhau của các thiết bị đang sử dụng cho mục đích này, và đưa ra hướng dẫn về sự lựa chọn, đánh giá, đánh giá tính năng, lắp đặt và vận hành các thiết bị.

Các nhiệt trị có thể được tính theo khối lượng, mol hoặc phổ biến hơn là theo thể tích. Dải làm việc đối với nhiệt trị trên của khí thiên nhiên, tính theo thể tích, luôn luôn từ 30 MJ/m³ đến 45 MJ/m³ tại các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn (xem ISO 13443). Dải tương ứng đối với chỉ số Wobbe luôn từ 40 MJ/m³ đến 60 MJ/m³.

Tiêu chuẩn này không xác nhận cũng không tranh luận các tuyên bố của nhà sản xuất thương mại nào đó về tính năng của một thiết bị. Luận điểm trung tâm là các ứng dụng cụ thể chỉ có thể được đánh giá bằng một chương trình thử nghiệm được thiết kế tốt (được xác định theo bộ các yêu cầu vận hành cụ thể). Các hướng dẫn được đưa ra cho nội dung thích hợp của các phép thử này.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

ISO 6976:1995, Natural gas - Calculation of calorlic values, density, relative density and Wobbe index from composition (Khí thiên nhiên - Tính nhiệt trị, khối lượng riêng, tỷ khối và chỉ số Wobbe từ thành phần).

ISO 14532, Natural gas - Vocabulary (Khí thiên nhiên - Từ vựng).

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa nêu trong ISO 14532 và các thuật ngữ, định nghĩa sau đây.

3.1  Nhiệt trị và chỉ số Wobbe

3.1.1

Nhiệt trị trên (superior calorific value)

Lượng nhiệt được giải phóng do sự đốt cháy hoàn toàn trong không khí một lượng khí xác định tính theo mol, khối lượng hoặc thể tích), sao cho áp suất, p, tại đó phản ứng diễn ra giữ nguyên không đổi, và tất cả các sản phẩm của sự đốt cháy được quay trở về cùng nhiệt độ quy định, T, là nhiệt độ của các chất phản ứng, tất cả các sản phẩm này ở trạng thái khí, ngoại trừ nước được tạo thành do đốt cháy, được ngưng tụ thành trạng thái lỏng ở T.

Xem ISO 6976.

3.1.2

Nhiệt trị dưới (inferior calorific value)

Lượng nhiệt được giải phóng do sự đốt cháy hoàn toàn trong không khí một lượng khí xác định (tính theo mol, khối lượng hoặc thể tích), sao cho áp suất, p, tại đó phản ứng diễn ra giữ nguyên không đổi, và tất cả các sản phẩm của sự đốt cháy được quay trở về cùng nhiệt độ quy định T là nhiệt độ của các chất phản ứng, tất cả các sản phẩm này ở trạng thái khí.

Xem ISO 6976.

3.1.3

Chỉ số Wobbe (Wobbe index)

Nhiệt trị trên tính theo thể tích, tại các điều kiện chuẩn quy định, chia cho căn bậc hai của tỷ khối tại cùng các điều kiện chuẩn đo quy định

Xem ISO 6976.

3.1.4

Điều kiện chuẩn tiêu chuẩn (Standard reference conditions)

Nhiệt độ, T = 288,15 K, và áp suất (tuyệt đối), p = 101,325 kPa, đối với khí khô thực.

Xem ISO 13443.

CHÚ THÍCH: Điều kiện chuẩn tiêu chuẩn (hoặc cơ bản) của áp suất, nhiệt độ và độ ẩm (trạng thái bão hòa) được xác định chỉ để sử dụng trong các ứng dụng khí thiên nhiên và tương tự. Đối với nhiệt trị tính theo thể tích, những điều kiện này áp dụng đối với cả hai phép đo và sự đốt cháy khí. Trong biểu thị các đại lượng vật lý xuyên suốt tiêu chuẩn này, áp dụng các điều kiện chuẩn chuẩn tiêu chuẩn này quy định trong ISO 13443.

3.2  Hàm lượng nước của khí

3.2.1

Khí bão hòa (saturated gas)

Khí thiên nhiên đạt đến điểm sương theo nước ở các điều kiện nhiệt độ và áp suất quy định.

3.2.2

Khí khô (dry gas)

Khí thiên nhiên chỉ chứa một hàm lượng hơi nước có phần mol nhỏ hơn 0,000 05.

Xem ISO 6976.

3.2.3

Khí ẩm hoặc khí chưa bão hòa (partially saturated or wet gas)

Khí thiên nhiên có chứa một lượng hơi nước nằm trong khoảng giữa hàm lượng hơi nước của khí bão hòa và khí khô, ở các điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định.

3.3  Phân loại tính năng

CHÚ THÍCH: Sơ đồ phân loại dưới đây được chấp nhận để phân loại các độ không đảm bảo liên quan đến phép đo nhiệt trị. Các chú thích kèm theo là giải thích, không phải là phần của định nghĩa. Các giá trị được đề cập đến độ không đảm bảo mở rộng với hệ số bao phủ là 2.

3.3.1

Loại 0 (class 0)

Tính năng có thể kèm theo các giới hạn không đảm bảo không lớn hơn ±0,1 % nhiệt trị

CHÚ THÍCH 1: Tính năng chất lượng này hiện nay có thể đạt được đối với các thiết bị trong đó tất cả các vận hành được tiến hành phù hợp hoàn toàn với các thực hành đo lường tốt nhất và tất cả các phép đo vật lý liên quan được truy nguyên trực tiếp với các tiêu chuẩn đo lường cơ bản. Thông thường, một thiết bị như vậy được chế tạo theo yêu cầu và được lắp đặt tại một phòng thử nghiệm chuyên dụng được kiểm soát môi trường và được chế tạo có mục đích và cần có một người vận hành riêng được đào tạo. Các thiết bị loại này thường được gọi là “thiết bị đo nhiệt đối chứng”, thực hiện các phép đo không liên tục trên các mẫu khí riêng biệt.

3.3.2

Loại 1 (class 1)

Tính năng có thể kèm theo các giới hạn độ không đảm bảo không lớn hơn ± 0,1 MJ/m³ nhiệt trị trên cơ sở thể tích (xấp xỉ 0,25 %)

CHÚ THÍCH: Đây là mức độ thấp nhất của độ không đảm bảo đo hiện có sẵn cho dạng bất kỳ của thiết bị thương mại được sử dụng trong hoạt động hiện trường hàng ngày (nghĩa là không phải trong phòng thử nghiệm). Thậm chí đối với số ít các loại thiết bị về bản chất có khả năng có tính năng này, nó không chắc chắn đạt được trừ khi lắp đặt phù hợp với cả hướng dẫn của nhà sản xuất và cả các nguyên tắc được mô tả trong tiêu chuẩn này, và việc vận hành phù hợp với hiệu chuẩn, kiểm định, bảo dưỡng và các quy trình kiểm soát chất lượng được mô tả trong tiêu chuẩn này.

3.3.3

Loại 2 (class 2)

Tính năng có thể kèm theo các giới hạn độ không đảm bảo không lớn hơn ± 0,2 MJ/m³ nhiệt trị tính theo thể tích (xấp xỉ 0,5 %).

3.3.4

Loại 3 (class 3)

Tính năng có thể kèm theo các giới hạn độ không đảm bảo không lớn hơn ± 0,5 MJ/m³ nhiệt trị tính theo thể tích (xấp xỉ 1,0 %).

3.4  Các thuật ngữ đo lường

CHÚ THÍCH 1: Các định nghĩa sau đây, bao gồm các chú thích kèm theo (ngoại trừ chú thích trong 3.4.6) được lấy tất cả từ ISO 14111, trong đó các chi tiết giải thích bổ sung được nêu ra.

3.4.1

Độ chính xác (accuracy)

Mức độ gần nhau theo thỏa thuận giữa kết quả của phép đo và giá trị thực của đại lượng đo.

CHÚ THÍCH 1: Thuật ngữ “độ chính xác”, khi được áp dụng đối với một bộ các kết quả đo, mô tả sự tổ hợp các thành phần ngẫu nhiên và sai số hệ thống thông thường hoặc thành phần độ chệch.

3.4.2

Độ đúng (trueness)

Mức độ gần nhau theo thỏa thuận giữa giá trị trung bình nhận được từ dãy lớn các kết quả của phép đo và giá trị thực của đại lượng đo.

CHÚ THÍCH 1: Số đo của độ đúng luôn luôn được biểu thị theo độ chệch.

3.4.3

Độ chệch (bias)

Sự chênh lệch giữa sự mong đợi của các kết quả đo và giá trị chuẩn được chấp nhận.

3.4.4

Độ chụm (precision)

Mức độ gần đúng theo thỏa thuận giữa các kết quả đo độc lập nhận được trong các điều kiện cho trước.

CHÚ THÍCH: Độ chụm phụ thuộc vào sự phân bố các sai số ngẫu nhiên và không liên quan đến giá trị thực.

3.4.5

Độ lặp lại (repeatability)

Độ chụm trong các điều kiện trong đó các kết quả đo độc lập nhận được với cùng phương pháp trên các đối tượng đo giống hệt nhau trong cùng phòng thử nghiệm bởi cùng thí nghiệm viên trong khoảng thời gian ngắn.

CHÚ THÍCH: Độ lặp lại được biểu thị định lượng dựa trên độ lệch chuẩn của các kết quả.

3.4.6

Độ không đảm bảo (uncertainty)

Ước tính kèm theo kết quả đo đặc trưng cho dải các giá trị mà giá trị thực được xác nhận nằm trong đó

CHÚ THÍCH: Cách khác, nhưng tương đương, định nghĩa được lấy từ tài liệu tham khảo [1] là như sau: tham số kèm theo kết quả của phép đo, đặc trưng cho sự phân tán của các giá trị có thể được quy thích hợp cho đại lượng đo một cách hợp lý.

3.4.7

Hiệu chuẩn (calibration)

Bộ các thao tác thiết lập nên mối quan hệ giữa giá trị định lượng của một vật liệu hoặc một vật liệu so sánh được phân tích bằng các thiết bị đo, các hệ thống đo so với giá trị chuẩn trong một điều kiện nhất định.

3.4.8

Kiểm tra xác nhận (verification)

Sự xác nhận bằng cách kiểm tra và cung cấp bằng chứng khách quan rằng các yêu cầu cụ thể đã được đáp ứng.

4  Nguyên tắc của phép đo

4.1  Giới thiệu

Các thiết bị có tính năng loại 0 (sau đây, để ngắn gọn, gọi là nhiệt lượng kế loại 0) được thiết lập trong một số ít phòng thử nghiệm chuyên dụng; nhưng vì chúng là, các thiết bị cần nhân công chuyên sâu, thiết bị thử nghiệm tại chỗ, không có sẵn trên thị trường và không phù hợp để hoạt động ngoài hiện trường, chi tiết về sự lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng của chúng vượt quá phạm vi áp dụng của phần chính của tiêu chuẩn này.

Tuy nhiên, các phép đo được thực hiện sử dụng máy đo nhiệt của loại này có thể có một phần quan trọng đóng vai trò trong việc xác định nhiệt trị “hàng ngày”, chủ yếu như là một phương tiện công nhận khả thi cho việc cung cấp các khí hiệu chuẩn đã được chứng nhận (các vật liệu chuẩn dạng khí đã được chứng nhận) có khả năng truy nguyên đến các tiêu chuẩn đo lường quốc tế (xem 7.2). Chúng cũng có thể được sử dụng cho các mục đích nghiên cứu và giải pháp cho các tranh chấp.

Các nguyên tắc mà theo đó nhiệt lượng kế loại 0 điển hình vận hành, cùng với các chi tiết về nhiều các yếu tố liên quan khác, được nêu trong Phụ lục C. Tất cả các nhiệt lượng kế loại 0, trong phạm vi được đặt ra có nhiệt trị tính theo khối lượng, như là phép xác định cơ bản của chúng. Để hữu ích cho các ứng dụng thông thường nhất, cần thiết chuyển giá trị tính theo khối lượng bằng một số phương thức thứ cấp sang giá trị tính theo thể tích. Để đạt được nhiệt trị tính theo thể tích với độ không đảm bảo ± 0,1 %, cần phải có một thiết bị đo khối lượng riêng có độ chính xác đủ để sử dụng với các thiết bị loại này.

Các thiết bị đáp ứng tính năng loại 1, loại 2 hoặc loại 3 luôn luôn đo nhiệt trị theo thể tích. Thông thường chúng được thiết kế để vận hành liên tục, không được giám sát ngoài hiện trường, tạo ra bản ghi chép liên tục cần thiết của nhiệt trị. Ngoại trừ các quá trình của các máy sắc ký khí (không phải là đối tượng của tiêu chuẩn này), thì chúng là loại thiết bị duy nhất có thể sử dụng để đo đạc hằng ngày nhiệt lượng của khí thiên nhiên trong hệ thống vận chuyển và phân phối.

Nguyên tắc hoạt động có thể hoặc trực tiếp, gián tiếp hoặc suy luận, trong phạm vi ý nghĩa của những hạng mục này phù hợp với ISO 14532. Tiêu chuẩn này liên quan hầu hết đến tính năng của các loại thiết bị này. Một số thiết bị có khả năng đo bổ sung tỷ khối; trong những trường hợp này, khả năng này là tương đương với thực hiện sẵn có phép xác định cả của nhiệt trị tính theo khối lượng và của cả chỉ số Wobbe.

Phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, các thiết bị có thể được yêu cầu ghi lại hoặc nhiệt trị trên hoặc nhiệt trị dưới. Mặc dù từng loại thiết bị cụ thể đáp ứng, về nguyên tắc, mỗi thiết bị chỉ ghi nhận một trong hai giá trị nhiệt trị, tuy nhiên hầu hết các thiết bị đều có thể thiết lập để chuyển đổi qua lại để ghi nhận một trong hai giá trị nhiệt trị của khí thiên nhiên mà độ chính xác giảm không nhiều. Để đạt được điều này, yêu cầu chính là thiết bị được cài đặt sử dụng các khí hiệu chuẩn được chứng nhận tương ứng (xem thêm 5.1.10.2).

4.2  Phép đo nhiệt lượng cháy trực tiếp

Chỉ những thiết bị là các nhiệt lượng kế đốt cháy đúng, cảm nhận năng lượng được giải phóng là nhiệt do sự đốt cháy khí được xác định bằng phép đo nhiệt, nằm trong loại “phép đo trực tiếp”. Tất cả các công cụ thương mại hiện nay xác định nhiệt trị tính theo thể tích.

Trong loại thiết bị này, mẫu khí được đo theo thể tích trên cơ sở liên tục, thường qua việc sử dụng "đo ướt" kín nước (Tài liệu tham khảo [2], chương 4, và ISO 6145-1), trước khi cho qua đèn đốt. Phép đo chính là tăng ổn định (cân bằng) trong nhiệt độ của môi trường trao đổi nhiệt (được đo) thổi liên tục với các sản phẩm nóng của sự đốt cháy không trộn lẫn.

Môi trường trao đổi nhiệt luôn luôn là không khí, các nhiệt lượng kế lưu lượng-nước tồn tại ở nhiều dạng khác nhau nhưng tất cả những loại này bây giờ đã hủy. Sự gia tăng nhiệt độ thường được đo sử dụng phép đo nhiệt trở kháng. Hiệu chuẩn thường đạt được bằng việc sử dụng các chất chuẩn dạng khí (các chuẩn công tác) được chứng nhận cho nhiệt trị.

Các nhiệt trị thường được đo bằng phương pháp này tại nhiệt độ và áp suất môi trường. Tuy nhiên khi cần thiết, cần đổi các giá trị được ghi sang các điều kiện chuẩn quy định về nhiệt độ và áp suất của cả máy đo và của cả sự đốt cháy. Vì lý do này, thông tin trước liên quan đến độ ổn định của đầu ra với sự thay đổi của nhiệt độ môi trường có thể là quan trọng (xem 5.1.6).

Xác định điều kiện chuẩn của hàm lượng nước đối với khí cũng rất quan trọng đặc biệt nếu thiết bị kiểm soát hàm lượng nước của khí (hoặc bằng cách bão hòa hoặc bằng cách làm khô) trước khi hoặc trong suốt quá trình đo. Tại các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn, độ chênh lệch giữa nhiệt trị trên của khí khô và khí bão hòa là xấp xỉ 1,7 %.

Các thiết bị của loại này luôn luôn được cài đặt sao cho ghi nhiệt trị trên. Một trong những tiến bộ chính của các nhiệt lượng kế cháy thực là không có sự hạn chế về thành phần của khí mẫu mà chúng được mong đợi cho kết quả chính xác.

Các nhiệt lượng kế dựa trên phương pháp chung này (Tài liệu tham khảo [2], chương 10; tài liệu tham khảo [6], chương 7; và tài liệu tham khảo [3] đến [5]) là thường có tính năng loại 1, nhưng điển hình có đáp ứng chậm chạp để thay đổi thành nhiệt trị vì tính trơ nhiệt.

Các ví dụ điển hình của loại nhiệt lượng kế này được mô tả trong Phụ lục D.

4.3  Phương pháp gián tiếp

4.3.1  Quy định chung

Các thiết bị nằm trong loại “gián tiếp” là những thiết bị đo một số tính chất lý hóa của khí và sử dụng mối quan hệ đã biết, được thiết lập bằng cách cả quan sát thực tế và kết hợp với phân tích lý thuyết, giữa nhiệt trị và tính chất được đo, để suy luận hoặc nhiệt trị trên hoặc nhiệt trị dưới của khí.

4.3.2  Cháy tỷ lượng

Các thiết bị của loại này phụ thuộc vào nguyên tắc là, đối với hỗn hợp khí chỉ chứa các hydrocacbon alkan và các cấu từ trơ, nhiệt trị tính theo thể tích (hoặc trên hoặc dưới) là hàm tuyến tính của tỷ lệ không khí và khí được yêu cầu để đạt được cháy tỷ lượng.

Có ít nhất hai cách thực hiện nguyên tắc này trong thiết bị thực tế. Trong việc thực hiện này, điểm hợp thức được xác định bằng cách tìm kiếm tỷ lệ không khí và khí tại đó lượng oxy trong sản phẩm cháy hoàn toàn là zero. Trong việc thực hiện khác, điểm hợp thức được xác định bằng cách tìm kiếm tỷ lệ không khí và khí tại đó nhiệt độ ngọn lửa lớn nhất đạt được.

Một bất tiện của các thiết bị hoạt động trên nguyên tắc này là yêu cầu để khẳng định rằng mẫu khí chỉ có các hydrocacbon alkan và các cấu tử trơ. Cấu tử khác bất kỳ (ví dụ, các alken, hydro, cacbon monoxit và, xấu nhất là oxy) có thể làm cho thiết bị đưa ra số đọc sai; tuy nhiên trong một số trường hợp, sai số bất kỳ có thể tính toán được bằng quy trình hiệu chính.

Các thiết bị dựa trên nguyên tắc này ^[7] này dễ dàng đáp ứng tối thiểu hiệu năng của thiết bị loại 2 và thường thể hiện sự đáp ứng nhanh với sự thay đổi nhiệt trị.

Một vài chi tiết thực tế của những thiết bị này được nêu trong Phụ lục E.

4.3.3  Cháy xúc tác

Những thiết bị của loại này dựa trên cơ sở trên nguyên tắc phép xác định lượng nhiệt được giải phóng trong quá trình oxy hóa hoàn toàn (đốt cháy) của khí tại bề mặt xúc tác là số đo đại diện thích hợp nhiệt trị của nó.

Trong phép thực hiện này, dòng được đo bán-liên tục (nghĩa là on-off-on) của khí nhiên liệu trải qua oxy hóa tại bề mặt của chất dẫn được phủ xúc tác, nhiệt được giải phóng do quá trình đốt cháy này làm tăng nhiệt độ của chất dẫn và do vậy ảnh hưởng đến điện trở của nó. Điện trở có thể sẵn sàng được sử dụng theo sự tăng nhiệt độ trên “trên” chu kỳ của dòng khí, và nhiệt độ hợp nhất tăng đối với giai đoạn này có thể được sử dụng sau đó như là một chất chỉ thị của nhiệt trị dưới.

Trong phép thực hiện khác, quá trình oxy hóa diễn ra trong phạm vi nền của vật liệu xúc tác bột. Tốc độ dòng của nhiên liệu (tại tốc độ dòng không đổi của không khí) là cần thiết để duy trì buồng phản ứng tại nhiệt độ không đổi khi đó được đo và được sử dụng như là chất chỉ thị của nhiệt trị dưới.

Các thiết bị cháy xúc tác của các loại được mô tả trong phần này^{[8], [9]} hiện vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu chuyên sâu và chưa thương mại hóa do đó chưa thể đánh giá hiệu năng của thiết bị.

4.4  Phương pháp suy luận

Ranh giới phân chia giữa các phương pháp “gián tiếp” và “suy luận” ít rõ ràng. Trong một số ý nghĩa của từ có thể bị tranh cãi về mặt logic rằng tất cả các phép xác định nhiệt trị là suy luận, ở đây, các phương pháp suy luận được xem là những phương pháp dựa vào mối tương quan thực nghiệm (hoặc có thể bán thực nghiệm) giữa nhiệt trị và một vài tính chất hoặc tính chất được đo khác.

Các ví dụ về các tính chất liên quan có thể được sử dụng trong phương pháp này là các thiết bị dự báo nhiệt trị bao gồm hệ số nén (liên quan đến nhiệt trị bằng phương trình SGERG-88 và tốc độ âm thanh. Các tính chất này một mình cũng không đủ để xác định nhiệt trị một cách rõ ràng (thông tin thêm liên quan đến các cấu tử trơ được yêu cầu), và không có thiết bị thương mại nào được sản xuất để khai thác những mối tương quan như vậy. Ngoài ra, độ chụm lớn với tốc độ âm thanh đó có thể sẵn sàng được đo đề xuất một vai trò khả thi trong tương lai đối với một phương pháp dựa trên nguyên tắc này.

Đối với hiện tại, tuy nhiên, các thiết bị có thể được phân loại tốt nhất là suy luận là ít tinh vi, cả về nguyên tắc và cấu tạo. Trong các thiết bị điển hình của loại này, tỷ lệ không đổi mong đợi của nhiệt được giải phóng do cháy có tốc độ được điều chỉnh của khí nhiên liệu được dò tìm (nhưng không được đo) bằng thiết bị cụ thể nào đó và liên quan theo kinh nghiệm đến nhiệt trị.

Trong phép thực hiện đã được thiết lập lâu của nguyên tắc này (tài liệu tham khảo [2], chương 10 và tài liệu tham khảo [5], chương 6), thiết bị cảm ứng là ống khói lò đốt, được tạo thành từ hai ống kim loại đồng tâm được gắn chặt tại đáy; hai ống mở rộng độ chênh lệch một lượng phụ thuộc vào nhiệt được truyền từ các khí ống khói, và điều này có thể được sử dụng để cho chỉ thị nhiệt trị. Trong phép thực hiện khác cảm ứng là ống giãn nở nhiệt kim loại được đặt trong dòng khí chảy ra; và trong phép thực hiện ít hiện đại hơn, tương tự như cặp nhiệt định vị, đầu ra của nó được lấy là chỉ thị của nhiệt trị. Không thiết bị nào của các thiết bị này có nước của sự cháy được ngưng tụ; kết quả là tất cả về nguyên tắc, đáp ứng nhiệt trị dưới.

Do kết quả của sự đơn giản hóa đã được chấp nhận của chúng, các thiết bị của loại chung này thường không thể được mong đợi đạt tốt hơn tính năng loại 3 trừ trong trường hợp thích hợp nhất.

Rất nhiều các nguyên tắc khác của vận hành được mô tả trong nhiều năm qua, nhưng ở đây nó không phải là mục đích mô tả các ý tưởng mà không tìm ra từ lâu, hoặc không chắc chắn tìm ứng dụng rộng hợp lý. Có vô số các bằng sáng chế “không có triển vọng”.

5  Đánh giá tính năng và thử nghiệm chấp nhận

Biểu đồ nêu trong Hình 1 cung cấp tổng quan các quy trình điển hình cần thiết để thực hiện đánh giá tính năng và các yêu cầu thử nghiệm chấp nhận. Các dữ liệu cụ thể được cung cấp trong 5.1 và 5.2.

5.1  Đánh giá tính năng đối với sự lựa chọn thiết bị

5.1.1  Quy định chung

Đối với ứng dụng bất kỳ, cần thiết một thiết bị để đo nhiệt trị đáp ứng một vài tiêu chí khả năng chấp nhận. Hai dạng thông thường mà các tiêu chí này có thể lấy đối với thiết bị thương mại có sẵn là

a) Bộ các yêu cầu phải được đáp ứng để thiết bị nhận được phê duyệt kiểu; trong một số trường hợp, bộ này có thể được ban hành bởi cơ quan thẩm quyền có trách nhiệm giám sát bên vận chuyển hoặc người tiêu dùng nạp, và

b) Quy định kỹ thuật cho các mục đích hợp đồng mua bán.

Phụ lục B đưa ra một ví dụ về quy định kỹ thuật điển hình (Điều B.1) và quy định kỹ thuật điển hình tạo thành một phần của tài liệu mua bán (Điều B.2).

5.1  liên quan đến các thử nghiệm đánh giá tính năng mà nó là cần thiết điển hình để thực hiện (luôn luôn) trên thiết bị đơn như một ví dụ về loại của nó. Trong 5.1.2 đến 5.1.13 xem xét các yếu tố thường được quy định ở bộ các yêu cầu chính thức, như bộ được đề cập đến trong điều này. Chương trình thử nghiệm mục đích chắc chắn là bao gồm điều tra hầu hết, các đặc điểm này của tính năng thiết bị.

Chương trình thử nghiệm phải bao gồm quy định kỹ thuật cho hiệu chuẩn và các khí thử nghiệm khác được yêu cầu để tiến hành nhiều khía cạnh của thử nghiệm và hiệu chuẩn đã được chi tiết, mặc dù một số khí thử nghiệm không thể yêu cầu hiệu chuẩn. Hơn nữa, tài liệu thử nghiệm điển hình bất kỳ được xuất bản là kết quả của chương trình thử nghiệm phải bao gồm quy định kỹ thuật đối với các khí để sử dụng trên hiện trường trong các quy trình hiệu chuẩn lại và kiểm định, sao cho đảm bảo duy trì và bảo dưỡng tính chính xác của quy định.

Các thiết bị của tất cả các loại trong tiêu chuẩn này nói chung thực hiện một cách tối ưu khi vận hành trực tuyến (on-line) liên tục; các yêu cầu đòi hỏi cho vận hành không liên tục hoặc off-line yêu cầu lưu ý đặc biệt và thêm thử nghiệm trước (xem 5.1.3).

Hình 1 - Đánh giá thiết bị, đánh giá tính năng và thử nghiệm chấp nhận

Phụ thuộc vào trường hợp cụ thể, thử nghiệm đánh giá tính năng có thể được tiến hành bởi cơ quan có thẩm quyền, bởi phòng thử nghiệm được công nhận, độc lập và/hoặc bởi bên mua. Nếu tiến hành bởi cơ quan có thẩm quyền, các thử nghiệm có thể dẫn đến tài liệu hóa thử nghiệm điển hình. Có một sự trao đổi rõ ràng giữa khoảng thời gian tiêu thụ trên dãy các thử nghiệm tính năng và lượng chi tiết mà chúng mang lại cho một thiết bị. Ở đây cơ quan có thẩm quyền yêu cầu đặc trưng hóa toàn bộ của tất cả các đặc điểm của tính năng chương trình thử nghiệm có thể mở rộng dễ dàng trên một khoảng chu kỳ của một năm hoặc nhiều hơn.

Một danh mục thử nghiệm điển hình của loại được nêu trong Bảng 1 có thể là phương tiện hữu ích để theo dõi quá trình một chương trình đánh giá dài.

5.1.2  Tính liên tục của vận hành

Chắc chắn rằng một yêu cầu rõ ràng dành cho thiết bị là để sử dụng và vận hành đúng (và, đối với hầu hết các ứng dụng là tính liên tục) trong một thời gian quy định. Nếu ứng dụng đặc biệt yêu cầu chỉ vận hành không liên tục, sau đó thì các thử nghiệm độ đúng (xem 5.1.3) cần lưu ý như là ưu tiên trước khi tiến hành với các thử nghiệm khác.

Trong trường hợp vận hành liên tục, thiết bị nên được thử nghiệm đơn giản bằng cách để chúng chạy không có gián đoạn hoặc cản trở quá mức (như các điều sắp đặt không theo lịch trình) cho chu kỳ liên tục mà vượt quá mức tối thiểu quy định được yêu cầu cho chu kỳ vận hành bằng phần trăm quy định. Phụ thuộc vào ứng dụng, điều này có thể thực hiện ở bất kỳ đâu từ một vài ngày đến vài tháng. Tuy nhiên có thể tiến hành các thử nghiệm khác trong suốt giai đoạn này, ví dụ phép thử độ đúng và độ tái lập, không làm tổn hại đến phép thử liên tục (tính tin cậy).

Lặp lại thử nghiệm liên tục (tính tin cậy), sau khi bảo dưỡng định kỳ theo hướng dẫn của nhà sản xuất, chắc chắn là lựa chọn có giá trị. Nếu thiết bị không thể vận hành mà không có hỏng hóc hoặc sự cố rõ ràng trong chu kỳ quy định, khí đó nó không đạt phép thử này.

Các kết quả từ phép thử đã hoàn thành có thể được phân tích để đánh giá chu kỳ mà tính năng thiết bị quy định đã đạt được. Nếu chu kỳ nhỏ hơn mức tối thiểu mà sự vận hành đúng được yêu cầu, khi đó thiết bị lại không đạt. Trong trường hợp này, vẫn có thể sử dụng thiết bị trong các ứng dụng ở đó chu kỳ liên tục ngắn hơn đáp ứng sự vận hành được chấp nhận.

Nếu không có yêu cầu rõ ràng cho chu kỳ vận hành tối thiểu, khi đó có thể cho phép tần suất các vận hành bảo dưỡng được xác định bằng kinh nghiệm vận hành, nghĩa là các vận hành bảo dưỡng là tính năng truyền động hơn là yêu cầu truyền động.

Bảng 1 - Ví dụ về danh mục cho thử nghiệm điển hình và thử nghiệm chấp nhận

5.1.3  Độ đúng của nhiệt trị

Yêu cầu chắc chắn là để cho thiết bị đo nhiệt trị trong phạm vi giá trị quy định của độ đúng, hoặc độ chệch, trên một dải quy định của các nhiệt trị (phân tích sai số hệ thống).

Thông thường, các thử nghiệm này đề cập đến thiết bị cho phép hoạt động liên tục. Tuy nhiên, nếu ứng dụng cụ thể yêu cầu chỉ hoạt động gián đoạn, khi đó điều quan trọng là các phép thử bao gồm một điều tra sơ bộ trong đó việc đánh giá được thực hiện trong một khoảng thời gian (từ “lạnh”) cần thiết cho thiết bị hoạt động trước khi nó có thể chứng minh tạo ra các kết quả “đã được sắp đặt”; đối với các thiết bị đo trực tiếp chu kỳ “khởi động độ trôi” này có thể kéo dài trong vài ngày. Phần còn lại của điều này giả định rằng chu kỳ khởi động đã vượt quá.

Để tiến hành đánh giá độ đúng, cần thiết phải có sẵn một số lượng (điển hình 5 đến 7) các khí thử nghiệm có nhiệt trị và độ không đảm bảo đã được chứng nhận, một trong số khí đó phù hợp với các yêu cầu của khí hiệu chuẩn (đơn) (thường metan có độ tinh khiết cao) để sử dụng trong hoạt động thường lệ của thiết bị. Những khí này thông thường là các hỗn hợp tổng hợp của các cấu tử chinh của khí thiên nhiên mà thiết bị dược dự kiến phân tích và, càng sát càng tốt, tương tự với thành phần của khí thiên nhiên. Dải các nhiệt trị được bao trùm nên được mở rộng hơn dải vận hành đã cho trong các yêu cầu; thông thường một trong những khí thử nghiệm có nhiệt trị dưới giá trị nhỏ nhất của dải vận hành và một khí khác có nhiệt trị trên giá trị lớn nhất của dải vận hành.

Phép thử được tiến hành với một bộ khí như những khí (sử dụng khí hiệu chuẩn thường ngày) cho phép đánh giá không chỉ độ đúng của nhiệt trị đã ghi lại tại từng điểm, mà còn độ tuyến tính của hàm đáp ứng thiết bị. Các phép thử đối với từng khí nên được tiến hành điển hình số lượng thời gian sao cho nhận được giá trị trung bình đại diện (điều này liên quan đến độ lặp lại của các số đọc, xem 5.1.4).

Các phép thử thêm cho độ đúng nên được tiến hành thông thường ít nhất ba khí thử nghiệm có các thành phần khác nhau đáng kể nhưng có khoảng giá trị nhiệt trị giống nhau. Điều này sử dụng là một kiểm tra đo đúng thiết bị không phải là hàm của thành phần của khí. Các thay đổi lớn ở đây về thành phần khí được dự kiến trong sử dụng vận hành, nó có thể hữu ích khi sử dụng nhiều hơn ba khí thử nghiệm để kiểm tra các tác động thành phần.

Tất cả các phép thử độ đúng nên được tiến hành tại giai đoạn rất sớm của chương trình thử nghiệm điển hình; nên lặp lại các thử nghiệm tại các khoảng thời gian trong quá trình, và tại điểm kết thúc của phép thử liên tục (độ tin cậy) (xem 5.1.2).

Các khí được sử dụng cho các phép thử độ đúng nên có những độ không đảm bảo trên những giá trị nhiệt lượng đã được chứng nhận là ít hơn một nửa yêu cầu độ chính xác đối với hoạt động của thiết bị.

Các kết quả của các phép thử nên được phân tích để xác định độ đúng của nhiệt trị đo được trên dải quy định của các nhiệt trị.

5.1.4  Độ lặp lại

Có ít nhất ba khái niệm khác biệt về độ lặp lại (phân tích sai số ngẫu nhiên) mà có thể được nhận dạng trong nội dung về phép đo nhiệt trị, từng khái niệm của độ lặp lại đáp ứng các tiêu chí đo lường thích hợp để phân loại là độ lặp lại. Từng khái niệm có thể được định lượng bằng các phép thử thích hợp.

a) Các số đọc độc lập được lấy tại các khoảng thời gian cố định với thiết bị đang chạy liên tục trên cùng khí thử nghiệm và không có hiệu chuẩn trong toàn bộ chu kỳ thử nghiệm.

b) Các số đọc độc lập được lấy tại các khoảng thời gian cố định với thiết bị đang chạy liên tục, nhưng được chuyển mạch để chạy trên khí khác (ví dụ đường khí) giữa từng cặp số đọc, và không có hiệu chuẩn trong toàn bộ chu kỳ thử nghiệm. Trong trường hợp này, cần thiết để cho thời gian thiết bị “lắng” sau mỗi lần chuyển mạch đến khí thử trước khi số đọc được lấy.

c) Các số đọc độc lập được lấy tại các khoảng thời gian cố định với thiết bị đang chạy liên tục, nhưng có hiệu chuẩn điểm đơn được tiến hành giữa từng cặp số đọc. Cần thiết để cho thời gian thiết bị “lắng” trước khi từng số đọc được lấy. (Đối với mục đích của phép thử này, nó có thể là cần thiết để giảm khoảng cách giữa các lần hiệu chuẩn dưới đây được sử dụng trong các điều kiện vận hành.)

Các kết quả của các phép thử có thể được phân tích bằng cách tính độ lệch chuẩn trên các bộ dữ liệu tương ứng và so sánh các kết quả với các yêu cầu đã quy định.

Đối với từng loại phép thử, khí thử nghiệm thích hợp nhất để sử dụng là loại có nhiệt trị gần sát nhất với nhiệt trị của khí dự kiến nhận được trong hoạt động thông thường. Tuy nhiên, khí thử nghiệm cho ứng dụng này không cần thiết phải được chứng nhận một cách cẩn thận. Yêu cầu chính là khí có hằng số tin cậy và được biết gần đúng nhiệt trị.

“Các khoảng thời gian cố định” thích hợp và số lượng các số đọc trong phép thử độ lặp lại phụ thuộc rất nhiều vào các đặc tính vận hành của thiết bị. Nhiều các phép đo hơn nữa có thể tiến hành một cách thuận lợi với các thiết bị đáp ứng nhanh hiện đại hơn là có thể được lấy trong cùng chu kỳ với các nhiệt lượng kế đo trực tiếp truyền thống, điển hình là đáp ứng chậm chạp (xem 5.1.5). Điển hình, đối với thiết bị đáp ứng nhanh, khoảng thời gian được đo bằng phút, với từng số đọc trung bình trên 1 min hoặc 2 min của phép đo, trong khi đối với nhiệt lượng kế truyền thống, khoảng thời gian có thể là 1 h, với từng số đọc trung bình nửa giờ của phép đo.

Chắc chắn có là một yêu cầu vận hành đối với thiết bị đo nhiệt trị trong phạm vi độ lặp lại quy định, đối với các phép đo loại a), loại b) hoặc loại c), hoặc có thể là nhiều hơn một loại.

Thông thường để ít nhất một bộ bổ sung các phép thử độ lặp lại được tiến hành trên khí thứ hai, tốt nhất là tại cùng thời gian với các phép thử độ đúng, sao cho để điều tra liệu độ lặp lại là hàm của nhiệt trị hay không. Các phép thử độ lặp lại thêm nữa nên được tiến hành tại các khoảng thời gian đều đặn (ví dụ hai tháng đến ba tháng) để xác định có hay không độ lặp lại biến đổi theo thời gian.

5.1.5  Thời gian đáp ứng

Yêu cầu chắc chắn là để thiết bị cho đáp ứng, trong phạm vi thời gian quy định, hoặc hoàn toàn hoặc trong phạm vi tỷ lệ phần trăm hoàn thành quy định, đến bước-thay đổi về nhiệt trị.

Các phép thử cho đặc tính này có thể được tiến hành bằng cách chuyển mạch hai khí thử nghiệm có nhiệt trị khác nhau và kiểm soát đầu ra trong khi thiết bị tiếp tục chạy bình thường. Đối với mục đích này, không cần thiết các khí thử nghiệm có nhiệt trị đã biết một cách chính xác. Một vài phép thử nên được tiến hành với sự thay đổi của nhiệt trị theo hướng cả đi lên và đi xuống.

Có một số các yếu tố cần ghi nhớ khi thực hiện các phép thử của loại này, cụ thể như sau

a) Trong nhiều trường hợp, thông thường các thay đổi-bước của nhiệt trị không thể xảy ra trong thực tế vận hành, khi đó phép thử này không giống với thực tế vận hành; tuy nhiên, nếu các thay đổi-bước (hoặc gần thay đổi-bước) được mong đợi trong vận hành hiện trường, thì khi đó tốt nhất là các khí thử nghiệm được sử dụng nên giống các thay đổi này

b) Thời gian đáp ứng có thể phụ thuộc mạnh vào độ lớn của thay đổi về nhiệt trị, như vậy các phép thử trên nhiều hơn một cặp khí thử nghiệm có thể hữu dụng.

c) Các phép thử nên được thiết kế để ghi lại bất kỳ sai sót nào (dưới suy giảm) của nhiệt trị đúng.

d) Một số thiết bị cập nhật sự hiển thị của chúng tại các khoảng thời gian cố định hơn là liên tục và, do vậy, quá trình đáp ứng trong các bước riêng biệt êm dịu hơn. Trong trường hợp này, người sử dụng nên công nhận và tính đến tác động này và, nếu các khoảng báo cáo là người sử dụng lựa chọn, nó nên được cài đặt sẵn nhỏ nhất trong suốt quá trình phép thử.

e) Các bước nên được lấy để đảm bảo rằng thời gian đáp ứng đo được là đặc tính cơ bản của tự thiết bị và không phải là thông số của trì hoãn bất kỳ (thời gian xoá) gây ra do thiết kế của hệ thống cung cấp khí cho thiết bị, nghĩa là tác động của lắp đặt (xem 5.1.9).

Các kết quả của loại các phép thử này có thể được biểu thị bằng nhiều cách khác nhau, nếu đáp ứng đặc trưng với thay đổi bước về nhiệt trị tiếp theo phương trình logarit, nhiệt trị, H(t), được báo cáo bởi thiết bị tại thời điểm, t, sau khi thay đổi-bước về nhiệt trị của [H(∞) - H(0)] tại thời điểm t = 0, có thể được biểu thị như được nêu trong Phương trình (1):

H(t) - H(0) = [H(∞) - H(0)][1 -e^-t/t]

Trong đó giá trị quan sát được của t (thời gian thư giãn) là bằng với thời gian được lấy để đạt hoàn thành 63 %.

Không phải tất cả các thiết bị thể hiện tính gia tăng. Trong trường hợp đó, thời gian được lấy để đạt hoàn thành 95 % có thể được xem xét là số đo thuận tiện hơn của tốc độ đáp ứng. Hình 2 minh hoạ đặc tính đáp ứng điển hình đối với hai loại ghi chép nhiệt trị, cụ thể là

a) Đối với thiết bị đọc-liên tục (thiết bị A)

b) Đối với thiết bị đọc-gián đoạn, nghĩa là giá trị đầu ra được cập nhật có giới hạn nhưng các khoảng đều đặn (thiết bị B).

Trong cả hai trường hợp, sử dụng hoàn thành 95 % là đặc tính thời gian đáp ứng ưu tiên được nhấn mạnh.

Các thiết bị gián tiếp hiện đại nói chung đưa ra các thời gian đáp ứng trong dải từ vài giây đến vài phút, các nhiệt lượng kế ghi phép đo trực tiếp truyền thống có các thời gian đáp ứng nói chung trong vùng mười phút.

Hình 2 - Đáp ứng điển hình của phép ghi thiết bị với sự thay đổi về nhiệt trị theo bước

5.1.6  Phụ thuộc nhiệt độ

5.1.6.1  Tổng quan

Thông thường, chắc chắn là có hai yêu cầu, một liên quan đến đáp ứng của thiết bị khi sự thay đổi về nhiệt độ xung quanh là đáng kể nhưng diễn ra rất chậm (tính năng ổn định trạng thái), cái kia liên quan đến đáp ứng khi sự thay đổi về nhiệt độ xung quanh diễn ra tương đối nhanh (tính năng động học). Trong trường hợp đầu tiên, yêu cầu chắc chắn là hoặc

a) Để chứng minh rằng thiết bị đo nhiệt trị trong phạm vi các độ không đảm bảo quy định khi được vận hành trong dải quy định của các nhiệt độ xung quanh ổn định, hoặc

b) Để xác định dải vận hành của các nhiệt độ xung quanh ổn định trong phạm vi thiết bị đo nhiệt trị đến phạm vi các độ không đảm bảo quy định.

Trong trường hợp thứ hai, yêu cầu chắc chắn là để xác định giá trị lớn nhất cho tốc độ thay đổi của nhiệt độ xung quanh mà cho phép thiết bị vận hành không có sự giảm cấp đáng kể của kết quả.

5.1.6.2  Tính năng trạng thái ổn định

Sự phụ thuộc nhiệt độ trạng thái ổn định của thiết bị có thể được đánh giá một cách thuận lợi bằng cách chạy nó trong một phòng thử nghiệm được kiểm soát về mặt môi trường có khả năng đặt được dải thích hợp của các nhiệt độ, tại dãy các nhiệt độ cố định (ổn định) trong đó và tại những đầu mút của dải này.

Do sự ưu tiên, nó có thể đạt được kiểm soát nhiệt độ yêu cầu không bị áp đặt bởi các dòng không khí mạnh trong phòng, vì điều này có thể làm gia tăng các tác động bất lợi lên tính năng thiết bị (xem 5.1.9) mà che phủ các tác động thực của sự biến đổi nhiệt độ. Các phép thử đơn giản tương ứng, được tiến hành với thiết bị đang hoạt động trên khí có hằng số nhưng không có nhiệt trị chứng nhận cần thiết, thể hiện sẵn sàng trực tiếp bất kỳ sự phụ thuộc hàm trạng thái ổn định vào nhiệt trị được ghi lại trên nhiệt độ.

5.1.6.3  Tính năng động học

Một số thiết bị đã được quan sát đưa ra cả hai tác động khá tinh vi, khả năng của chúng cũng nên được xem xét trong chương trình đánh giá. Cả hai chắc chắn hơn xảy ra đối với các nhiệt lượng kế đo trực tiếp, do điều này có thể khó khăn, hoặc dường như là không thích hợp, để loại bỏ chúng khỏi điện từ.

Trước tiên, một thiết bị có thể đưa ra sự phụ thuộc tạm thời vào nhiệt độ, nghĩa là sự thay đổi động học về nhiệt trị đã được ghi lại xảy ra trong khi thiết bị không nằm trong cân bằng nhiệt tiếp theo sự thay đổi về nhiệt độ, nhưng kết thúc ngay như điều kiện cân bằng nhiệt mới được đạt đến.

Thứ hai, có thể phụ thuộc vào nhiệt trị được ghi lại trên tốc độ thay đổi của nhiệt độ cũng như là giá trị tuyệt đối của nó.

Hai tác động luôn luôn liên kết với nhau và điều tra thực nghiệm chúng là không dễ; một lý do cho điều này là sự khan hiếm của các phòng thử trong đó tốc độ thay đổi nhiệt độ có thể kiểm soát được. Đối với việc điều tra hai tác động này, nên tiến hành cả hai thay đổi hướng lên và hướng xuống của nhiệt độ.

5.1.6.4  Tóm tắt

Bất kỳ hoặc tất cả các dạng khác nhau của sự phụ thuộc nhiệt độ có thể đáng kể nếu một thiết bị được yêu cầu để hoạt động trong một toà nhà có hệ thống nhiệt nhưng không có điều hòa không khí, hoặc điều hòa không khí chất lượng kém (lúc chạy lúc không); trong các trường hợp xấu nhất, dải nhiệt độ xung quanh trong phòng thiết bị hoặc buồng kín có thể rộng như là từ 280 K đến 330 K trong khi các tốc độ thay đổi nhiệt độ lên đến 5 K/h có thể xảy ra.

Các phép thử nên được tiến hành để đánh giá các tác động hệ thống của nhiệt độ lên độ chính xác của nhiệt trị đo được.

Ngoài ra để gây ra độ chệch, các thay đổi của nhiệt độ xung quanh cũng có thể gây ra các biến đổi tương ứng của độ lặp lại (xem 5.1.4). Vì lý do này, độ lặp lại nên được xác định tại một vài nhiệt độ khác nhau trong phạm vi dải vận hành và cả hai yếu tố này nên được xem xét khi ước tính độ không đảm bảo tổng thể đối với cài đặt nhiệt độ bất kỳ.

Các kết quả nên được phân tích như để thiết lập

a_ Dải nhiệt độ, và

b_ Các tốc độ thay đổi nhiệt độ trên đó thiết bị đáp ứng các yêu cầu cụ thể của ứng dụng.

5.1.7  Sự phụ thuộc áp suất khí quyển

Yêu cầu chắc chắn là để cho thiết bị đo nhiệt trị trong phạm vi các độ không đảm bảo quy định trên toàn dải của áp suất khí quyển (và tốc độ thay đổi lớn nhất của nó) được quan sát tại hiện trường ở đó thiết bị được lắp đặt. Áp suất khí quyển địa phương ghi chép bao trùm vài năm gần đây là đủ để thiết lập đường bao vận hành.

Các phép thử cụ thể về chức năng của thiết bị theo áp suất khí quyển không thể thực hiện được. Thay vì, thiết bị nên được đặt hoạt động trên khí có hằng số nhưng nhiệt trị chưa được chứng nhận (hoặc có cài đặt các khí, nhưng không có đường khí) trong giai đoạn quan trọng của suốt quá trình áp suất khí quyển thay đổi một lượng đáng kể, ví dụ sự suy giảm sâu là có giá trị đặc biệt. Trong suốt giai đoạn này, cần thiết để ghi số lượng đủ các số đọc của nhiệt trị ghi được và áp suất khí quyển (có thể theo giờ) để cho phép sự tương quan bất kỳ giữa nhiệt trị và áp suất có thể phát hiện và có thể định lượng. Đồ thị dãy thời gian nói chung là đầy đủ.

Thiết bị không đạt phép thử đánh giá của nó nếu ảnh hưởng các các thay đổi về áp suất khí quyển làm giảm cấp độ đúng của nhiệt trị đã ghi trên một giới hạn quy định.

5.1.8  Các yếu tố môi trường khác

5.1.8.1  Tổng quan

Các yếu tố môi trường khác khác nhau có khả năng giảm độ đúng của các phép đo nhiệt trị. Trong hoạt động thông thường, các yêu cầu để đảm bảo hoặc thiết bị không bị tiếp xúc với yếu tố bất kỳ như thế, hoặc đáp ứng cụ thể của thiết bị nằm trong phạm vi các giới hạn quy định. Các yếu tố trong 5.1.8.2 đến 5.1.8.5 có thể được xác định.

5.1.8.2  Độ ẩm tương đối

Yêu cầu trong trường hợp này phụ thuộc vào dải độ ẩm tương đối dự kiến trong môi trường trong phạm vi thiết bị được yêu cầu để vận hành. Thậm chí trong phương tiện phép thử môi trường chất lượng tốt, vẫn khó để thay đổi độ ẩm tương đối một cách hệ thống không gây ra ảnh hưởng thứ cấp lên nhiệt độ xung quanh. Kết quả là, ảnh hưởng trực tiếp bất kỳ của sự thay đổi về độ ẩm tương đối là khó điều tra, nhưng các nguyên tắc để tiếp cận điều này là tương tự với các nguyên tắc để điều tra ảnh hưởng của sự thay đổi của áp suất khí quyển (xem 5.1.7).

5.1.8.3  Cung cấp điện

Yêu cầu trong trường hợp này chắc chắn là để thiết bị tiếp tục chức năng, không có sự giảm cấp của phép đo nhiệt trị trên toàn bộ dải cung cấp điện áp và sự thay đổi tần số được mong đợi tại hiện trường lắp đặt. Ít nhất, trong trường hợp điện áp, phép thử tính năng thiết bị trong khía cạnh này là dễ dàng thiết lập. Ngoài ra, thiết bị phải tốt để chống lại sự tăng điện và đoản mạch (nghĩa là những khoảng ngắn) làm mất điện năng. Trong trường hợp sự vận hành liên tục được yêu cầu tại hiện trường thiên về sự hỏng hóc điện, sự xem xét có thể được nêu ra để lắp đặt nguồn cung điện không gián đoạn hoặc phương tiện điện dự phòng tự động.

5.1.8.4  Sự tương thích và nhiễu điện từ

những yếu tố này nên được điều tra theo các phương pháp được nêu trong các tiêu chuẩn thích hợp (xem IEC 61000-6-1, IEC 61000-6-3 và IEC 61000-6-4) và phải nhận được giấy chứng nhận thích hợp. Các phép thử nên được thiết kế để thiết lập giới hạn trên của nhiễu điện từ tương thích với tính năng có thể chấp nhận của thiết bị, điều này bao hàm, trong suốt quá trình phép thử liên quan, thiết bị phải được hoạt động đầy đủ và có hiệu suất.

5.1.8.5  Độ sạch không khí

nói chung quan trọng là không khí để đốt cháy (và cho mục đích thiết bị khác) nên có chất lượng thích hợp. Các phép thử cụ thể để điều tra tác động của không khí có chất lượng không tốt là khó để cài đặt nhưng, phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể, có thể xem là cần thiết nếu không có sự đảm bảo về không khí chất lượng tốt, các yêu cầu về chất lượng không khí được thảo luận đầy đủ hơn trong 6.2.1.

5.1.9  Các yếu tố lắp đặt

5.1.9.1  Tổng quan

Các yếu tố lắp đặt khác khác nhau có khả năng giảm độ đúng của các phép đo nhiệt trị. Chắc chắn là để yêu cầu đảm bảo hoặc, trong hoạt động thông thường, thiết bị không bị tiếp xúc với yếu tố bất kỳ như thế, hoặc đáp ứng cụ thể của thiết bị là nằm trong phạm vi các giới hạn quy định. Các yếu tố trong 5.1.9.2 đến 5.1.9.4 có thể được nhận dạng.

5.1.9.2  Áp suất cung cấp khí và không khí

Trong một số trường hợp, cần thiết cung cấp khí cho thiết bị tại áp suất phân phối dòng khí (nghĩa là một vài kPa ở trên áp suất khí quyển), trong các trường hợp khác, là cao hơn rất nhiều, áp suất được điều chỉnh là cần thiết (được quy định bởi nhà sản xuất). Có thể có yêu cầu tương tự trên áp suất cung cấp cho không khí bất kỳ được yêu cầu cho sự cháy và/hoặc vận hành thiết bị. Một đánh giá nên được tiến hành để xác định đáp ứng của thiết bị đối với sự thay đổi của các áp suất cung cấp liên quan từ các giá trị danh định. Các phép thử có thể bao trùm một cách hữu dụng các dải từ 50 % đến 200 % các giá trị danh định, với từng giá trị đang được thay đổi một cách độc lập so với cái khác.

5.1.9.3  Thời gian xoá mẫu

Thiết bị bất kỳ có thể thực hiện các phép đo chỉ trên khí mà được đại diện tại đường vào của mẫu; do vậy, quan trọng rằng thời gian xoá của dòng mẫu giữa điểm lấy mẫu ban đầu và đường vào mẫu của thiết bị là ngắn được so sánh với thang đo thời gian trong suốt quá trình thay đổi về nhiệt trị được dự kiến. Nó có thể, tuy nhiên, là đủ để tiến hành các phép tính thay cho các phép thử trên hạng mục này [xem 6.1 a] đến 6.1 c] cho cuộc thảo luận đầy đủ hơn].

5.1.9.4  Di chuyển không khí (luồng gió)

Một số thiết bị, đặc biệt là những thiết bị nhiệt độ được đo như là phần cơ bản của hoạt động của chúng (ví dụ các nhiệt lượng kế trong phép đo trực tiếp), có thể là nhạy đối với sự di chuyển không khí quá mức trong vùng lân cận trung gian của chúng. Trong môi trường được điều hòa không khí, sự di chuyển không khí là chắc chắn xảy ra, đến phạm vi lớn hơn hoặc nhỏ hơn. Các phép thử có thể được tiến hành có các tác động của sự di chuyển không khí đến tính năng của một thiết bị bởi việc đưa vào cục bộ của luồng gió cưỡng bức sử dụng quạt phù hợp; vì tính trơ nhiệt, nó không được mong đợi rằng thiết bị bất kỳ đáp ứng ngay lập tức khi có luồng gió cưỡng bức. Đối với một vài thiết bị nhỏ hơn, nó có thể được thực hành để tránh vấn đề bất kỳ của loại này bằng cách sử dụng buồng bảo vệ, được thông thoáng hoặc buồng kín khác.

5.1.10  Các ảnh hưởng của khí không-alkan

5.1.10.1  Cháy tỷ lượng

Đối với một số thiết bị, nguyên tắc hoạt động (nghĩa là lý thuyết cơ bản hoặc tương quan) nằm trên kiến thức rằng các cấu tử đặc biệt (ví dụ, oxy) hoặc các nhóm của các cấu tử (ví dụ, các alken) là không có trong mẫu khí. Mặc dù những cấu tử này thông thường không được tìm thấy trong khí thiên nhiên, chúng có thể được tìm thấy trong các khí thiên nhiên thay thế và các hỗn hợp khác mà có khả năng có thể thay thế với khí thiên nhiên (ví dụ propan-không khí). Kết quả là, nếu thiết bị có thể bị tiếp xúc với các lượng vết nhiều hơn của các cấu tử không-alkan như thế (chất cản trở), nó cần được đánh giá tác động xấu bởi sự có mặt của chúng. Chắc chắn là có yêu cầu rằng thiết bị duy trì trong phạm vi quy định kỹ thuật độ đúng của chúng ngay cả với các nhiễu có mặt lên đến các phần mol quy định. Ngoài ra, việc đảm bảo sự vắng mặt của các cấu tử gây nhiễu là cần thiết.

Các thiết bị của loại này không đưa ra đáp ứng thích hợp đối với sự thay đổi về nhiệt trị nếu sự thay đổi có kèm theo thay đổi về phần mol của cấu tử không-alkan dễ cháy bất kỳ hoặc oxy.

Các ảnh hưởng của chất dễ cháy không-alkan có thể tính được, gần đúng với lý thuyết (xem Phụ lục F). Trong một số trường hợp, điều này có thể là một sự lựa chọn chấp nhận được để thay các phép thử liên quan đến việc chuẩn bị và sử dụng các khí đã được chứng nhận có chứa một hoặc nhiều chất gây nhiễu.

5.1.10.2  Công cụ suy luận

Đối với các thiết bị sự xác định cơ bản của chúng là nhiệt trị trên, có tồn tại tính khả thi của ảnh hưởng không alkan khác nhau. Điều này xảy ra chỉ nếu nhiệt trị dưới được đo dùng để suy ra nhiệt trị trên (bằng cách nhân hệ số không đổi, hoặc tương đương, hiệu chuẩn không chính xác trên nhiệt trị trên) (xem 4.1).

Trong trường hợp này các cấu tử có vấn đề là hydro, các hydrocacbon không-alkan và, nghiêm trọng nhất, cacbon monoxit. Sự có mặt của các chất này có thể gây ra các kết quả không đúng. Điều này xảy ra vì mối quan hệ (độ chênh lệch tỷ lệ phần trăm) giữa các nhiệt trị trên và dưới đối với các cấu tử này khác với nhiệt trị trên và dưới của các hydrocacbon alkan. Ví dụ, đối với cacbon monoxit, các nhiệt trị trên và dưới là bằng nhau, trong khi đó đối với các alkan nhiệt trị dưới thấp hơn khoảng 10 % nhiệt trị trên.

Đối với hỗn hợp có phần mol, x, của cấu tử không alkan bất kỳ (với cân bằng là metan), nó có thể cho sai số, ∆H, trong việc xác định nhiệt trị trên bằng phương pháp này được nêu trong Phương trình (2):

∆H = x(1,11.H_l - H_S)                                                                                            (2)

hệ số 1,11 xuất phát từ thương số H_S/H_l của các nhiệt trị trên và dưới đối với metan tại các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn. Hỗn hợp có phần mol 0,2 của cacbon monoxit trong metan, ví dụ, dẫn đến sai số 0,26 MJ.m³. Các giá trị đối với H_S và H_l đối với các cấu tử riêng lẻ được nêu trong ISO 6976.

Hầu hết các kết luận đưa ra ảnh hưởng này và nó có thể liên quan đến đánh giá tác động của nó lên ứng dụng bất kỳ đối với phép đo nhiệt trị trên của các khí có chứa những lượng đáng kể các cầu tử không-alkan, dễ cháy.

5.1.11  Tính toàn vẹn của các giá trị trung bình tính bằng computer

Đối với một số ứng dụng, chắc chắn là có yêu cầu đối với thiết bị để báo cáo nhiệt trị là các giá trị trung bình trên cơ sở các khoảng thời gian đã mô tả (ví dụ, hàng giờ, hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng).

Yêu cầu cơ bản là các giá trị trung bình mong muốn được tính một cách chính xác từ bộ thích hợp của các nhiệt trị “tức thời” được đo bởi thiết bị. Kết quả là, chương trình đánh giá nên bao gồm phương cách hợp lệ trong đó các giá trị trung bình khoảng cụ thể được tính bởi phần mềm của thiết bị từ ghi chép (bán-)liên tục, và/hoặc kiểm tra kỹ lưỡng (bằng cách tính toán thủ công) để có các giá trị trung bình được báo cáo là chính xác.

5.1.12  An toàn của thiết bị và hồ sơ thiết bị

5.1.12.1  Tổng quan

Đối với một vài ứng dụng, chắc chắn là có yêu cầu về thiết bị và hồ sơ của nó được an toàn đối với những vấn đề không bản quyền. Khi đó, cần thiết chương trình đánh giá đề cập các yếu tố trong 5.1.12.2 và 5.1.12.3.

5.1.12.2  An toàn vật lý

Yêu cầu tiếp cận với thiết bị điều chỉnh bất kỳ có thể bị từ chối, do sự cô lập vật lý, bị lấp kín hoặc ngược lại. Ví dụ, điều chỉnh tỷ lệ không khí và khí ở dạng đã sử dụng thông thường của nhiệt lượng kế ghi chép là sự sắp đặt tới hạn, nhiễu có thể được ngăn ngừa bằng cách nút kín thiết bị điều chỉnh hoặc bằng cách lắp đặt một che phủ có thể khóa được. Các thiết bị điều chỉnh có thể là cần thiết để cài đặt lại trong suốt quá trình hiệu chuẩn nằm trong phạm vi yêu cầu chung, nhưng cần đưa ra cách tiếp cận vấn đề của người có thẩm quyền để thực hiện quy trình hiệu chuẩn thường xuyên không tự động và tiếp cận tất cả các phần của thiết bị trong các vận hành bảo dưỡng. Trong một số trường hợp được đặt trong phòng khóa để đạt an toàn vật lý.

5.1.12.3  An toàn điện

Thiết bị điện bất kỳ được nối với thiết bị trong quá trình hoạt động hiện trường nên có khả năng truyền dữ liệu và số đọc của nó từ thiết bị; nó không nên có khả năng truyền hai cách khác bất kỳ, vì điều này mở ra khả năng biến đổi các thông số phần mềm, gián đoạn dữ liệu được lưu giữ.

5.1.13  Vận hành không đạt-an toàn

Ít nhất khi dự định là để sử dụng vận hành liên tục và không được giám sát, thiết bị bị ngắt đến điều kiện an toàn (bao gồm cô lập nguồn cung khí đến thiết bị và báo cáo là ngắt đến báo động bên ngoài), trong số các tình huống nguy hại tiềm ẩn trong phạm vi thiết bị, Những điều này thông thường bao gồm

a) Sự tắt ngọn lửa lò đốt chính,

b) Sự tắt ngọn lửa lò đốt thử nghiệm bất kỳ,

c) Mất nguồn cung điện,

d) Nhiệt tộ được ghi lại nằm ngoài các giới hạn ngắt cài đặt trước.

Ghi nhớ rằng giới hạn “ngắt” có thể là khác với các giới hạn “báo động”, và yêu cầu ngắt nói chung có thể áp dụng chỉ với thiết bị và không cần thiết đối với các lắp đặt toàn bộ.

Rất đơn giản để thử vận hành thoả mãn các cơ chế không đạt-an toàn bởi mô phỏng đơn giản các điều kiện này. Nó cũng có thể là hữu dụng với phép thử đáp ứng của thiết bị với các điều kiện là không để ý đến phương thức “ngắt máy an toàn sai”

Trong các thiết bị hiện đại hơn, nó cũng luôn luôn có một vài thông số vận hành “không nhìn thấy” (ví dụ, nhiệt độ, tốc độ dòng) trong giám sát tự động của bộ vi xử lý on-board. Trong trường hợp này, thiết bị có thể tự ngắt bởi các lý do khác nhau (thường một vài thông số vận hành nào đó nằm ngoài các giới hạn cài đặt trước) hơn là các nguyên nhân mà bộ vi xử lý thông thường có thể báo cáo với người vận hành. Nó không thực tế để thử nghiệm tất cả các tính năng này.

Đối với một vài loại thiết bị, có một lựa chọn để cho phép một hoặc nhiều nỗ lực tại tái khởi động tự động trong trường hợp, ví dụ, nguồn cung khí hoặc điện được phục hồi sau khi hư hỏng. Rõ ràng, nó có thể mô phỏng tình huống này và bằng cách đó phép thử đặc điểm này của tính năng thiết bị được tiến hành.

5.2  Phép thử chấp nhận tại nhà máy và hiện trường

5.2.1  Tổng quan

Trong 5.2 được xem xét các phép thử nên được tiến hành trên từng thiết bị riêng biệt, hoặc ít nhất mẫu đại diện của từng loại thiết bị, để khẳng định rằng từng cái phù hợp với cấu trúc, tính năng, v.v..., với thiết bị được quy định và loại được thử nghiệm theo các điều khoản được chi tiết trong 5.1.2 đến 5.1.13.

Đối với mỗi trong ba khía cạnh riêng biệt của thử nghiệm chấp nhận, phải là quy trình chính thức. Biểu đồ nêu trong Hình 3 cung cấp tóm tắt các quy trình khác nhau phải được thực hiện.

5.2.2  Phép thử chấp nhận tại nhà máy

Thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy thông thường được tiến hành theo cách là để chứng minh sự phù hợp của các đặc tính sản xuất thiết bị, lắp đặt và các đặc tính vận hành nói chung với thiết bị được sử dụng cho các phép thử đánh giá tính năng. Bằng chứng của sự thích hợp và bộ chấp nhận của các phép thử chấp nhận tại nhà máy, hoặc do bên mua hoặc do cơ quan có thẩm quyền, chắc chắn là đặc điểm quan trọng của quy trình.

Các kết quả của thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy của loại này có thể tạo thành phần của tài liệu mà bên mua yêu cầu bên cung cấp phải cung cấp.

5.2.3  Chấp nhận mua

Các phép thử chấp nhận tại nhà máy được làm chứng bởi đại diện của bên mua có thể được sử dụng làm một phần của kế hoạch chấp nhận-mua. Tuy nhiên, có thể có các yêu cầu kỹ thuật bổ sung và/hoặc các phép thử, cần thiết để kiểm tra hoặc thực hiện trong phòng thử nghiệm của bên mua.

Ngoài điều này ra, chấp nhận mua chắc chắn là để sử dụng rộng rãi trong việc cung cấp, xử lý và kiểm tra tài liệu thích hợp.

5.2.4  Các phép thử chấp nhận ngoài hiện trường

Mục đích của thử nghiệm chấp nhận hiện trường là hai phần: thứ nhất, để kiểm tra rằng việc lắp đặt là hoàn thành; thứ hai, để chứng minh rằng từng thiết bị riêng lẻ có khả năng vận hành trong phạm vi đường bao thỏa thuận của tính năng thỏa đáng, đối với toàn dải của các điều kiện vận hành dự kiến. Các phép thử chấp nhận hiện trường phải được tiến hành thông thường bởi bên mua và, nói chung, nội dung của nó phụ thuộc cơ bản vào các kết quả nhận được trong các phép thử đánh giá tính năng.

Do đó, những phép thử này nên theo sau chương trình thử nghiệm đã thiết kế, đặc biệt, đề cập và phản ánh các vấn đề liên quan bất kỳ về các khía cạnh cụ thể của các phép thử đánh giá tính năng đã chi tiết ở đó tính năng thỏa đáng là gần với lợi thế của khả năng của thiết bị, hoặc ở đó có lý do để tin rằng tính năng có thể thay đổi rất nhạy từ thiết bị này đến thiết bị khác. Trong trường hợp này, các phép thử nên bao gồm bộ phép thử phụ được mô tả trong 5.1. Các phép thử cụ thể đối với vị trí cụ thể cũng là cần thiết, điều này có thể là trường hợp, ví dụ, khi bất kỳ yếu tố môi trường liên quan được dự kiến để trình bày các thay đổi khắc nghiệt.

Như là một yêu cầu tối thiểu tuyệt đối, phải có hiệu chuẩn đơn điểm, phép thử chính xác sử dụng khí thử nghiệm của nhiệt trị có thể truy nguyên và kiểm tra cơ chế không đạt-an toàn. Nếu có thể cần hiệu chuẩn đa điểm.

Ngoài ra, nó có thể hữu dụng để chạy thiết bị khác song song với thiết bị mới trong chu kỳ quan trọng và/hoặc lấy các mẫu khí đều đặn đang được phân tích bằng thiết bị của phòng thử nghiệm độc lập để xác định nhiệt trị.

Hình 3 - Thử nghiệm chấp nhận nhà máy và hiện trường

6  Hướng dẫn lấy mẫu và lắp đặt

6.1  Lấy mẫu

Tất cả các thiết bị mà tiêu chuẩn này áp dụng được dự kiến chủ yếu để sử dụng là các thiết bị trực tuyến, trong phạm vi ý nghĩa của thuật ngữ đó phù hợp với ISO 14532. Tuy nhiên, vì các loại thiết bị khác nhau có thể có các yêu cầu khác nhau nhiều đối với áp suất và tốc độ dòng cung cấp khí, nó không thể có các yêu cầu cụ thể cho hệ thống lấy mẫu áp dụng cho tất cả các thiết bị. Do vậy, các điều khoản chung của các phần này của ISO 10715 liên quan đến lấy mẫu trực tiếp (liên tục) có thể được lấy để áp dụng, và các hướng dẫn chung sau đây được nêu ra.

a) Đường cung cấp khí nên theo tuyến đường thực tế ngắn nhất từ điểm lấy mẫu ban đầu, và đường kính trong của đường càng nhỏ càng tốt (điển hình 3 mm hoặc 6 mm) không hạn chế việc xảy ra nhớt quá đối với dòng chảy. Điều cân nhắc này liên quan đến việc giảm thiểu thể tích và do vậy liên quan đến thời gian xóa (cư trú) đối với đường này.

b) Không dễ dàng để thực hiện các phép thử về thời gian xóa đối với đường mẫu, và các phép tính dựa tính theo thể tích của đường mẫu và tốc độ sử dụng khi bởi thiết bị có thể là cách tiếp cận khả thi hơn để giải quyết vấn đề này.

c) Nếu tốc độ sử dụng khí là thấp được so sánh với việc giữ trong đường mẫu, thì cần xem xét để đưa vào bộ tháo hơi trong đường mẫu; điển hình, lấy một dạng hệ thống thổi có kích cỡ phù hợp được lắp đặt gần với đường vào mẫu khí của thiết bị, với khí thổi đang được phân tán qua bẫy lửa ra đến khí quyển bên ngoài, hoặc được đốt cháy bên ngoài.

d) Sự giảm áp suất đáng kể bất kỳ được yêu cầu giữa điểm lấy mẫu và đường vào cung cấp khí của thiết bị nên xảy ra trong các giai đoạn càng gần với điểm lấy mẫu ban đầu càng khả thi. Van giảm áp suất và hệ thống đường ống địa phương phải được gia nhiệt bằng một lượng (đã được tính toán) đủ để ngăn ngừa lạnh (và do đó làm ngưng tụ các cấu tử từ khí mẫu) do giãn nở hoặc phơi sáng.

e) Đối với phần còn lại của hệ thống đường ống, sau khi sự giảm áp suất cuối cùng và lên đến đường mẫu vào của thiết bị, cần áp dụng gia nhiệt thêm nữa và/hoặc cách nhiệt để làm mất tác dụng của việc tiếp xúc với các điều kiện lạnh hoặc gió.

f) Đường mẫu nên được làm bằng thép không gỉ hàn kín với càng ít mối hàn càng tốt, hệ thống phải được kiểm tra sự rò rỉ định kỳ, tốt nhất là tại thời điểm bảo dưỡng thiết bị.

g) Đường mẫu phải bao gồm bộ lọc thích hợp để bảo vệ chống lại sự thâm nhập của bụi và các chất lạ khác.

h) Tất cả các van, bộ điều chỉnh và các máy móc trong đường mẫu phải không có mỡ bôi trơn bên trong và các tạp chất khác.

Thỉnh thoảng, ứng dụng cụ thể yêu cầu thiết bị đang được sử dụng dùng cho việc lấy mẫu điểm off-line. Trong trường hợp này, người sử dụng nên được cảnh báo rằng các yêu cầu này thiết bị được chạy trong một giai đoạn lớn hơn thời gian “khởi động" dài có thể có của nó (xem 5.1.3) trước các kết quả tin cậy có thể nhận được và, từng phần cho lý do này, ứng dụng chắc chắn là đòi hỏi tính sẵn có của các mẫu lớn hơn nữa. Các hướng dẫn a) đến h) được nêu ở trên vẫn có thể áp dụng.

6.2  Hướng dẫn lắp đặt

6.2.1  Nhiệt lượng kế cháy

Những thiết bị này (luôn luôn được biết là nhiệt lượng kế ghi chép) dựa vào sự trao đổi nhiệt và các phép đo nhiệt và, có thể đưa ra sự phụ thuộc của nhiệt trị ghi được vào nhiệt độ môi trường. Đối với loại nhiệt lượng kế ghi chép cụ thể bất kỳ, độ lớn chính xác của sự phụ thuộc bất kỳ vào nhiệt độ có thể thay đổi ít từ thiết bị này sang thiết bị khác là do sự khác biệt một chút về cấu trúc của chúng.

Tuy nhiên, các đặc tính chung của loại nên được thiết lập bởi những thử nghiệm được tiến hành theo 5.1.6, và từ thông tin này nó có khả năng xác định độ ổn định nhiệt độ cần thiết để đạt được các phép đo duy trì trong phạm vi độ đúng quy định.

Đối với nhiều lắp đặt đang tồn tại, yêu cầu quy định (đối với tính năng loại 1) là nhiệt độ duy trì trong phạm vi dải ± 2 K xung quanh nhiệt độ cài đặt bắt buộc. Tự nó luôn luôn cần nhiệt độ cài đặt nằm trong phạm vi dải quy định, ví dụ 288 K đến 293 K. Cũng có thể có yêu cầu đối với tỷ lệ cho phép lớn nhất của thay đổi nhiệt độ. Tất cả các yếu tố này có những dính líu đến các đặc tính vận hành của các hệ thống điều hòa không khí có thể cần thiết để kiểm soát môi trường của phòng đo nhiệt lượng.

Không nên đặt nhiệt lượng kế ở nơi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, và cách xa tường có thể bị tiếp xúc với gió. Tốt nhất là phòng “bên trong”. Gần sát với nhiệt lượng kế không nên có các nguồn hoặc bể nhiệt (bao gồm các thiết bị khác), hơi và/hoặc ống nước nóng không nên chạy gần nhiệt lượng kế. Tốt nhất là nằm cách xa hoàn toàn ánh sáng điện huỳnh quang.

Thông thường các nhiệt lượng kế ghi chép lấy không khí được yêu cầu để đốt cháy từ trong phạm vi phòng nhiệt lượng kế, không khí phòng nhiệt lượng kế không nên chứa các chất dễ cháy (nhiên liệu), vì những điều này có thể làm tăng sai số nhiệt trị ghi được. Thường có con số bắt buộc (thường đặt trong ngoặc μmol/mol) đối với nồng độ khí dễ cháy cho phép lớn nhất trong không khí phòng.

Bảng 2 đưa ra các phần mol xấp xỉ của các chất dễ cháy khác nhau, nếu có mặt trong không khí phòng, sẽ làm tăng nhiệt trị ghi được 20 % quy định kỹ thuật chính xác đối với tính năng loại 1,2 và 3. Bảng dựa trên giá trị điển hình đối với tỷ lệ cháy không khí/khí là 14:1.

Ngoái ra, không khí phòng không nên bị nhiễm bẩn bởi sự loại bỏ không hiệu quả các sản phẩm cháy. Nó luôn luôn được cân nhắc một cách cần thiết để đưa ra nguồn cung bắt buộc không khí sạch vào trong phòng nhiệt lượng kế. Thông thoáng được yêu cầu để duy trì mức cacbon dioxit dưới mức quy định (ví dụ, 0,15 %) có thể được tính ^[11]; ngoài ra, số lượng thay đổi không khí sạch tối thiểu trên một giờ có thể bị bắt buộc, với phép thử định kỳ của mức cacbon dioxit để đảm bảo sự phù hợp.

Bảng 2 - Các phần mol của các chất trong không khí phòng dẫn đến việc gia tăng 20 % quy định kỹ thuật độ chính xác đối với các nhiệt lượng kế cháy điển hình ^a

Khí quyển đủ sạch và không có bụi thì không cần thiết phải thay đổi các bộ lọc không khí trong hệ thống đường ống cung cấp không khí giữa các lần hoạt động bảo dưỡng; nếu không khí phòng không được lọc, việc tích tụ bụi trong thiết bị có thể dẫn đến độ trôi đều của bản ghi.

Cuối cùng, toàn bộ lắp đặt nên được đặt sao cho nó dựa trên dải dao động từ giao thông mật độ cao hoặc máy móc, vì điều này có thể tác động đến độ chính xác của thiết bị đo kín nước lực bất kỳ vì nó là một bộ phận của thiết bị.

6.2.2  Thiết bị cháy tỷ lượng

Nói chung, các phép đo thực hiện với các thiết bị loại này là không thiên về sự phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, mặc dù trong một vài trường hợp có thể quan sát thấy có một sự phụ thuộc yếu. Do vậy, thông thường không có yêu cầu để duy trì thiết bị trong môi trường ổn nhiệt.

Tuy nhiên, một số thiết bị loại này yêu cầu cung cấp cả khí và không khí tại áp suất tăng cao, ổn định (điển hình vài trăm kilopascal), và các phương thức cung cấp quy định này có thể làm tăng mức độ phụ thuộc nhiệt độ. Các phép thử được tiến hành theo 5.1.6 nên được trình bày phạm vi phụ thuộc nhiệt độ bất kỳ và yêu cầu tiếp theo để kiểm soát nhiệt độ bất kỳ.

Các thiết bị loại này đang đòi hỏi yêu cầu của chúng về độ tinh khiết của nguồn cung không khí; thực vậy, chúng chịu được tạp chất kém hơn nhiệt lượng kế cháy. Năm vấn đề tiềm ẩn sau đây có thể nhận dạng được.

a) Nếu hàm lượng oxy của không khí để đốt cháy bị nhiễm bẩn bởi sự loại bỏ không hiệu quả các sản phẩm đốt cháy, hoặc bất kỳ lý do ngoại lai khác, khi đó kết quả sai số là chắc chắn.

b) Nếu không khí phòng được sử dụng để đốt cháy, khi đó sự dao động độ ẩm lớn chắc chắn gây ra hàm lượng oxy thay đổi chút ít; dẫn đến các kết quả có thể thay đổi tương ứng có thể quan sát được. (Tuy nhiên, một số thiết bị làm khô không khí cháy bên trong và do vậy tránh được vấn đề này.)

c) Nếu không khí để đốt cháy được cung cấp từ chai chứa không khí tổng hợp khi đó có cơ hội tốt mà hàm lượng oxy không biết rõ sẽ dẫn đến phép đo không chắc chắn như nhau. Tuy nhiên nếu thiết bị được hiệu chuẩn trong khi vận hành trên cùng chai chứa không khí tổng hợp việc bù trừ cho hiệu ứng này được thực hiện một cách tự động (xem thêm 7.1.4).

d) Nếu không khí phòng được sử dụng để đốt cháy, khi đó bất kỳ chất dễ cháy (nhiên liệu) có mặt có thể làm tăng sai số nhiệt trị ghi được, như là trường hợp đối với nhiệt lượng kế cháy (xem 6.2.1). Bảng 3 đưa ra các phần mol xấp xỉ của các chất dễ cháy khác nhau, nếu có mặt trong không khí phòng làm gia tăng nhiệt trị ghi được 20 % quy định kỹ thuật chính xác đối với tính năng loại 1, 2 và 3.

e) Nếu không khí để đốt cháy được cung cấp qua hệ thống không khí nén, khi đó hơi hydrocacbon từ dầu trong máy nén khí có thể có mặt. Việc lọc hiệu quả, ví dụ bằng cách sử dụng bộ lọc cacbon hoạt tính, có thể giúp loại bỏ vấn đề này, nhưng chúng vẫn có khả năng gia tăng sai số của nhiệt trị từ nguồn này.

Bảng 3 - Các phần mol của các chất trong không khí phòng dẫn đến việc gia tăng 20 % quy định kỹ thuật độ chính xác đối với các nhiệt lượng kế cháy điển hình ^a

6.2.3  Thiết bị cháy xúc tác

Vì các thiết bị loại này không có sẵn trên thị trường, không có thông tin cụ thể ở đây.

6.2.4  Công cụ suy luận

Các thiết bị loại này luôn luôn có độ nhạy cao đối với cả nhiệt độ và áp suất môi trường. Nói chung, tốt nhất là lắp đặt dải dòng điện bất kỳ của thiết bị suy luận trong môi trường có kiểm soát nhiệt độ. Trong trường hợp này, vì các thiết bị nhìn chung là nhỏ hơn so với nhiệt lượng kế cháy, có thể đạt được điều này bằng cách sử dụng buồng ổn nhiệt lớn hơn là phòng ổn nhiệt.

Tuy nhiên, nếu giải pháp như vậy được xem xét quá cồng kềnh chỉ để đạt tính năng loại e, khi đó cần thiết ghi lại nhiệt độ và áp suất môi trường, trên cơ sở một vài loại hiệu chuẩn hiện trường cụ thể, có thể thực hiện việc hiệu chính đối với bản ghi.

Ngoài các yếu tố lắp đặt khác, việc cân nhắc liên quan đến loại thiết bị này là tương tự với các nhiệt lượng kế cháy. Đặc biệt, tính năng của các thiết bị này bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của các hydrocacbon trong không khí được sử dụng để đốt cháy, nhưng do không khí để đốt cháy luôn luôn dư thừa, tính năng không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhỏ về hàm lượng oxy.

Tuy nhiên, cả chất lượng không khí cũng như tỷ lệ không khí và khí không được phép thay đổi những lượng mà dẫn đến sự thay đổi đáng kể về tính dẫn nhiệt và/hoặc nhiệt dung của các khí phát ra, vì các tính chất này trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt đối với cơ chế cảm ứng và do vậy ảnh hưởng đến kết quả đo.

7  Hiệu chuẩn

7.1  Quy trình hiệu chuẩn

7.1.1  Quy định chung

Hiệu chuẩn thiết bị đối với phép đo nhiệt trị thường xuyên là quy trình đo lường đúng (xem chú thích). Nó bao gồm việc sử dụng các nhiệt trị được ghi lại bởi thiết bị đối với một hoặc nhiều hỗn hợp khí chuẩn đã chứng nhận (các khí hiệu chuẩn, xem 7.2) để hoặc

a) thực hiện điều chỉnh thiết bị nhằm làm giảm sự chênh lệch giữa các giá trị đo và giá trị chứng nhận về zero, hoặc

b) dẫn đến hiệu chính khi áp dụng giá trị đo được, tạo ra giá trị đã hiệu chính.

Quá trình điều chỉnh thực tế hoặc hiệu chính có thể hoặc là thủ công hoặc là tự động, phụ thuộc vào loại thiết bị.

Các nguyên tắc sau đây áp dụng đối với tất cả các loại thiết bị đo nhiệt trị và thiết bị đang sử dụng hiện nay. Đối với hầu hết các loại thiết bị, tại các thời điểm riêng rẽ và các khoảng thời gian khác nhau, cần thiết thực hiện cả hai hiệu chuẩn đa điểm và đơn điểm.

CHÚ THÍCH: Trong thuật ngữ đo lường (xem 3.4.7), thuật ngữ hiệu chuẩn không được bao gồm hoặc bao hàm quy trình hiệu chính tương ứng. Tuy nhiên, đối với các mục đích của tiêu chuẩn này và đặc biệt để phân biệt “hiệu chuẩn” từ “kiểm tra xác nhận”, hiệu chuẩn được bao gồm quy trình hiệu chính, hoặc bởi áp dụng điều chỉnh hoặc bởi hiệu chính.

7.1.2  Hiệu chuẩn đa điểm

Các hiệu chuẩn đa điểm nên bao trùm toàn bộ dải nhiệt trị làm việc của thiết bị. Chúng luôn luôn được tiến hành tại những khoảng thời gian dài (xem 7.1.4).

Hiệu chuẩn đa điểm cho phép hiệu chính độ nhạy thiết bị cũng như điểm thiết lập đơn cụ thể (các dữ liệu). Điểm thiết lập đơn nên là điểm thiết lập của khí hiệu chuẩn gần nhất với nhiệt trị trung điểm của dải làm việc (xem đoạn cuối của điều này).

Quá trình hiệu chuẩn đa điểm yêu cầu sử dụng liên tiếp một vài hỗn hợp khí hiệu chuẩn có dải nhiệt trị thích hợp với thiết bị. Số lượng các khí được yêu cầu phụ thuộc và tính ứng dụng của thiết bị nhưng không nhiều hơn năm, thông thường nên là ba. Quyết định về vấn đề này phụ thuộc không chỉ vào ứng dụng cụ thể mà còn phụ thuộc vào tính tuyến tính của thiết bị, đã được thiết lập trong quá trình thử nghiệm độ đúng (xem 5.1.3). Khuyến nghị một khí hiệu chuẩn có nhiệt trị là 1 MJ/m³ thấp hơn giá trị tối thiểu dự kiến trong sử dụng, và một khí hiệu chuẩn có nhiệt trị là 1 MJ/m³ cao hơn giá trị tối đa

Các nhiệt trị đo được đối với tất cả các khí hiệu chuẩn được so sánh với các giá trị đã chứng nhận. Nếu sự so sánh này đáp ứng các tiêu chí chấp nhận được xác định, khi đó thiết bị đã được chứng nhận được duy trì trong phạm vi hiệu chuẩn. Ngược lại, các điều chỉnh có thể được thực hiện hoặc các hiệu chính được rà soát sao cho đưa thiết bị trở lại trạng thái này.

Đối với một số loại thiết bị, không thể thực hiện hiệu chuẩn đa điểm vì không thể tiếp cận sự điều chỉnh trong trường hợp này, kiểm tra xác nhận đa điểm (xem 8.1.3) nên được thực hiện thay thế.

7.1.3  Hiệu chuẩn đơn điểm

Nói chung, hiệu chuẩn đơn điểm nên được tiến hành sử dụng khí hiệu chuẩn gần với trung điểm của dải các nhiệt trị dự kiến được đo của thiết bị. Thường chúng được tiến hành tại những khoảng thời gian ngắn (xem 7.1.4).

Các hiệu chuẩn đơn điểm không cho phép hiệu chính độ nhạy, chỉ bù điểm thiết lập đơn. Sự bù đã biết thường được sử dụng để dẫn đến hệ số hiệu chính đơn giản, thỉnh thoảng được biết là hiệu chính ghi chép, được áp dụng bằng với các nhiệt trị đo được cho đến khi hiệu chuẩn tiếp theo.

Vì độ không đảm bảo thấp của nhiệt trị của nó (xem 7.2), sử dụng metan có độ tinh khiết cao là khí hiệu chuẩn đơn điểm nói chung là được chấp nhận đối với sự vận hành khí thiên nhiên trong các trường hợp mà sự đáp ứng thiết bị được biết từ các phép thử đánh giá tính năng là có độ tuyến tính cao (xem 5.1.3). Tuy nhiên, khí hiệu chuẩn đơn điểm không nên giống như khi được sử dụng để kiểm tra xác nhận thường xuyên (xem Điều 8).

7.1.4  Tần suất hiệu chuẩn

Tần suất được yêu cầu đối với các hiệu chuẩn thường xuyên, cả đơn điểm và đa điểm, phải được thiết lập trong quá trình thử nghiệm đánh giá tính năng. Các tần suất hiệu chuẩn được phê duyệt có thể khác với các khuyến nghị được thực hiện bởi nhà sản xuất thiết bị.

các hiệu chuẩn đơn điểm luôn luôn được tiến hành tại các khoảng thời gian ngắn (ví dụ, hàng giờ, hàng ngày hoặc hàng tuần). Khoảng được chấp nhận phải được thiết lập như sai số phép đo của thiết bị trước khi hiệu chuẩn mới không được dự kiến để vượt tỷ lệ phần trăm do người sử dụng xác định (ví dụ 50 %) của độ không đảm bảo được quy định đối với loại tính năng đã yêu cầu.

Thỉnh thoảng, nó có thể hữu ích để thực hiện hiệu chuẩn không theo kế hoạch, hoặc đơn điểm hoặc đa điểm. Yêu cầu đối với điều này là thường xuyên nhất và chắc chắn nhất được đề nghị do các kết quả bất thường hoặc sai số từ các thử nghiệm kiểm tra xác nhận định kỳ (xem Điều 8).

Trong trường hợp đặc biệt của thiết bị hợp thức sử dụng khí tổng hợp để đốt cháy, thì nên tiến hành ít nhất hiệu chuẩn đơn điểm sau mỗi lần thay đổi cylinder. Thêm nữa điều này đang được đảm bảo rằng “không khí” có chất lượng đủ đối với mục đích (có thể được chuẩn bị về mặt khối lượng) là phần của quy định kỹ thuật tổng thể.

Các hiệu chuẩn đa điểm nhìn chung nên được tiến hành

a) tiếp theo sự lắp đặt và chạy thử, và sau khi bảo dưỡng bất kỳ hoặc điều chỉnh mà có thể ảnh hưởng đến độ nhạy của thiết bị,

b) tại những khoảng thời gian ổn định nhưng dài (ví dụ, hàng năm), và/hoặc

c) tiếp theo phép thử kiểm tra xác nhận mà cho kết quả nằm ngoài các giới hạn phân kỳ thiết lập trước (xem 8.1.2)

7.2  Các khí hiệu chuẩn

Các khí hiệu chuẩn được chứng nhận là các hỗn hợp khí chuẩn, trong đó hiệu chuẩn đối với nhiệt trị, bao gồm công bố độ không đảm bảo kèm theo. Điển hình, chúng là các hỗn hợp tổng hợp (ví dụ, metan- etan-nitơ). Đôi khi khí thiên nhiên khô (nó luôn luôn được lưu giữ trên điểm sương theo hydrocacbon của nó) hoặc metan có độ tinh khiết quy định và đã được kiểm tra là phù hợp.

Cần thiết chứng nhận các khí theo quá trình cung cấp độ không đảm bảo về nhiệt trị đã chứng nhận mà nhỏ hơn đáng kể yêu cầu độ không đảm bảo đối với các nhiệt trị được đo bằng thiết bị. Để đạt được điều này, độ không đảm bảo của nhiệt trị đã chứng nhận phải không nhiều hơn một nửa độ không đảm bảo được quy định cho ứng dụng. Trong trường hợp thực tế, tốt nhất có thể đạt được hiện nay đối với các hỗn hợp trong quá trình chứng nhận là ± 0,05 MJ/m³ (giới hạn tin cậy 95 %).

Các quy trình chứng nhận có sẵn hiện nay cung cấp các mức độ được yêu cầu của độ đúng là như sau:

a) sử dụng nhiệt lượng kế loại 0, được duy trì và vận hành bởi viện tiêu chuẩn quốc gia hoặc phòng thử nghiệm công nhận, mà cung cấp khả năng truy xuất đến các chuẩn đo lường quốc gia được công nhận;

b) sử dụng khí có thành phần đã biết, được chuẩn bị sử dụng quy trình khối lượng đã được tài liệu hóa như được mô tả trong ISO 6142, được tiến hành tại viện tiêu chuẩn quốc gia hoặc phòng thử nghiệm công nhận, mà cung cấp khả năng truy xuất (của thành phần) đến các chuẩn quốc gia đã được công nhận theo phương thức mô tả trong ISO 14111; trong trường hợp này, nhiệt trị đã được chứng nhận khi đó phải được tính từ thành phần bởi phương pháp đã được quốc tế công nhận phù hợp với ISO 6976;

c) sử dụng metan có độ tinh khiết đã biết (ví dụ 0,9999+ phần mol đối với các ứng dụng loại 1) nếu áp dụng; trong trường hợp này, nên kiểm tra các tạp chất có mặt trong khí và phải sử dụng nhiệt trị của metan đã cho trong ISO 6976.

Bất kỳ hoặc tất cả các phương pháp này có thể được quy định trong tài liệu cho điển hình đối với một thiết bị.

8  Kiểm tra xác nhận

8.1  Quy trình kiểm tra xác nhận

8.1.1  Quy định chung

Kiểm tra xác nhận là một quy trình đo lường không điều chỉnh, mục đích của nó là xác nhận rằng các kết quả đo đối với cùng khí thử hoặc nhiều khí thu được từ thiết bị đang được kiểm tra là chúng không thay đổi trong các giới hạn quy định (xem 8.1.2) kể từ lần kiểm tra trước.

Kiểm tra xác nhận nên được tiến hành tại các khoảng thời gian quy định và thiết lập trước (điển hình hàng ngày hoặc hàng tuần, phụ thuộc vào loại thiết bị), và cũng nên được tiến hành bất cứ khi nào phát hiện bất thường trong quá trình tiến hành kiểm tra chất lượng (xem Điều 10).

Đối với tất cả các loại thiết bị, kiểm tra xác nhận đơn điểm được áp dụng; tuy nhiên, đối với nhiều thiết bị mà ở đó hiệu chuẩn đa điểm là không thể, kiểm tra xác nhận đa điểm cũng nên được thực hiện, nhưng với tần suất ít hơn.

Nếu cần thiết xem xét số lượng các chi tiết hoạt động, có thể áp dụng đối với cả hai kiểm tra xác nhận đơn điểm và đa điểm.

a) Thiết bị nên duy trì trạng thái hoạt động bình thường trong suốt quá trình kiểm tra xác nhận (nghĩa là nó không nên bị chuyển mạch, hoặc thủ công hoặc tự động, đến chu kỳ hiệu chuẩn)

b) Các kết quả của các quá trình kiểm tra xác nhận bất kỳ không nên gộp trong phép tính bất kỳ của các giá trị trung bình từ các phép đo trực tuyến thường xuyên.

c) Phép đo ổn định nên đạt được trước khi kết quả kiểm tra xác nhận được chấp nhận.

d) Cần thiết thực hiện các sắp xếp phù hợp để chuyển theo thứ tự từ chai chứa khi chuẩn này sang chai kế tiếp bất cứ khi nào chai đầu tiên gần cạn kiệt

8.1.2  Kiểm tra xác nhận đơn điểm

Quy trình kiểm tra xác nhận đơn điểm gồm có đo nhiệt trị của khí chuẩn gần sát với nhiệt trị lớn nhất và nhỏ nhất được đo một cách thông thường bằng thiết bị. Nó không cần thiết đối với khí chuẩn này là có nhiệt trị đã được chứng nhận; tất cả điều đó được yêu cầu là đảm bảo rằng, từ kiểm tra xác nhận đến kiểm tra xác nhận, nhiệt trị giữ nguyên không được thay đổi.

Nói chung, khí kiểm tra xác nhận nên có độ khác nhau với khí hiệu chuẩn đơn điểm (như thực hành với thiết bị), nhưng trong các ứng dụng mà dải làm việc bình thường của thiết bị là rất hẹp, có thể khó khăn cho sắp đặt.

Như trong trường hợp các khí hiệu chuẩn, khí thiên nhiên (nó được bảo quản và vận chuyển tại các nhiệt độ trên điểm sương theo hydrocacbon) hoặc hỗn hợp tổng hợp được nén vào chai chứa khí áp suất cao là phù hợp như là khí kiểm tra xác nhận đơn điểm. Trong trường hợp này, tính đồng nhất trong chai chứa khí là tiêu chí quan trọng hơn sự hiểu biết chi tiết về thành phần hoặc nhiệt trị.

Trước khi đặt thiết bị vào sử dụng, người sử dụng nên quyết định không chỉ tần suất của các thử nghiệm kiểm tra xác nhận mà còn tiêu chí xác định liệu thiết bị có đạt hay không đạt từng phép thử.

Chiến lược khả thi này là để thiết lập “giới hạn phân kỳ” đơn giản. Sau đó, nếu độ chênh lệch tuyệt đối về các kết quả giữa hai lần kiểm tra liên tiếp nhỏ hơn giới hạn quy định, thiết bị được phép tiếp tục sử dụng; nếu không, nên thực hiện việc điều chỉnh hoặc hiệu chuẩn đơn điểm, sau khi đó thiết bị được trở lại vận hành.

Giá trị thiết lập đối với giới hạn phân kỳ phụ thuộc mạnh vào ứng dụng cụ thể. Nói chung, tuy nhiên, khuyến nghị rằng giới hạn được thiết lập bằng với 50 % hoặc 100 % độ không đảm bảo kèm theo với loại tính năng được yêu cầu, nghĩa là 0,05 MJ/m³ hoặc 0,10 MJ/m³ đối với loại 1 và v.v...

Chiến lược so sánh đơn giản tính năng hiện hành với tính năng đạt được tức thời không biết được các vấn đề như độ trôi dài hạn. Để thực hiện điều này, biểu đồ kiểm soát tổng tích lũy (xem ISO 5725-6) mà ghi lại các kết quả của tất cả thử nghiệm kiểm tra xác nhận nên được duy trì. Giới hạn thiết lập trước để độ trôi tích lũy dài hạn có thể sau đó được sử dụng để lập hoạt động bảo dưỡng không có kế hoạch, bao gồm hiệu chuẩn lại.

8.1.3  Kiểm tra xác nhận đa điểm

Đối với một số loại thiết bị, quy trình được mô tả trong 7.1.2 như hiệu chuẩn đa điểm không khả thi, do đó không có đánh giá đối với cài đặt thiết bị này cho phép ứng dụng của hiệu chính đối với độ nhạy. Trong trường hợp này, kiểm tra xác nhận đa điểm phải diễn ra tại nơi hiệu chuẩn đa điểm.

Quá trình kiểm tra xác nhận đa điểm tương tự với hiệu chuẩn đa điểm, ngoại trừ không thực hiện hiệu chính. Các tiêu chí mà kết quả kiểm tra xác nhận đa điểm cần thiết đáp ứng để thiết bị được phép tiếp tục hoạt động là

a) Trong phạm vi các giới hạn thiết lập trước, các kết quả thử nghiệm không thay đổi từ khi kiểm tra xác nhận trước đó,

b) Các kết quả thử nghiệm là chính xác trong phạm vi các giá trị độ không đảm bảo của các khí thử nghiệm đã chứng nhận.

Các tiêu chí này dĩ nhiên được kết nối gần với nhau. Vì đối với kiểm tra xác nhận đơn điểm, các giới hạn thiết lập trước có thể được thiết lập nhạy bằng với độ không đảm bảo kèm theo với loại tính năng yêu cầu.

Nếu một thiết bị không đạt phép thử kiểm tra xác nhận đa điểm, điều này có khả năng chỉ ra nhu cầu bảo dưỡng chính xác. Nếu bảo dưỡng minh chứng sự cần thiết để điều chỉnh chính xác, khi đó có thể cần thiết tư vấn nhà cung cấp thiết bị.

8.2  Các khí kiểm tra xác nhận

Điểm chính ở đây là không cần yêu cầu các khí kiểm tra xác nhận đơn điểm phải có chứng nhận đối với nhiệt trị, trong khi các khí kiểm tra xác nhận đa điểm yêu cầu chứng nhận này.

Các yêu cầu chung đối với các khí kiểm tra xác nhận đơn điểm được thảo luận trong 8.1.2 và không cần phải lặp lại.

Các yêu cầu đối với các khí kiểm tra xác nhận đa điểm là tương tự với các khí hiệu chuẩn đa điểm (xem 7.2)

9  Bảo dưỡng

9.1  Bảo dưỡng phòng ngừa

Ít nhất phải tiến hành tất cả các quy trình bảo dưỡng theo khuyến nghị của nhà sản xuất và tại tần suất quy định.

Việc bảo dưỡng phòng ngừa bổ sung có thể được yêu cầu khi các phép thử đánh giá tính năng (xem 5.1) đề nghị rằng, đối với ứng dụng cụ thể, tính năng yêu cầu chỉ đạt được bởi chăm sóc nghiêm ngặt hơn hoặc tần suất nhiều hơn.

Trong một số trường hợp, đòi hỏi bảo dưỡng phòng ngừa được tiến hành không gây hư hại đối với, hoặc cản trở với, bất kỳ các dấu hiệu hoặc dấu bảo vệ của cơ quan có thẩm quyền. Tuy nhiên, khi cần thiết tháo dấu bảo vệ thiết bị và thiết lập lại chúng sau hoạt động bảo dưỡng bất kỳ do có nhu cầu ít nhất hiệu chuẩn lại từng phần thiết bị.

Kế hoạch các hoạt động bảo dưỡng nên bao gồm các yêu cầu đối với khoang thiết bị hoặc phòng thử cũng như đối với thiết bị. Điều này có thể liên quan đến các hạng mục như bộ lọc không khí, v.v....

9.2  Bảo dưỡng sửa chữa

Bảo dưỡng sửa chữa là bộ các hoạt động bất kỳ được thực hiện để sửa chữa trục trặc thiết bị. Hỏng hóc có thể gây thảm họa (nghĩa là thiết bị bị tắt và/hoặc bộ ghi bị mất) hoặc các quy trình kiểm tra xác nhận định kỳ chỉ ra rằng bộ ghi hiện có không đáp ứng (không đúng).

Không thể đưa ra các hướng dẫn chung đối với nội dung của các quy trình bảo dưỡng sửa chữa, nhưng các quy trình liên quan đến các loại hư hại khác nhau có thể được tìm thấy tương tự trong sổ tay thiết bị của nhà sản xuất cụ thể. Hiệu chuẩn thiết bị là bắt buộc sau khi thực hiện bảo dưỡng sửa chữa.

10  Kiểm soát chất lượng

10.1  Quy định chung

Hiệu chuẩn, kiểm tra xác nhận, bảo dưỡng và kiểm soát chất lượng cùng nhau, cộng với hoạt động “sống”, cấu thành bộ các quy trình riêng biệt phải được yêu cầu đối với ứng dụng thường xuyên hậu- chấp nhận thông thường của thiết bị. Biểu đồ trình bày trình tự điển hình các quy trình này trong đó phải được thực hiện được nêu trong Hình 4.

Kiểm soát chất lượng, trong nội dung phép xác định nhiệt trị thường xuyên, là bộ các hoạt động hoặc quan sát cùng đảm bảo chức năng đúng của hệ thống đo. Hệ thống đo bao gồm bản thân thiết bị và tất cả các thiết bị bổ sung (ví dụ đường lấy mẫu).

Ngoài kiểm tra xác nhận thường xuyên, gồm có cơ chế kiểm soát chất lượng chính, quy trình nói chung là bị động (nghĩa là không-người can thiệp) và trực quan. Cần thiết tiến hành theo kế hoạch thường xuyên (ví dụ hàng ngày hoặc hàng tuần) trong suốt giai đoạn phép đo bình thường mà nó không cản trở. Cũng có thể thực hiện nếu phát hiện phép đo biểu kiến bất kỳ bất thường trong quá trình vận hành thông thường.

Quy trình công việc thông qua danh mục kiểm tra bao gồm tất cả các thông số môi trường và các yếu tố thiết bị được liên quan đến chức năng đúng của hệ thống và có thể đánh giá phép đo (ví dụ nhiệt độ, tốc độ dòng) hoặc quan sát (ví dụ cấu trúc ngọn lửa). Danh mục các thông số là đặc trưng của thiết bị.

Các giá trị quan sát được của các thông số khác nhau từ danh mục kiểm tra nên được so sánh với các giá trị được thiết lập trong suốt quá trình lắp đặt và hiệu chuẩn trước đó. Trong trường hợp thông số bất kỳ nằm ngoài các giới hạn có thể chấp nhận được thiết lập trước, thì cần can thiệp chủ động, như kiểm tra xác nhận, hiệu chuẩn hoặc bảo dưỡng, nên được xem xét.

Cần ghi chép tất cả số liệu thu được trong quá trình kiểm soát chất lượng được giữ trong thời gian dài (ví dụ 10 năm) để xem xét quá trình phân tích định lượng và chất lượng trong quá khứ.

10.2  Các thông số môi trường và thiết bị phù trợ

10.2.1  Quy định chung

Các hạng mục liên quan là những hạng mục chính được liệt kê trong 10.2.2 đến 10.2.6 mặc dù có thể có hạng mục khác theo các ứng dụng cụ thể.

10.2.2  Các điều kiện xung quanh

Các điều kiện này bao gồm nhiệt độ, áp suất khí quyển và độ ẩm tương đối. Chúng không chắc ảnh hưởng đến tính năng của thiết bị trong các điều kiện bình thường mặc dù (xem 5.1.2) cũng cần có các giới hạn nhiệt độ trong đó thiết bị được yêu cầu để vận hành. Nếu những giới hạn nhiệt độ này vượt quá giới hạn, tính năng thiết bị chịu ảnh hưởng rõ rệt, các bước nên được lấy trở lại môi trường trong phạm vi quy định kỹ thuật. Khi có biến cố tương quan giữa bất kỳ của ba thông số này và nhiệt trị ghi được (nghĩa là có độ lớn lớn hơn nhiệt trị quan sát được trong các phép thử đánh giá tính năng), có thể đó là dấu hiệu thiết bị hoạt động sai và cần kiểm tra. Để thuận lợi cho việc duy trì bộ ghi liên tục các thông số này, ví dụ sử dụng các thiết bị loại biểu đồ hygro-nhiệt-áp suất.

Hình 4 - Các quy trình vận hành

10.2.3  Chất lượng không khí đốt cháy

Nên kiểm tra tình trạng thiết bị lọc không khí bên ngoài thiết bị; điều này phải được duy trì theo các hướng dẫn của nhà sản xuất. Nó cũng có thể hữu ích để thực hiện các kiểm tra điểm của chất lượng không khí sử dụng thiết bị phát hiện hóa chất ống hút.

10.2.4  Các khí hiệu chuẩn và kiểm tra xác nhận

Áp suất trong từng chai chứa khí được sử dụng bởi thiết bị nên được kiểm tra

a) Để phát hiện sự rò rỉ

b) Để cho phép thời điểm thay bình thuận lợi, cần lưu ý rằng có chứng nhận có thể là không có sẵn.

10.2.5  Tình trạng các thiết bị

Tình trạng hoạt động của bất kỳ thiết bị được nối với máy, như bút của máy ghi, máy in hoặc bộ xử lý dữ liệu nên được kiểm tra. Nên quan sát bao gồm kiểm tra sự vận hành thích hợp của bút hoặc máy in và của lượng giấy cuộn vẽ biểu đồ chưa sử dụng.

10.2.6  Truyền điện bất thường

Các thiết bị điện bất kỳ được nối máy nên được kiểm tra để tránh mọi ảnh hưởng của sự truyền điện bất thường đến thiết bị.

10.3  Các yếu tố thiết bị

Một vài yếu tố thiết bị nhìn chung là hay thay đổi cần kiểm tra kỹ tránh hời hợt. Nếu có thể, số đọc của các máy chỉ thị lưu lượng khí và không khí nên được ghi lại nhưng, các kiểm tra sẵn có mà không ảnh hưởng đến chức năng thiết bị cũng được quan tâm. Các điều này bao gồm như sau:

a) Tính toàn vẹn của tất các mối nối điện có thể nhìn thấy;

b) nếu tiếp cận được, tình trạng của các thành phần cảm ứng bất kỳ (ví dụ, các cặp nhiệt ngẫu lộ ra);

c) hình dạng, kích cỡ, kết cấu, màu sắc, v.v... của ngọn lửa bất kỳ, bao gồm đèn đốt thử nghiệm bên ngoài nào đó.

Sự quan sát bất kỳ các yếu tố mà thấy khác biệt với các quan sát trước đó cần được kiểm tra cần thiết thì tiến hành bảo dưỡng và/hoặc hiệu chuẩn lại.

Phụ lục A

(Quy định)

Ký hiệu và đơn vị

Phụ lục B

(Tham khảo)

Các ví dụ về quy định kỹ thuật và phê duyệt kiểu

B.1  Ví dụ về quy định kỹ thuật phê duyệt kiểu

a) Độ chính xác thiết bị

Khi được hiệu chuẩn với hỗn hợp chuẩn dạng khí đã được chứng nhận có độ không đảm bảo không lớn hơn ± 0,05 MJ/m³, thiết bị đo các giá trị với độ không đảm bảo tổng nhỏ hơn ± 0,10 MJ/m³.

b) Báo cáo kết quả

Thiết bị phải in ra các báo cáo nhiệt trị tại các khoảng thời gian không vượt quá 1 h, và in các báo cáo về nhiệt trị trung bình hàng ngày ngay sau khi nửa đêm.

c) Chương trình thử nghiệm điển hình

Thử nghiệm điển hình của thiết bị phải bao gồm các phép thử được tiến hành theo các điều đánh giá tính năng của tiêu chuẩn này, và phải thiết lập vòng bao vận hành trong phạm vi mà độ chính xác yêu cầu đạt được. Biên giới của vòng bao này xác định các điều kiện vận hành để sử dụng chấp nhận thiết bị.

B.2  Ví dụ về quy định kỹ thuật

Tài liệu mua bán, ví dụ về quy định kỹ thuật có thể tạo thành một phần tài liệu này, chắc chắn bao gồm số các yêu cầu quan trọng khác, ít nhất là giá cả mua bán, thời gian giao hàng và sẵn có trợ giúp về mặt kỹ thuật sau bán hàng.

Chú ý đối với người bán: Sau đây là các yêu cầu tối thiểu.

a) Tính năng

b) Các điều kiện môi trường đối với tính năng quy định:

c) Hiệu chuẩn:

d) Nguồn điện: một pha (240 ± 20) VAC tại tần số (50 ± 5) Hz (hoặc sử dụng máy biến áp)

e) Đốt cháy lại tự động: quy trình đốt cháy lại được thử ba lần; sau đó đến trạng thái an toàn nếu khởi động lại không thành công

f) Đặc điểm an toàn: vòng tuần hoàn không đạt-an toàn ngắt đến trạng thái an toàn trong trường hợp trạng thái nguy hại xảy ra

g) Ghi nhiệt trị: liên tục hiển thị số với bản in cứng; in khoảng lựa chọn

Phụ lục C

(tham khảo)

Phép đo nhiệt lượng khối lượng loại 0

C.1  Nguyên tắc

Đặc điểm phân biệt của các nhiệt lượng kế có tính năng loại 0 là tất cả các thao tác được tiến hành nghiêm ngặt phù hợp với thực hành đo lường tốt nhất và các phép đo vật lý liên quan có thể truy nguyên, thông qua chuỗi so sánh, đến các chuẩn đo lường quốc tế.

Tất cả các nhiệt lượng kế loại 0 hiện hành nằm trong loại đo “trực tiếp” và đo nhiệt trị tính theo khối lượng. Chúng phụ thuộc vào phép xác định, sử dụng các phép đo nhiệt, của năng lượng được giải phóng như nhiệt từ sự đốt cháy khối lượng khí riêng biệt.

Trong cấu hình thông thường, phép đo chính là phép đo của sự gia tăng động học về nhiệt độ của chất lỏng trao đổi nhiệt được khuấy trong một bình chứa kín, được so sánh với sự tăng nhiệt độ được sinh ra trong quá trình hiệu chuẩn (xem Điều C.3). Điều cần thiết là rất cẩn thận tính đến tất cả các nguồn phụ và các bồn nhiệt trong loại nhiệt lượng kế này ^{[12],[13],[14]}.

Bằng kỹ thuật này các nhiệt trị tính theo khối lượng luôn luôn được đo tại, và được tham chiếu đến, nhiệt độ chuẩn tiêu chuẩn nhiệt hóa quốc tế, T_ref = 298,15 K (25 °C). Các giá trị nhận được sau đó được công bố lại, tính theo thể tích sử dụng giá trị đo được đối với khối lượng riêng của khí tại T_ref. Cũng cần thiết tiến hành hiệu chính đối với bất kỳ sự thay đổi về các điều kiện chuẩn, nhưng những yếu tố này là vượt phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này.

C.2  Phương pháp chung

Các đặc điểm chính của nhiệt lượng kế tính theo khối lượng loại 0 điển hình được trình bày trong Hình C.1. Thiết bị bao gồm bồn nước ngoài, thông thường được điều nhiệt trong phạm vi 10 mK khoảng 2 K trên T_ref, trong phạm vi bộ phận nhiệt lượng kế được gắn. Bộ phận này gồm có hai bình đồng tâm bằng đồng/đồng thau, một bình bên trong được lắp trong vòng bình bên ngoài bằng bộ phận cách nhiệt. Các bình được tách biệt bởi khoảng trống không khí, và các bề mặt đối bằng đĩa vàng và được đánh bóng cao để giảm truyền bức xạ nhiệt.

Bình bên trong chứa lò đốt nhiệt lượng kế và bộ trao đổi nhiệt được cuộn lại (điển hình làm bằng thủy tinh Pyrex với đầu đốt silica), dụng cụ đo nhiệt độ (điển hình nhiệt kế điện trở platin hoặc nhiệt kế thạch anh), máy khuấy tốc độ không đổi, một ống bọc ngoài tiếp xúc và, bộ gia nhiệt bằng điện để hiệu chuẩn. Bình này được nạp đầy chất lỏng trao đổi nhiệt (thường là nước) và được đậy kín để ngăn ngừa sự thay đổi về khối lượng chất lỏng ảnh hưởng năng lượng tương đương (nghĩa là hằng số hiệu chuẩn) của nhiệt lượng kế. Trong suốt phép thử đốt cháy, nhiên liệu khí, hỗn hợp argon-oxy sơ cấp và oxy thứ cấp đi vào qua các đường dẫn được trình bày trong hình. Hệ thống bơm phun đôi cho phép trộn trước khí nhiên liệu với argon-oxy sơ cấp chỉ trước vùng đốt cháy. Argon có mặt chỉ là để ổn định ngọn lửa và cho các đặc tính đốt cháy tốt.

Phép thử thực nghiệm, hoặc hiệu chuẩn hoặc phép đo, gồm có ba phần. Trước tiên, bình bên trong bị được làm lạnh cưỡng bức đến khoảng 2 K dưới T_ref và sau đó để tăng từ từ nhiệt độ (không có dòng khí nhiên liệu) như kết quả truyền nhiệt từ môi trường; nhiệt độ được đo hàm của thời gian cho đến khí chất lỏng trao đổi nhiệt đạt đến (say) 1,5 K dưới T_ref (giai đoạn-trước).

Giai đoạn chính sau đó được bắt đầu, hoặc bằng đánh lửa (tại cực đánh lửa) khí nhiên liệu bây giờ bắt đầu chảy, hoặc (để hiệu chuẩn điện) do bật nguồn điện. Sự tăng nhiệt độ giờ được ghi liên tục (nghĩa là mỗi vài giây) cho đến khi nhiệt (say) của 1,5 K trên T_ref đạt được, tại đó thời điểm dòng khí nhiên liệu được dừng lại (hoặc tắt nguồn diện), nhưng phép đo thời gian-nhiệt độ được tiếp tục cho đến khi chất lỏng trao đổi nhiệt gần đến 2 K trên T_ref (giai đoạn-sau). Đồ thị nhiệt độ-thời gian đối với toàn bộ phép thử có dạng trình bày trong hình C.2.

CHÚ DẪN:

Hình C.1 - Sơ đồ nhiệt lượng kế loại 0

Hình C.2 - Biểu đồ nhiệt độ-thời gian đối với nhiệt lượng kế loại 0

Sự khác biệt nhiệt độ trong suốt tất cả các pha của phép thử thông thường là 1 mK. Các số đọc của nhiệt độ, cùng với nhiều thao tác chuyển mạch và các thao tác khác cần trong tiến hành của phép thử, được điều khiển bằng máy vi tính.

Dữ liệu thu thập được có thể được sử dụng để xác định hoặc đương lượng năng lượng cho hệ thống nhiệt lượng kế hoặc, sử dụng giá trị đã biết của đương lượng năng lượng, nhiệt nạp từ khối lượng đã biết của khí nhiên liệu đã đốt cháy, và nhiệt trị tính theo khối lượng của nó.

Đây là đặc điểm chính rất rộng của hệ thống điển hình. Phép thử thực nghiệm có nhiều tính phức tạp thêm và phép phân tích dữ liệu cần tính đến điều này, các điều đặc biệt liên quan nhiều nguồn nhỏ nhưng không đáng kể và các bể nhiệt, ví dụ hệ thống đánh lửa, năng lượng của việc khuấy, hơi nước thất thoát trong các khí thoát ra, v.v…^[13].

Các nhiệt lượng kế 0 của loại này là các thiết bị thử nghiệm-điểm cường độ lao động mà được thiết kế để thực hiện phép đo với độ chính xác đạt được cao nhất trên các mẫu khí riêng biệt. Các yêu cầu đối với đo lường, kiểm soát môi trường và hệ thống thu thập dữ liệu và thời gian thử nghiệm nhiều hơn một ngày đối với từng phép xác định làm những thiết bị này không phù hợp để lắp đặt trong thử nghiệm-hiện trường ở đó các thiết bị được mô tả trong 4.2, 4.3 và 4.4 thường được sử dụng.

C.3  Hiệu chuẩn

C.3.1  Phương pháp gia nhiệt bằng điện

Trong phương pháp này ^[14], hiệu chuẩn đạt được bởi việc nạp lượng năng lượng đã xác định một cách chính xác (được giải phóng là nhiệt), sử dụng thiết bị điện trở làm nguồn. Điều này được vận hành như được mô tả trong Điều C.2, trên toàn khoảng thời gian đã biết, trong suốt quá trình đáp ứng nhiệt của chất lỏng trao đổi nhiệt của nhiệt lượng kế, để xác định đương lượng năng lượng của nhiệt lượng kế. Phương pháp này có khả năng truy nguyên, thông qua việc sử dụng các thiết bị đã được chứng nhận (ví dụ nhiệt kế điện trở platin, trở kháng, tín hiệu thời gian, v.v...), đến các chuẩn đo lường quốc gia.

C.3.2  Phương pháp đốt cháy

Trong phương pháp này ^[13], hiệu chuẩn đạt được bằng cách đốt một khối lượng khí đã được xác định chính xác của entanpy chuẩn đã biết của sự cháy trong một khoảng thời gian, trong suốt quá trình đáp ứng nhiệt của chất lỏng trao đổi nhiệt của nhiệt lượng kế tiếp theo, để xác định đương lượng năng lượng của nhiệt lượng kế.

Thực tế, metan có độ tinh khiết siêu cao, giá trị thực quy ước (bao gồm độ không đảm bảo kèm theo của nó) được nêu trong ISO 6976, là khí duy nhất đáp ứng các yêu cầu của thực hành đo lường tốt. Trong nội dung này, metan có thể thích hợp là chất chuẩn dạng khí. Khả năng truy nguyên giá trị này đối với entanpy cháy chuẩn (và chỉ trở lại điều này với các chuẩn đo lường thông thường hơn), nhưng thiết bị dụng cụ phụ (nhiệt kế, mảnh-khối lượng, v.v...) có khả năng truy nguyên đến các chuẩn quốc gia.

Trong phương pháp này, nhiệt được phát tán trong nhiệt lượng kế trong suốt quá trình hiệu chuẩn cùng điểm chính xác (nghĩa là tại lò đốt) như trong suốt quá trình phép thử trên khí mẫu. Kết quả là, các kiểu lưu lượng-nhiệt bên trong nên giống nhau hơn là trường hợp với hiệu chuẩn điện, và có thể có phạm vi áp dụng ít hơn đối với việc đưa ra sai số hệ thống từ nguồn cụ thể này. Tuy nhiên, sự thuận lợi hiển nhiên được bù bởi sự có mặt trong toàn bộ độ không đảm bảo tổng của phân bố quan trọng, không có mặt trong phương pháp hiệu chuẩn điện, từ độ không đảm bảo của entanpy cháy chuẩn của khí hiệu chuẩn.

Phụ lục D

(thông tin)

Phép đo nhiệt lượng cháy trực tiếp

Các nguyên tắc chính của phép đo nhiệt lượng cháy trực tiếp ghi liên tục được trình bày tóm tắt trong 4.2, và do vậy không được lặp lại ở đây, ngoại trừ tóm lại rằng dòng ổn định của khí, được đo về mặt thể tích, được đốt cháy trong điều kiện kiểm soát trong không khí dư thừa sao cho tạo ra sự gia tăng nhiệt độ hầu như-không thay đổi (cân bằng) trong môi trường truyền nhiệt ngược chiều liên tục mà không trộn lẫn. Sự tăng nhiệt độ cân bằng trong môi trường truyền nhiệt được lấy là số đo của nhiệt trị trên tính theo thể tích của khí.

Biểu đồ thực hiện thương mại điển hình của những nguyên tắc được trình bày trong Hình D.1, và “dòng tuần hoàn nhiệt” đã đơn giản hóa đối với vấn đề này được trình bày trong Hình D.2. Các thực hiện khác, nhiều hoặc ít phân biệt được biết, nhưng không sử dụng lâu hơn.

Trong thiết bị này, khí nhiên liệu, không khí để đốt cháy và không khí trao đổi nhiệt tất cả được đo trong ba đồng hồ “đo ướt” kín nước riêng biệt (tại áp suất khí quyển và trong trạng thái bão hoà). Tất cả ba đồng hồ được gắn trên trục giống nhau, trong một bồn chứa nước lớn (mức nước được duy trì liên tục bằng hệ thống bơm-và-lỗ tháo) và được truyền động, qua hệ thống hộp số, bằng một động cơ điện. Kết quả là, tỷ số giữa lượng nhiên liệu và không khí được cấp vào từng đồng hồ giữ nguyên không đổi, không kể sự thay đổi về tốc độ động cơ, áp suất khí quyển hoặc nhiệt độ môi trường. Tại nhiệt trị không đổi, sự chênh lệch nhiệt độ giữa các nhiệt kế điện trở nickel tại đường vào và đường ra của bộ trao đổi nhiệt giữ nguyên không đổi. Sự chênh lệch nhiệt độ điển hình đối với khí thiên nhiên là khoảng 20 K.

Hai nhiệt kế điện trở được gắn trên các nhánh đối diện của sắp xếp cầu Whearstone, và tín hiệu không cân bằng được điều chỉnh và sử dụng làm đầu vào đến thiết bị ghi, như thiết bị ghi bút, hoặc thiết bị thu thập dữ liệu.

Về nguyên tắc, sự chênh lệch nhiệt độ quan sát được giữa các nhiệt kế vào và đầu ra có thể được sử dụng như là yếu tố xác định rõ ràng của nhiệt trị trên của riêng khí bão hòa nếu

a) tất cả năng lượng được giải phóng như nhiệt của sự cháy được truyền sang không khí trao đổi nhiệt, và

b) tất cả nước được tạo ra bởi sự cháy được ngưng tụ đến trạng thái lỏng.

Cả hai yêu cầu này đều không thể đạt được đầy đủ trong thực tế, và vì vậy có không khả thi để đảm bảo cân bằng nhiệt chính xác mà cho phép tính nhiệt trị từ những nguyên tắc đầu tiên. Đối với nhiều lý do, cũng không có thiết bị không nhạy với những sự thay đổi về nhiệt độ môi trường.

Tuy nhiên, các thiết bị loại này có khả năng xếp loại tính năng loại 1 đã cho hiệu chuẩn thích hợp và vận hành trong phòng điều hòa không khí và có kiểm soát nhiệt độ.

CHÚ DẪN

Hình D.1 - Sơ đồ đơn giản của nhiệt kế đốt cháy trực tiếp

CHÚ DẪN:

Hình D.2 - Vòng nhiệt cho nhiệt kế đốt cháy trực tiếp

Phụ lục E

(tham khảo)

Thiết bị cháy tỷ lượng

Các nguyên tắc mà nhiệt trị có thể được dẫn xuất từ phép xác định của tỷ lệ giữa không khí-khí tại điểm hợp thức đã được nêu trong 4.3.2, và do vậy không được lặp lại ở đây. Nó cũng được lưu ý rằng điểm hợp thức có thể được đặt bởi ít nhất hai phương pháp khác biệt, cụ thể là

a) phép xác định điểm tại đó không dư thừa oxy có mặt trong khí phát thải (nghĩa là điểm tại đó sự chuyển từ giàu oxy sang giàu nhiên liệu xảy ra), và

b) phép xác định nhiệt độ ngọn lửa lớn nhất.

Phụ lục này tóm tắt các chi tiết các nguyên tắc này đã được thực hiện như thế nào trong các thiết bị thương mại sẵn có (được đề cập đến tương ứng là loại A và loại B) đối với phép xác định nhiệt trị.

Hình E.1 là sơ đồ thiết bị loại A. Trong các thiết bị loại này, không khí để đốt cháy (được làm khô bên trong) và lưu lượng khí nhiên liệu tại các tốc độ được kiểm soát đến đường vào của van tỷ lệ quay được thiết kế đặc biệt. Lưu lượng không khí đi qua van được cố định nhưng, do của kết cấu đường dẫn bên trong, lượng khí chảy qua đường ra chính, ở đó nó được trộn với không khí, phụ thuộc vào tốc độ quay của bộ phận chuyển động. Khí thừa được lấy bởi đường ra thứ cấp đến đèn đốt chất thải. Sau đó, để đạt kiểm soát tự động tại tốc độ quay của van như hỗn hợp không khí-khí được sinh ra luôn luôn có thành phần hợp thức.

Hỗn hợp khí-không khí đi qua từ van quay vào buồng đèn đốt, và các khí phát thải ở đó được kiểm tra đối với sự có mặt của oxy. Điều này đạt được bằng cách chuẩn độ điện hóa, trong đó thành phần hoạt tính là cảm biến zircon oxit. Tín hiệu từ cảm biến này được sử dụng trong một cơ cấu phản hồi điện tử để tăng hoặc giảm, thích hợp, tốc độ quay của van quay, được truyền động dưới sự điều khiển của động cơ-bước. Gần sát với điểm hợp thức cảm biến có đặc tính rất dốc (hiệu ứng hàm-bước), cho phép điểm được định vị rất chính xác. Tốc độ quay của van khi đó có thể được sử dụng trực tiếp nhiều hoặc ít như yếu tố xác định nhiệt trị.

Toàn bộ thiết bị chạy dưới sự điều khiển bộ vi xử lý và có thể theo sau sự thay đổi về nhiệt trị, cả chính xác và nhanh.

Sơ đồ thiết bị loại B được trình bày trong Hình E.2. Trong các thiết bị loại này, không khí để đốt cháy và khí nhiên liệu được cung cấp qua các bộ lọc đến thiết bị tại các áp suất điều chỉnh và lưu lượng qua bộ hạn chế mao quản đến buồng đèn đốt, khí trước tiên đi qua van kim chính xác được động cơ hóa, tinh chỉnh lưu lượng của nó.

Trong buồng đèn đốt, cặp nhiệt điện được đặt tại đỉnh ngọn lửa và bộ điều chỉnh nhiệt độ ngọn lửa. Mỗi vài giây, dưới sự điều khiển tự động của bộ vi xử lý, lỗ của van kim (và do đó tốc độ dòng của khí nhiên liệu) được điều chỉnh rất nhẹ để kiểm tra liệu điều này dẫn đến việc tăng hoặc giảm nhiệt độ ngọn lửa.

Nếu nhiệt độ ngọn lửa cần thiết tăng, khi đó vị trí mới của van kim vẫn được duy trì, nhưng nếu nhiệt độ ngọn lửa giảm khi đó vạn kim trở lại vị trí trước đây của nó trước khi lại “sân” theo hướng đối diện. Bằng cách này, vị trí của van kim tối đa hóa nhiệt độ ngọn lửa, nhanh chóng được tìm thấy (xem chú thích).

Vị trí cân bằng của van kim xác định tỷ lệ không khí-khí tại nhiệt độ ngọn lửa lớn nhất (được trình bày là điểm hợp thức) và do vậy đưa ra số đo nhiệt trị. Sự thay đổi về nhiệt trị tiếp theo lại chính xác và nhanh chóng.

Các thiết bị của cả hai loại chung ở trên có tính năng chính xác cao điển hình chịu một vài yêu cầu. Trước tiên, để duy trì tính chính xác của bộ ghi, cần thiết lập mỗi loại để tiến hành tự hiệu chuẩn đơn điểm tại các khoảng tần suất thích hợp, dĩ nhiên ít nhất hàng ngày; tuy nhiên, mỗi hiệu chuẩn chỉ lấy vài phút để ghi. Thứ hai, phương trình được nhớ trong phần mềm của thiết bị liên quan đến tỷ số không khí-khí đo được với (thường) nhiệt trị trên được dẫn xuất từ việc tiêu thụ khí được cung cấp cho thiết bị chỉ có cấu tử ankan và chất trơ (nghĩa là không cháy). Nếu điều này không đúng, khi đó nhiệt trị được báo cáo bởi thiết bị có thể được đo sai số (xem 5.1.10 và Phụ lục F) mặc dù, nếu có mặt các chất không phải ankan (đặc biệt là oxy) trong nhiên liệu đã được biết, nó có thể bù cho những sai số này.

CHÚ THÍCH: Các cấu hình lựa chọn đối với thiết kế cơ bản này là khả thi; ví dụ, một dạng của thiết bị này sử dụng hai ngọn lửa hơn là một để đặt nhiệt độ ngọn lửa lớn nhất.

CHÚ DẪN:

Hình E.1 - Sơ đồ đơn giản của thiết bị cháy tỷ lượng loại A

Hình E.2 - Sơ đồ thiết bị cháy tỷ lượng loại B

Phụ lục F

(tham khảo)

Ảnh hưởng của các khí không phải alkan lên các thiết bị cháy tỷ lượng

Bảng F.1 cho các giá trị đối với

a) phần trăm sai số về nhiệt trị gây ra bởi 10 % cấu tử có tên là không phải alkan trong khí thiên nhiên điển hình, và

b) hàm lượng (tính theo phần trăm mol) của cấu tử có tên là không phải alkan được yêu cầu để tạo ra sai số ± 0,1 % trong nhiệt trị đã ghi.

Dấu dương trong cột thứ hai nghĩa là nhiệt trị ghi được là quá cao; dấu âm chỉ ra rằng nhiệt trị quá thấp.

Lưu ý rằng thậm chí các cấu tử trơ không phải alkan là nitơ và cacbon dioxit gây ra sai số trong nhiệt trị đã ghi, mặc dù điều này là tương đối nhỏ được bỏ qua trong gần như tất cả ứng dụng.

Các giá trị nêu trong bảng được bắt nguồn từ các xem xét lý thuyết. Tuy nhiên, việc xử lý lý thuyết (chưa được xuất bản) là không chính xác; do vậy, các giá trị nên được xem xét chỉ xấp xỉ và gợi ý.

Bảng F.1 - Ảnh hưởng của các khí không phải alkan lên các thiết bị cháy tỷ lượng

Phụ lục G

(tham khảo)

Phép đo chỉ số Wobbe

Trong một số ứng dụng của phương pháp nhiệt lượng đốt cháy, tính chất cần quan tâm có thể, thay cho hoặc thêm vào ngoài nhiệt trị, là chỉ số Wobbe.

Tính chất này được định nghĩa (xem ISO 6976) là thương số của nhiệt trị tính theo thể tích và căn bậc hai của tỷ khối, được xác định tại bộ các điều kiện chuẩn giống nhau. Vì mối quan hệ gần gũi này giữa hai loại thiết bị, các thiết bị được thiết kế đo chỉ số Wobbe thích hợp chia sẻ nhiều tính năng thông dụng với các thiết bị được thiết kế đo nhiệt trị.

Kết quả là, các phương pháp được sử dụng để lựa chọn, đánh giá, đánh giá tính năng, lắp đặt và vận hành chắc chắn tiếp theo gần với các phương pháp được mô tả chi tiết trong những phần chính của tiêu chuẩn này.

Một vấn đề được đề cập trong thiết kế các quy trình đánh giá là liệu thiết bị xác định chỉ số Wobbe trực tiếp hay nhiệt trị và tỷ khối được xác định riêng rẽ và được kết hợp bên trong bởi thiết bị. Một trong hai phương thức, cần thiết để đặc trưng hóa các khí hiệu chuẩn (và bất kỳ các khí khác được sử dụng trong các quy trình đánh giá), với độ không đảm bảo đã biết, bởi bất kỳ hai trong ba giá trị sau: nhiệt trị, tỷ khối và chỉ số Wobbe. Điều này có thể là yêu cầu bổ sung chính.

Thực tế, các thiết bị để xác định chỉ số Wobbe là không sử dụng nhiều hiện nay, và tiêu chuẩn riêng biệt về chủ đề này không được đánh giá tại thời điểm hiện tại.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO/IEC Guide 98, Guide to Expression of uncertainty in measurement (GUM) [Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo trong phép đo (GUM)]

[2] HYDE, C.G. and HONES, M.W., Gas calorimetry: The determination of calorific value of gaseous fules, Ernest Menn Ltd (London) 2^nd edition, 1960 (Phép đo nhiệt lượng khí: Phép xác định nhiệt trị của các nhiên liệu dạng khí)

[3] ASTM D 1826-94, Standard test method for calorific (heating) value of gases in natural gas range by continuous recording calorimeter (Tiêu chuẩn phương pháp thử đối với nhiệt trị (nhiệt lượng) của các khí trong dải khí thiên nhiên bằng nhiệt lượng kế ghi liên tục)

[4] RIEDEL,O. and VOGL, H., Combustion calorimetry as a technological service, chapter 16 of experimental chemical thermodynamics, Vol.1: Combustion calorimetry, eds. S. Sunnerand M. Mansson, IUPAC and Pergamon press (Oxford, etc.), 20 pp, 1979 (Phép đo nhiệt lượng đốt cháy như dịch vụ kỹ thuật, chương 16 nhiệt động học hóa học thực nghiệm, Quyển 1: Phép đo nhiệt lượng đốt cháy)

[5] HUMPHREY, A.E., Le Calorimetre enregistreur L.R.S., Mesucora Congress, Paris, session 11, pp. 95-112, Dec. 1982

[6] PUGH, B., Fuel calorimetry, Butterworths (London), 1966 (Phép đo nhiệt lượng nhiên liệu)

[7] ASTM D 4891-89, Standard test method for heating value of gases in natural gas range by stoichiometric combustion (Tiêu chuẩn phương pháp xác định giá trị nhiệt của các khí trong dải khí thiên nhiên bằng đốt cháy tỷ lượng)

[8] LEWIS, E.A., HART, R.M., and GREENFIELD, H., Design and testing of a new isothermal flow gas calorimeter: the Hart field-deployable natural gas energy meter, thermochim. Acta, Vol. 154, pp. 167- 185, 1989 (Thiết kế và thử nghiệm nhiệt lượng kế đo lưu lượng khí đẳng nhiệt)

[9] MACLAY, G.J., FINDLAY, M.W., YUE, C. VICKERS, W., STETTER, J.R., GREGOR, J, and KLEIN, M., A low cost, precision portable microcalorimeter for the measurement of natural gas heat content, Proc. 5th IGRC, Orlando 1992 (Government institutes Inc., Rockville, MD), pp. 875-882, 1993 (nhiệt lượng kế siêu nhỏ cầm tay có độ chính xác, giá thành thấp để đo hàm lượng nhiệt của khí thiên nhiên)

[10] JAESCHKE, M. and HUMPHREYS, A.E., Standard GERG Virial equation for field use - Simplification of the input data requirements for the GERG virial equation - An alternative means of compressibility factor calculation for natural gas and silimar mixtures, GERG technical monograph TM5, 173 pp., 1991 (Phương trình chuẩn GERG đối với việc sử dụng ngoài hiện trường - Đơn giản hóa các yêu cầu nạp dữ liệu đối với phương trình GERG - Phương pháp lựa chọn tính hệ số nén đối với khí thiên nhiên và các hỗn hợp tương tự, TM5 tài liệu chuyên khảo kỹ thuật GERG, 173 pp., 1991)

[11] General specification for calorimeter rooms, British gas engineering standard BGC/PS/SINQ2 (1985), 21 pp. (Quy định kỹ thuật chung đối với phòng đo nhiệt lượng, tiêu chuẩn cơ khí khí Anh quốc BGC/PS/SINQ2 (1985))

[12] PILCHER., G., Oxygen flame calorimetry, chapter 14 of experimental chemical thermodynamics, Vol.1: Combustion calorimetry, eds. S. Sunner and M. Mansson, IUPAC and Pergamon Press (Oxford, etc.), 25 pp., 1979 (Phép đo nhiệt lượng ngọn lửa oxy, chương 14 về nhiệt động học hóa học thực nghiệm, quyển 1: Phép đo nhiệt lượng đốt cháy eds. S. Sunner and M. Mansson, IUPAC and Pergamon Press (Oxford, etc.), 25 pp., 1979)

[13] COWAN, P. and HUMPHREYS, A.E., The British gas reference calorimeter, Proc. 1^st Congress on natural gas quality, Groningen, 1986, ed. G. J. van Rossum, Elsevier Sci. Pub. Co. (Amsterdam), pp.169-179, 1986 (Nhiệt lượng kế chuẩn khí Anh quốc, Hội nghị lần thứ nhất về chất lượng khí thiên nhiên, Groningen, 1986 ed. G. J. van Rossum, Elsevier Sci. Pub. Co. (Amsterdam), trang 169-179, 1986)

[14] DALE, A., LYTHALL, C., AUCOTT, J. and SAYER, C.F., High precision calorimetry to determine the enthalpy of combustion of methane, Proc 129^th PTB-Seminar, Braunschweig, 1996, ed. S. M. Sarge, PTB-Bericht (Braunschweig), April 1997 (Phép đo nhiệt lượng độ chính xác cao để xác định entanpy của sự đốt cháy metan, Hội thảo PTB lần thứ 129 Braunschweig, 1996, ed. S. M. Sarge, PTB-Bericht (Braunschweig), tháng 4/1997)

[15] ISO 5725-6:1994, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results - Part 6: Use in practice of accuracy values [Độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phương pháp đo và kết quả - Phần 6: Sử dụng trong thực tiễn các giá trị độ chính xác]

[16] ISO 6142:2001, Gas analysis - Preparation of calibration gas mixtures - Gravimetric method (Phân tích khí - Chuẩn bị các hỗn hợp khí hiệu chuẩn)

[17] ISO 10715:1997, Natural gas - Sampling guidelines (Khí thiên nhiên - Hướng dẫn lấy mẫu)

[18] ISO 13443:1996, Natural gas - Standard reference conditions (Khí thiên nhiên - Các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn)

[19] ISO 14111:1997, Natural gas - Guidelines to traceability in analysis (Khí thiên nhiên - Hướng dẫn truy nguyên trong phân tích)

[20] ISO 6145-1:2003, Gas analysis - Preparation of calibration gas mixture using dynamic volumetric methods - Part 1: Methods of calibration (Phân tích khí - Chuẩn bị hỗn hợp khí hiệu chuẩn sử dụng phương pháp thể tích động)

[21] IEC 61000-6-1:2005, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-1: Generic standards - Immunity for residential, commercial and light-industrial environments [Tương thích điện từ (EMC) - Phần 6-1: Các tiêu chuẩn chung - Sự miễn đối với các môi trường dân cư, thương mại và công nghiệp nhẹ]

[22] IEC 61000-6-2:2005, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-2: Generic standards - Immunity for industrial environments [Tương thích điện từ (EMC) - Phần 6-2: Các tiêu chuẩn chung- Sự miễn đối với các môi trường công nghiệp]

[23] IEC 61000-6-3:2006, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-3: Generic standards - Emission for residential, commercial and light-industrial environments [Tương thích điện từ (EMC) - Phần 6-3: Các tiêu chuẩn chung - Phát thải đối với các môi trường dân cư, thương mại và công nghiệp nhẹ]

[24] IEC 61000-6-4:2005, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-4: Generic standards - Emission for industrial environments [Tương thích điện từ (EMC) - Phần 6-4: Các tiêu chuẩn chung - Phát thải đối với các môi trường công nghiệp]