TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN\r\n9797:2013

ASTM D 4888 - 06

KHÍ\r\nTHIÊN NHIÊN - XÁC\r\nĐỊNH HƠI NƯỚC BẰNG ỐNG\r\nDETECTOR NHUỘM MÀU

Standard test\r\nmethod for water vapor in natural gas using length-of-stain detector tubes

Lời nói đầu

TCVN 9797:2013 được xây dựng trên cơ\r\nsở chấp nhận hoàn toàn tương đương với ASTM D 4888 - 06 Standard Test Method\r\nfor Water Vapor in Natural Gas Using Length-of-Stain Detector Tubes, với sự\r\ncho phép của ASTM quốc tế, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428,\r\nUSA. Tiêu chuẩn ASTM D 4888 - 06 thuộc bản quyền ASTM quốc tế.

TCVN 9797:2013 do Tiểu ban kỹ thuật\r\nTiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC28/SC2 Nhiên liệu lỏng - Phương pháp thử biên soạn,\r\nTổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ\r\ncông bố.

KHÍ\r\nTHIÊN NHIÊN - XÁC\r\nĐỊNH HƠI NƯỚC BẰNG ỐNG\r\nDETECTOR NHUỘM MÀU

Standard test\r\nmethod for water vapor in natural gas using length-of-stain detector tubes

1. Phạm vi áp dụng

1.1. Tiêu chuẩn này qui định qui\r\ntrình xác định hơi nước trong các đường ống dẫn khí thiên nhiên tại hiện trường\r\nnhanh và đơn giản.\r\nỐng\r\ndetector có sẵn có tổng dải đo từ 0,1 mg/L đến 40 mg/L, mặc dù phần lớn các ứng\r\ndụng sẽ nằm trong khoảng dưới của dải này (có nghĩa là, dưới 0,5 mg/L). Có\r\nít nhất một nhà sản xuất cung cấp các ống detector có số đọc trực tiếp\r\ntrên ống theo đơn vị pound nước trên triệu feet khối khí. Xem Chú thích 1.

1.2. Ống detector thường bị nhiễu từ các loại khí và\r\nhơi khác so với chất cần xác định. Do các loại ống dựa trên nguyên tắc phát\r\nhiện khác nhau nên chúng chịu ảnh\r\nhưởng các nhiễu này sẽ\r\nkhác nhau. Tham khảo chỉ dẫn của nhà sản xuất về các thông tin nhiễu cụ thể.\r\nCác alcohol và glycol sẽ gây nhiễu đối với một số ống detector hơi nước do sự có\r\nmặt của nhóm hydroxyl trên các phân tử này.

1.3. Tiêu chuẩn này không\r\nđề cập đến tất cả các vấn đề liên quan đến an toàn khi sử dụng. Người sử\r\ndụng tiêu chuẩn này có trách nhiệm thiết lập các nguyên tắc về an toàn và bảo\r\nvệ sức khoẻ cũng như khả năng áp dụng phù hợp với các giới hạn quy định trước khi đưa vào\r\nsử dụng.

2. Tóm tắt phương pháp

Mẫu thử được cho đi qua ống detector\r\nchứa đầy hóa\r\nchất đã được chuẩn bị riêng. Hơi nước có mặt trong mẫu sẽ phản ứng với hóa chất để tạo ra sự thay\r\nđổi màu hoặc nhuộm màu. Chiều dài của vết nhuộm màu xuất hiện trong ống\r\ndetector khi tiếp xúc với thể tích đã đo của mẫu tỷ lệ thuận với lượng hơi nước có mặt trong\r\nmẫu thử. Sử dụng bơm\r\npittông thao tác bằng tay hoặc bơm kiểu thổi/bễ để hút thể tích đã đo của mẫu\r\nqua ống detector với tốc độ dòng\r\nkiểm soát. Chiều dài vết nhuộm màu sinh ra được chuyển đổi về miligam\r\ntrên lít H₂O, bằng cách\r\nso sánh với thang đo hiệu chuẩn do nhà sản xuất cung cấp cho từng hộp ống\r\nphát hiện. Hệ thống đo theo phương pháp này cung cấp số đọc trực tiếp, di\r\nchuyển dễ dàng và hoàn toàn phù hợp để thực hiện các phép kiểm tra hơi nước tại\r\nchỗ một cách\r\nnhanh chóng trong các điều\r\nkiện\r\ntại hiện trường.

CHÚ THÍCH 1: Các ống detector có sẵn trên thị\r\ntrường có in thang đo chuẩn theo đơn vị pound nước trên triệu feet khối khí (Ib/MMCF).\r\nHệ số chuyển đổi là 1 mg/L =\r\n62,3 lb/MMCF (7 lb/MMCF = 0,11 mg/L).

3. Ý nghĩa và sử\r\ndụng

3.1. Phép đo hơi nước có\r\ntrong khí thiên nhiên\r\nlà quan trọng bởi\r\nvì\r\ncác yêu cầu kỹ thuật về chất lượng khí, bản chất ăn mòn của hơi nước đối\r\nvới các vật liệu đường ống và ảnh hưởng của hơi nước lên thiết bị sử dụng.

3.2. Phương pháp cho phép\r\nkiểm soát hàm lượng hơi nước tại hiện trường một cách tiện lợi và tiết kiệm. Hệ\r\nthống đo có thiết kế phù hợp để các nhân viên không có chuyên môn hoặc được đào\r\ntạo tối thiểu cũng có thể sử dụng\r\nđược.

4. Thiết bị, dụng cụ

4.1. Ống detector nhuộm màu - Ống thủy\r\ntinh gắn kín có các đầu\r\ncó thể bẻ gãy có kích thước phù hợp với vòng kẹp ống của bơm. Lớp thuốc thử bên trong ống,\r\nthường là nền silica gel\r\nđược phủ bằng các hóa\r\nchất hoạt tính, phải là\r\nloại sử dụng riêng\r\ncho hơi nước và phải tạo ra sự thay đổi màu rõ ràng khi tiếp xúc\r\nvới mẫu khí có chứa hơi nước. Bất kỳ chất nào\r\nđược biết là sẽ gây\r\nnhiễu phải được nêu trong hướng dẫn kèm theo\r\ncác ống này. Thang đo phải được in trực tiếp trên ống, hoặc có thể sử dụng các dấu hiệu\r\nkhác cho phép nhận biết dễ dàng hàm\r\nlượng hơi nước từ thang đo chuẩn riêng biệt được cung cấp cùng ống detector.\r\nThang đo hiệu chuẩn phải tương quan nồng độ hơi nước với chiều dài vết nhuộm\r\nmàu. Thời hạn sử dụng của ống detector ít nhất là hai năm kể từ ngày sản xuất nếu được\r\nbảo quản theo các khuyến nghị của\r\nnhà sản xuất.

4.2. Bơm của ống detector - Bơm\r\npittông thao tác bằng tay hoặc bơm kiểu thổi/bễ. Bơm phải có khả năng hút\r\n100 mL mẫu trên một hành trình qua ống detector với dung sai thể tích bằng ± 5\r\nmL. Bơm phải được thiết kế riêng để sử\r\ndụng cùng ống detector.

CHÚ THÍCH 2: Ống detector\r\nvà bơm tạo thành một\r\ncụm thiết bị và phải được sử dụng đồng bộ. Từng nhà sản xuất thực hiện hiệu chuẩn ống detector để phù hợp với\r\ncác đặc tính dòng chảy của\r\nbơm chuyên dụng. Không cho phép dùng lẫn bơm và ống của các hãng khác nhau\r\nvì độ chính xác\r\ncủa hệ thống có thể sẽ bị suy\r\ngiảm đáng kể

4.3. Khoang lấy mẫu khí - Bất kỳ vật\r\nchứa nào cho phép đưa ống\r\ndetector vào dòng khí mẫu\r\nthử đồng đều tại áp\r\nsuất khí quyển và tách\r\nbiệt mẫu với môi\r\ntrường\r\nxung quanh. Giữa khoang lấy mẫu và van nguồn có một van kim bằng thép không gỉ\r\n(hoặc bộ điều áp) dùng\r\ncho mục đích điều chỉnh lưu\r\nlượng mẫu. Tốc độ dòng nên xấp xỉ bằng từ một đến hai lần\r\nthay đổi thể tích trên phút\r\nhoặc tối thiểu phải cung\r\ncấp dòng khi ra rõ rệt trong\r\nsuốt thời gian\r\nlấy mẫu của ống\r\ndetector

CHÚ THÍCH 3: Khoang lấy mẫu\r\nphù hợp có thể được làm bằng vỏ chai\r\nnước rửa loại polyetylen có kích cỡ danh nghĩa bằng 500 mL (16\r\noz) hoặc 1 L\r\n(32 oz). Ống phân phối\r\nbên trong của chai nước rửa dùng để đưa khí mẫu thử xuống đáy chai. Nắp chai đục\r\nmột lỗ có đường kính 13 mm\r\n(½ in) để cắm ống\r\ndetector và làm lỗ thông khí (Hình 1).

Hình 1 – Sơ đồ thiết\r\nbị

5. Cách tiến hành

5.1. Chọn vị trí lấy mẫu sao cho có thể lấy được mẫu đại\r\ndiện của đối tượng\r\ncần thử nghiệm (ví dụ: van\r\nnguồn trên đường ống dẫn chính). Điểm lấy mẫu nên chọn trên mặt trên của đường\r\nống và có lắp ống mẫu bằng thép không gỉ luồn sâu vào tới khoảng một phần ba ở giữa đường\r\nống. Mở van nguồn\r\nngay lập tức để làm sạch van và đầu nối làm bằng các vật liệu lạ.

5.2. Lắp van kim (hoặc bộ\r\nđiều áp) tại đầu ra của van nguồn, sau đó dùng một đoạn ống mềm ngắn nhất có thể để\r\nnối với khoang lấy mẫu (xem Hình 1). Hầu hết các loại vật liệu làm ống mềm là\r\nphù hợp để lấy mẫu hơi nước. Tuy nhiên, nếu hệ thống lấy mẫu còn được sử\r\ndụng để lấy mẫu khí chứa các thành phần khác chẳng hạn như hydro sulfide thì vật liệu làm\r\nống cần phải được lựa chọn cẩn thận. Tránh sử dụng ống nối bằng vật liệu gây\r\nphản ứng hoặc hấp thụ hydro\r\nsulfide như ống đồng hoặc ống cao su tự nhiên. Nên sử dụng các ống bằng\r\nTFE-fluorocacbon, polyetylen, hoặc thép không gỉ, trong đó ống bằng\r\nthép không gỉ được ưa dùng. (Cảnh báo - Khí thoát ra rất dễ cháy và có\r\nthể chứa hydro sulfide ở mức độ gây độc. Cần chú ý thực\r\nhiện các biện pháp thông gió đuổi khí cách xa khỏi người sử dụng).

5.3. Mở van nguồn. Mở van\r\nkim đủ để có một dòng khí đi vào khoang lấy mẫu, phù hợp theo 4.3. Làm sạch bình chứa ít nhất trong 3 min\r\n(Hình 1). Nếu sử dụng bình polyetylen\r\nthì làm sạch ít\r\nnhất trong 10 min.

5.4. Trước mỗi loạt phép\r\nđo, phải thực hiện kiểm tra rò rỉ của bơm bằng cách vận hành bơm tại chỗ với một ống\r\ndetector nguyên vẹn. Tham khảo các hướng dẫn của nhà sản xuất về qui\r\ntrình kiểm tra rò rỉ và hướng dẫn bảo dưỡng nếu phát hiện thấy rò rỉ. Phép thử\r\nkiểm tra rò rỉ thông thường mất 1 min.

5.5. Chọn ống detector\r\ncó dải đo phù hợp nhất với nồng độ dự kiến của hơi nước. Độ chính xác của số đọc sẽ\r\ntăng khi chiều dài phần nhuộm màu nằm ở nửa trên của thang đo hiệu chuẩn. Tham khảo\r\nhướng dẫn của nhà sản xuất về việc sử\r\ndụng nhiều hành trình để có được dải thấp hơn trên ống đã cho.

5.6. Bẻ gãy các đầu ống và\r\nlắp ống vào bơm, quan sát sự hiển thị của hướng dòng chảy trên ống. Cho ống\r\ndetector xuyên qua lỗ vào trong khoang lấy mẫu, sao cho đầu vào của ống ở vị trí gần điểm\r\ngiữa của khoang (xem Hình 1).

CHÚ THÍCH 4: Các ống detector có các giới hạn\r\nnhiệt độ từ 0 °C đến 40 °C (32 °F đến 104 °F) và nhiệt độ của mẫu khí phải duy\r\ntrì trong dải này trong\r\nsuốt phép thử. Có sẵn các đầu dò làm nguội đối với các mẫu có nhiệt độ vượt 40 °C.

5.7. Vận hành bơm để hút\r\nthể tích mẫu cần đo qua ống detector. Tuân theo các chỉ dẫn của ống khi áp\r\ndụng nhiều hành trình. Phải đảm bảo sao cho dòng chảy rõ rệt của mẫu được duy\r\ntrì tại lỗ thông khí của khoang\r\nlấy mẫu trong suốt quá trình hút mẫu.\r\nTuân theo các chỉ dẫn về thời gian lấy mẫu chính xác trên một hành trình bơm.\r\nĐầu vào của ống detector\r\nphải được giữ nguyên vị trí bên\r\ntrong khoang lấy mẫu mẫu cho đến khi hoàn thành việc lấy mẫu. Nhiều bơm của ống detector\r\ncó hiển thị kết thúc\r\nhành trình nên không cần căn thời gian lấy mẫu.

CHÚ THÍCH 5: Điều quan trọng là phải đảm bảo\r\nrằng không khí xung quanh không bị hút vào mẫu thử. Độ ẩm của không khí xung quanh\r\nthường cao hơn\r\nhẳn lượng hơi nước trong mẫu khí đang thử và sự xâm nhập sẽ làm độ chệch số đọc\r\ncao hơn (ví dụ: không\r\nkhí với độ ẩm tương đối là 10 % tại\r\n16 °C (60 °F)\r\nsẽ\r\nchứa khoảng 83-lb-H₂O/MMCF hoặc\r\nkhoảng 1,33 mg/L).

5.8. Lấy ống ra khỏi bơm\r\nvà đọc ngay nồng độ hơi nước trên thang đo hiệu chuẩn hoặc từ biểu đồ được cung\r\ncấp kèm theo hộp ống. Đọc trên ống tại điểm cực đại của vết nhuộm màu. Nếu hiện\r\ntượng “vệt” xuất hiện\r\n(chiều dài vết nhuộm không đều), đọc các độ dài lớn nhất và nhỏ\r\nnhất, sau đó lấy trung bình hai số\r\nđọc. Tham khảo hướng dẫn sử dụng\r\ncủa ống về các thông tin đặc biệt trong trường hợp vết nhuộm có\r\nnhiều màu.

CHÚ THÍCH 6: Nếu thang đo hiệu chuẩn không được\r\nin trực tiếp trên ống\r\ndetector thì phải đảm bảo\r\nchắc chắn là các biểu đồ hiệu chuẩn tách riêng là phù hợp đúng với ống đang dùng.

5.9. Nếu số lượng các hành\r\ntrình sử dụng khác với số lượng các hành trình qui định cho thang đo hiệu\r\nchuẩn, thì hiệu\r\nchính số đọc nồng độ hơi nước (WVC) như sau (xem thêm 5.5):

5.10. Ghi lại ngay số đọc,\r\nkèm theo nhiệt độ của khí và áp suất khí quyển. Tuân theo các hiệu chính về nhiệt độ\r\nđược cung cấp trong bản chỉ dẫn của ống. Các hiệu chính áp suất theo độ cao\r\nlà đáng kể đối với các vùng nằm ở vị trí 609,6 m (2000 ft) (so với mặt biển).\r\nHiệu chính về áp suất khí quyển như sau:

CHÚ THÍCH 7: Mặc dù lượng hóa chất chứa\r\ntrong ống detector là rất ít, nhưng khi\r\nthải bỏ các ống này vẫn phải cẩn\r\nthận. Phương pháp\r\nthải bỏ chung là ngâm ống đã mở vào nước\r\ntrước khi bỏ. Nước phải\r\ncó độ pH trung tính trước khi thải bỏ.

6. Đảm bảo chất\r\nlượng

6.1. Các ống detector từ mỗi đợt sản xuất hoặc của một\r\nlô ống phải được thử nghiệm để khẳng định sự phù hợp với độ chính\r\nxác đã công bố, (thông thường\r\nlà ± 25 %).

6.2. Các ống này phải tiếp\r\ntục duy trì sự phù hợp\r\nvới độ chính xác đã công bố cho đến khi hết hạn sử dụng nếu chúng được vận\r\nchuyển và bảo quản tuân theo các hướng dẫn của nhà sản xuất.

7. Độ chụm và độ chệch

Độ chính xác của hệ thống ống\r\ndetector thường là ± 25 % của số đọc. Giá trị này được qui định trên cơ sở kết quả của các\r\nchương trình do Viện\r\nnghiên cứu Quốc gia về Sức khỏe và An toàn Nghề nghiệp (NIOSH) thực hiện trong\r\nviệc chứng nhận hợp chuẩn các ống detector dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm\r\nkhông khí ở mức thấp, phù hợp để kiểm soát mức phơi nhiễm của công nhân. NIOSH\r\nđã tiến hành thử\r\nnghiệm ống tại các mức bằng ½, 1, 2 và 5 lần giá trị ngưỡng giới hạn (TLV), yêu\r\ncầu phải đạt độ chính xác ± 25 % đối với ba mức TVL cao nhất và ± 35 % với mức ½\r\nTLV. (Ví dụ: H₂S\r\ncó TLV bằng 10 ppm đã được thử nghiệm tại các mức bằng 5, 10, 20 và 50 ppm).\r\nKhi chiều dài phần nhuộm màu ngắn hơn thì độ chính xác bị kém đi nên tại mức\r\nthấp dung sai cho phép cao hơn. NIOSH đã ngừng chương trình này năm\r\n1983, và chương trình này được\r\nViện nghiên cứu An toàn Thiết bị (SEI) tiếp nhận năm 1986.