Analizator IPS GA

PRZEZNACZENIE

Analizator IPS w wersji GA jest urządzeniem „on line” służącym do pomiaru pyłu PM 10; PM 2,5 i innych w spalinach. Składa się on z dyfuzora z głowicą pomiarową i elektronicznym blokiem pomiarowym sterowanym przez komputer. Analizator jest opracowany zgodnie z normą EN13284 z zamianą filtracji wewnętrznej na zewnętrzną.

W związku z potrzebą badania emisji z małych silników turbinowych, opracowano wersję pyłomierza IPS GA, która może mierzyć cząstki w sposób optyczny od 0,4 do 300 µm poruszające się z prędkością od 1 do 27 m/s. Metoda optyczna umożliwia pomiar z rozdzielczością 12 bit. Poza tym analizator jest wyposażony w gniazdo filtra ? 50 do równoległych pomiarów grawimetrycznych.
Analizator IPS GA spełnia ściśle, co do sposobu odbierania próbki cząstek i porównawczo dla obliczenia masy, wymagania normy PN-Z- 04030-7 i ISO 9096 dotyczące pomiaru małych stężeń.

Ponadto analizator posiada deklarację zgodności CE. Przy pomocy analizatora można zgodnie z normą EN 481 wyznaczyć rozkład pyłu zawieszonego PM 10, PM 2,5 i inne dowolnie wybrane.
Wszystkie elementy elektroniczne zapewniają działanie od –20 do 80 oC.

Analizator IPS GA umożliwia:

• szybki i wielokrotny pomiar emisji zanieczyszczeń pyłowych;
• pomiar prędkości przepływu spalin w czasie rzeczywistym z wizualizacją na monitorze komputera;
• automatyczny pobór cząstek w sposób izokinetyczny w całym zakresie prędkości;
• pomiar wilgotności i temperatury spalin.

Analizator wyposażony jest w dyfuzor pomiarowy umożliwiający przyłączenie do miniaturowego silnika turbinowego, a elektroniczny układ sterowania umożliwia połączenie z dowolnym komputerem przez USB 2.0.
Wykonawstwo analizatora wzorowane jest na normie ISO – 10012-1 dotyczącej zapewnienia jakości wyposażenia pomiarowego.
Analizator kalibrowany jest cząstkami sferycznymi według standardów i atestów firmy Thermo Fisher Scientific Inc., USA
Standardowo analizator IPS GA powinien mieć corocznie potwierdzaną kalibrację w siedzibie producenta.
Zgodnie z Zarządzeniami Nr 1 i Nr 3 Prezesa Głównego Urzędu Miar z dnia 3 stycznia 1999r analizator IPS GA - nie znajduje się na liście urządzeń podlegających legalizacji i zatwierdzeniu typu. Wszystkie niezbędne świadectwa zapewnia producent.

METODA POMIARU

System IPS (Infrared Particle Sizer) wykorzystuje metodę pomiaru w świetle przechodzącym, polegającą na tym, że strumień promieniowania podczerwonego jest rozpraszany przez przelatujące cząstki w strefie pomiaru. Każdej cząstce przelatującej przez strefę pomiaru odpowiada impuls elektryczny proporcjonalny do średnicy sferycznej cząstki. W przypadku, gdy cząstka nie jest sferyczna amplituda impulsu zależy od sposobu ustawienia się cząstki w strefie pomiaru. W analizatorze IPS GA, mierzona jest projekcja maksymalnego wymiaru, która wynika ze sposobu oddziaływania unoszącego powietrza. Zbiór cząstek jest mierzony na 4096 klas wymiarowych, co daje rozdzielczość około 0,075 mm dla maksymalnego zakresu pomiarowego do 300 mm i około 0,015 mm dla minimalnego zakresu pomiarowego do 60 mm. Po wstępnych obliczeniach zbiór cząstek zostaje zapisany na 4096 i zapamiętany na 256 klas wymiarowych, które są dostępne dla użytkownika.

SPOSÓB POMIARU

System pomiarowy przedstawiony na Rys. 1, składa się z dyfuzora (1) zawieszonego na trójkołowym wózku (2), głowicy pomiarowej (4) i elektronicznego bloku pomiarowego (6) sterowanego za pomocą komputera (8). Dyfuzor (1) od miejsca sterowania pomiarem może być odsunięty na długość kabla (5) to jest do 20 m. Pomiędzy elektronicznym blokiem pomiarowym (6), a komputerem (8) znajduje się kabel USB 2.0 (7). Głowica (4) jest przymocowana do dyfuzora (1) za pomocą złącza (3). Z dyfuzora (1) wyprowadzone są przewody impulsowe (9) i (10), które doprowadzone są do głowicy (4).
W głowicy (4) gdzie dla izokinetycznego wpływu spalin przez dyszę wlotową (12) mierzy się prędkość spalin za pomocą zwężki dyfuzora (13) przedstawionej na rysunku 1. Wlotowa prędkość izokinetyczna w dyszy (12) jest określona z równania ciągłości po pomiarze wydatku na zwężce pomiarowej (16) (fig 2.) i porównana z pomiarem według zwężki dyfuzora (13). Cząstki przechodzące wraz ze spalinami przez dyszę wlotowa (12), zwężkę pomiarową (16) mogą być osadzone na filtrze (11) (fig. 2)
W głowicy (4) oprócz czujnika cząstek znajdują się 3 czujniki ciśnienia, czujniki wilgotności i temperatury oraz układy elektroniczne. Na czole złącza montażowego (2) zamieszczona jest termopara do pomiaru temperatury spalin. Filtr (11) jest łatwo dostępny po odkręceniu jednej nakrętki. Dla uzyskania odpowiedniej koncentracji w czujniku cząstek oraz ochrony optyki dopuszcza się do mierzonego strumienia gazu czyste powietrze przychodzące z zewnątrz dyfuzora 1. Obieg gazu w analizatorze wymusza sprężarka (25) przymocowana do głowicy (4) za filtrem pomiarowym (11). Głowicę (4), w łatwy sposób, można oddzielić od dyfuzora (1) odkręcając nakrętkę złącza montażowego (3) i rozłączając węże (9) i (10).

Rys. 1. System pomiarowy IPS GA

Rys. 2. Głowica pomiarowa IPS GA

OPIS PRZEPŁYWU GAZU

Podczas pomiaru cząstek mierzony jest przepływ, temperatura i wilgotność gazu wewnątrz układu aspiracyjnego oraz prędkość gazu i temperatura w dyfuzorze. Zasysanie jest izokinetyczne. Po zakończeniu pomiaru przelicza się ilość, powierzchnię i objętość cząstek na 1 m3 spalin.

IPS GA składa się z czujnika pomiarowego, z którym zintegrowany jest elektroniczny układ regulacji dla utrzymania warunku izokinetycznego wlotu spalin do analizatora.

Izokinetyczny wpływ spalin do głowicy utrzymywany jest za pomocą sterowanej elektronicznie sprężarki. W przypadku, gdy w spalinach występuje zbyt wielka koncentracja cząstek, układ automatycznie zaczyna sygnalizować poziom nadmiernej koncentracji cząstek w przestrzeni pomiarowej. Wówczas należy dobrać inną dyszę wlotową lub zwiększyć średnicę kryzy czystego powietrza, która powoduje dekoncentrację cząstek w przestrzeni pomiarowej. Wydatek jest mierzony 23 razy na sekundę z dokładnością 0,4 %. Do obliczenia wartości wydatku uwzględnia się wpływ temperatury i wilgotności przyrządu. Objętość wyliczona jest z sumy chwilowych wydatków. Zmiany wydatku nie wpływają na dokładność pomiaru zassanej objętości. Automatyczna regulacja wydatku gazu przy nadmiernej koncentracji cząstek zabezpiecza czujnik cząstek przed zabrudzeniem.

Przyrząd służy do pomiaru zawartości PM – 10 zgodnie ze standardami europejskimi i polskimi, a ponadto może określać rozkład charakterystycznych właściwości zbioru cząstek takich jak powierzchnia lub objętość, która przy jednakowym ciężarze właściwym jest jednocześnie rozkładem masy. Rozkład ten zależy od sposobu kalibracji przyrządu i kształtu cząstek. Jeśli cząstka ma kształt sferyczny, to jej masa jest jednoznacznie oznaczona matematycznie. IPS może być również kalibrowany dla cząstek o dowolnym kształcie według analizy sitowej. Wówczas wyniki pomiarów będą się różniły od obliczeń według kalibracji sferycznej. Ze względu na zbiór cząstek mierzonych jednakowo podczas każdego pomiaru próbki, rozkład wielkości cząstek zapamiętany w 256 klasach wymiarowych jest jednoznaczny, niezależnie od sposobu obliczeń.

Dodatkowo przyrząd sygnalizuje przekroczenie wilgotności względnej ponad 95% i określa osiągnięcie ‘punktu rosy’.

Przepływ przez układ IPS GA opisany będzie równaniami gazu doskonałego bez uwzględnienia strat aerodynamicznych. Ze względu na małe wymiary nie uwzględnia się zmian energii potencjalnej. Schemat układu przepływowego przestawiony jest na 2.

W początkowym przekroju D2 znajduje się wlot przez szczelinę pomiędzy początkowym otworem dyfuzora. D2 = 115, a średnicą dyszy wylotowej silnika D1=75. Na zewnątrz układu w przekroju 2 panuje ciśnienie atmosferyczne i prędkość wpływu powietrza V2 o gęstości ?2.

Dyfuzor, który wchodzi w skład IPS GA ma na wlocie otwór o średnicy 115 mm i następnie zwiększa swoją średnicę pod całkowitym, kątem 13o do wymiaru 628 mm. Na końcu dyfuzora znajduje się zwężka o średnicy wewnętrznej 220 mm.

DOKUMENTY

Więcej informacji >