Lưu lượng khí thải pha loãng tổng

Khi dùng hệ thống pha loãng toàn lưu lượng, lưu lượng tổng của khí thải (q_mdew) phải được đo với PDP hoặc CFV (xem 17.2.2). Độ chính xác phải phù hợp với 9.2.

Sự hiệu chuẩn các dụng cụ đo phải tuân theo các yêu cầu của các tiêu chuẩn quốc gia (quốc tế) và các yêu cầu của Bảng 2 và Bảng 3.

CHÚ THÍCH: Các yêu cầu hiệu chuẩn đối với các bộ phân tích được trình bày trong 8.5.

Các thiết bị đo phải do nhà sản xuất thiết bị đo hiệu chuẩn theo yêu cầu của quy trình kiểm tra nội bộ hoặc theo yêu cầu của TCVN 9000 (ISO 9000). Sai lệch cho trong các Bảng 2 và Bảng 3 được tham khảo từ giá trị thu được cuối cùng, bao gồm cả hệ thống thu nhận dữ liệu.

Máy phân tích phải có phạm vi đo thích hợp với độ chính xác yêu cầu để đo nồng độ của các thành phần khí thải (7.5.1.2). Các máy phân tích được hoạt động sao cho nồng độ được đo ở trong khoảng từ 15 % đến 100 % của toàn thang đo.

Nếu giá trị của toàn thang đo là 155 ppm (hoặc ppmC) hoặc nhỏ hơn, hoặc nếu sử dụng các hệ thống chỉ thị kết quả (máy vi tính, các bộ ghi chép số liệu tự động) có đủ độ chính xác và độ phân giải dưới 15 % của thang đo, thì cho phép đo các nồng độ dưới 15 % của thang đo. Trong trường hợp này cần có sự hiệu chuẩn bổ sung để đảm bảo độ chính xác của đường cong hiệu chuẩn.

Tính tương thích điện từ (EMC) của thiết bị phải ở mức có thể giảm tối đa các sai số phụ.

Máy phân tích không được sai lệch so với điểm hiệu chuẩn trên ± 2 % của giá trị đọc trên toàn bộ thang đo (trừ giá trị 0) hoặc ± 0,3 % của giá trị thang đo, lấy trị nào lớn hơn. Sự chính xác được xác định theo các yêu cầu hiệu chuẩn nằm trong 8.5.5.

CHÚ THÍCH: Theo mục đích của tiêu chuẩn này, sự chính xác được định nghĩa là sai lệch của giá trị đọc của máy phân tích với các giá trị hiệu chuẩn khi sử dụng khí hiệu chuẩn (= giá trị thực).

7.5.1.3. Độ lặp lại

Độ lặp lại được xác định là 2,5 lần sai lệch chuẩn của 10 giá trị độ nhạy lặp lại cho một hiệu chuẩn hoặc khí span không được lớn hơn ± 1 % giá trị thang đo nồng độ đối với từng phạm vi đo trên 100 ppm (hoặc ppmC) được sử dụng hoặc ± 2 % cho từng phạm vi đo dưới 100 ppm (hoặc ppmC) được sử dụng.

Độ nhạy đỉnh tới đỉnh của máy phân tích cho các khí chuẩn zero (zero gas) và khí hiệu chuẩn Span trong khoảng thời gian 10 s bất kỳ không được vượt quá 2 % giá trị toàn thang đo trên tất cả các phạm vi được sử dụng.

Độ nhạy điểm không (zero) được xác định là độ nhạy trung bình, bao gồm độ nhiễu cho khí zero trong khoảng thời gian 30 s. Sự trôi của độ nhạy điểm không (zero) trong khoảng thời gian 1h phải nhỏ hơn 2 % của giá trị toàn thang đo đối với phạm vi đo nhỏ nhất được dùng.

Độ nhạy span được xác định là độ nhạy trung bình, bao gồm cả độ nhiễu cho khí hiệu chuẩn trong khoảng thời gian 30 s. Sự trôi của độ nhạy span trong khoảng thời gian 1 h phải nhỏ hơn 2 % giá trị toàn thang đo đối với phạm vi đo nhỏ nhất được dùng.

Khí thải có thể được đo ở thể khô hoặc ướt. Một thiết bị làm khô khí nếu được sử dụng phải có ảnh hưởng ít nhất đến thành phần của khí. Thiết bị sấy hóa học không phải là phương pháp được chấp nhận để tách nước khỏi mẫu thử.

7.5.3.2 đến 7.5.3.12 quy định các nguyên lý đo được sử dụng. Sự mô tả chi tiết các hệ thống đo được nêu trong Điều 16. Các khí cần đo phải được phân tích khi dùng các dụng cụ cho dưới đây. Đối với các máy phân tích phi tuyến cho phép dùng các mạch tuyến tính.

Máy phân tích cacbon monoxit phải là loại hấp thụ hồng ngoại không khuếch tán xạ (NDIR).

Máy phân tích cacbon đioxit phải là loại hấp thụ hồng ngoại không khuếch tán xạ (NDIR).

Máy phân tích oxy phải là máy dò thuận từ (PMD), cảm biến zirconi đioxit (ZRDO) hoặc cảm biến điện hóa (ECS).

Không nên dùng cảm biến zirconi đioxit khi các nồng độ HC và CO cao như các động cơ đốt cháy cưỡng bức, hỗn hợp nhạt.

Các cảm biến điện hóa phải bù trừ cho sự ảnh hưởng của CO₂ và NOx.

Máy phân tích Hyđro cacbon phải là loại máy đo ion hóa ngọn lửa nung nóng (HFID) có đầu đo, van, đường ống … được nung nóng để duy trì nhiệt độ của khí 463 K ± 10 K (190 ^oC ± 10 ^oC). Đối với các động cơ chạy bằng nhiên liệu metanol, áp dụng các yêu cầu về nhiệt độ trong 7.5.3.12.3. Ngoài ra, đối với động cơ chạy bằng nhiên liệu khí và đối với thử nghiệm pha loãng của động cơ đốt cháy cưỡng bức, máy phân tích hydro cacbon có thể là loại máy đo kiểu ion hóa ngọn lửa không nung nóng.

Tùy thuộc vào nồng độ metan (CH₄), phương pháp này thích hợp cho các nhiên liệu khí hơn là các nhiên liệu lỏng.

Hydro cacbon không có metan phải được xác định bằng cách trừ đi khí metan được phân tích với một sắc ký khí (GC) được thử ở 432 K (150 ^oC) khỏi các hydro cacbon được đo theo 7.5.3.5.

Việc xác định phần không metan phải được thực hiện với một dao cắt không có metan (NMC) nung nóng cùng với máy đo kiểu ion hóa ngọn lửa FID như trong 7.5.3.5 bằng cách trừ đi thành phần metan khỏi thành phần hydro cacbon.

Máy phân tích nitơ oxit phải là máy đo quang hóa (CLD) hoặc máy đo kiểu quang hóa nung nóng (HCLD) với một bộ chuyển đổi NO₂/NO nếu được đo trên nền khô. Nếu được đo trên nền ẩm ướt, phải dùng máy HCLD với bộ chuyển đổi được duy trì trên 328 K (55 ^oC) miễn là việc kiểm tra nước dập tắt được đáp ứng. Cả CLD và HCLD đều có đường lấy mẫu về bộ chuyển đổi đối với phép đo khô và về máy phân tích đối với phép đo ướt được duy trì ở nhiệt độ thành từ 328 K đến 473 K (55 ^oC đến 200 ^oC).

Chất phát thải SO₂ phải được tính toán từ hàm lượng lưu huỳnh của nhiên liệu được sử dụng bởi vì kinh nghiệm cho thấy việc sử dụng phương pháp đo trực tiếp đối với SO₂ không cho kết quả chính xác hơn.

Amoniac phải được xác định với một máy đo quang hóa (CLD) như đã quy định trong 7.5.3.7 bằng cách sử dụng hai bộ chuyển đổi khác nhau. Đối với lượng NO_x và NH₃ tổng, phải sử dụng bộ chuyển đổi nhiệt độ cao 973 K (700 ^oC).

Riêng với NO_x phải sử dụng bộ chuyển đổi nhiệt độ thấp 573 K (300 ^oC). Hiệu của các số đo này là nồng độ amoniac. Phương pháp này có thời gian đáp ứng dài (xấp xỉ 10 phút). Cũng có thể sử dụng máy phân tích hồng ngoại biến đổi Fourier (FITR) hoặc máy cộng hưởng tia cực tím không hấp thụ (NDUVR) theo hướng dẫn của nhà cung cấp thiết bị đo. Vì công nghệ đo chưa được chứng minh đầy đủ đối với các phép đo khí thải nên cần có sự thỏa thuận của các bên có liên quan. Thời gian đáp ứng của phương pháp này được xem là ngắn hơn so với phương pháp bộ chuyển đổi kép.

7.5.3.10. Phân tích đinitơ oxit (N₂O)

Có thể sử dụng máy đo FTIR hoặc NDIR (máy đo hồng ngoại không hấp thụ) theo hướng dẫn của nhà cung cấp thiết bị đo. Vì công nghệ đo chưa được chứng minh đầy đủ đối với các phép đo khí thải nên cần có sự thỏa thuận của các bên có liên quan.

Focmanđehit phải được xác định bằng cách đưa một mẫu thử khí thải, thường là khí thải pha loãng đi qua một bộ lọc va chạm có chứa dung dịch axetonitrin (ACN) của thuốc thử đinitrophenyl hyđrazin (DNPH) hoặc qua một hộp được phủ silic oxit với 2,4 DNPH. Mẫu thử tương tự được gom phải được phân tích bằng sắc ký chất lỏng áp suất cao (HPLC) khi sử dụng phương pháp dò UV (tia cực tím) ở 365 nm.

Tùy chọn, có thể sử dụng một máy phân tích FTIR theo hướng dẫn của nhà cung cấp thiết bị đo.

7.5.3.12. Phân tích metanol (CH₃OH)

7.5.3.12.1. Yêu cầu chung

Có thể sử dụng một máy phân tích FTIR theo hướng dẫn của nhà cung cấp thiết bị đo. Vì công nghệ đo chưa được chứng minh đầy đủ đối với các phép đo khí thải nên cần có sự thỏa thuận trước của các bên có liên quan.

Metanol phải được xác định bằng cách đưa một mẫu thử khí thải đi qua một bộ lọc va chạm có chứa nước được khử ion hóa. Mẫu thử phải được phân tích bằng một sắc ký khí (GC) với máy đo ion hóa ngọn lửa (FID).

Máy đo ion hóa ngọn lửa nung nóng (HFID) hiệu chuẩn với propan phải được vận hành ở 385 K ± 10 K) (112 ^oC ± 10 ^oC). Hệ số đáp ứng metanol phải được xác định ở một vài nồng độ trong phạm vi các nồng độ trong mẫu thử theo 8.8.5.

Thiết bị đo tỷ số không khí - nhiên liệu được dùng để xác định lưu lượng khí thải như đã chỉ ra trong 7.3.6 phải là cảm biến tỷ số không khí - nhiên liệu kiểu dải rộng hoặc cảm biến lambda loại ziriconi.

Cảm biến phải được lắp đặt trực tiếp vào đường thải nơi nhiệt độ khí xả đủ cao nhằm hạn chế ngưng tụ nước.

Độ chính xác của cảm biến kết hợp với hệ thống điện tử phải đảm bảo như sau:

± 3 % của giá trị đọc khi  < 2

± 5 % của giá trị đọc khi 2 ≤  < 5

± 10 % của giá trị đọc khi 5 ≤ .

Để đạt được độ chính xác quy định trên, cảm biến phải được hiệu chuẩn theo quy định của nhà sản xuất.

Các đầu dò lấy mẫu các chất khí thải phải được lắp ở đầu dòng cách cửa ra của hệ thống khí thải tối thiểu là 0,5 m hoặc 3 lần đường kính ống xả - lấy trị số lớn hơn, nhưng đủ gần động cơ để bảo đảm nhiệt độ khí thải ít nhất là 343 K (70 ^oC) tại đầu dò lấy mẫu.

Trong trường hợp động cơ có nhiều xi lanh với một ống xả phân nhánh, cửa vào của đầu dò phải được bố trí đủ xa ở phía cuối dòng để đảm bảo cho mẫu thử đại diện cho các phát thải trung bình từ tất cả các xilanh. Trong các động cơ nhiều xilanh có các nhóm ống xả khác nhau, như động cơ có các xi lanh được bố trí theo hình chữ V, cho phép thu một mẫu thử từ mỗi nhóm ống xả và tính toán sự phát thải trung bình. Có thể dùng các phương pháp khác tương quan với các phương pháp trên. Để tính toán phát thải phải sử dụng lưu lượng khối lượng tổng của khí thải.

Nếu thành phần của khí thải bị ảnh hưởng của hệ thống xử lý khí thải thì mẫu thử khí thải phải được lấy ở phía cuối dòng của thiết bị này.

Đối với các động cơ đốt cháy cưỡng bức, đầu dò lấy mẫu khí thải nên ở phía áp suất cao của bộ tiêu âm (giảm thanh) nhưng càng xa cửa xả tới mức có thể càng tốt. Để đảm bảo sự hòa trộn hoàn toàn của khí thải động cơ trước khi lấy mẫu thử, có thể lắp tùy ý một buồng trộn giữa cửa ra của bộ tiêu âm và đầu dò lấy mẫu. Thể tích bên trong của buồng trộn không được nhỏ hơn 10 lần dung tích làm việc của xilanh động cơ thử và các kích thước chiều cao, chiều rộng và chiều sâu của buồng trộn gần bằng nhau. Kích thước của buồng trộn nên giữ ở mức nhỏ nhất cho phép và được lắp càng gần với động cơ tới mức có thể càng tốt. Đường ống xả rời khỏi buồng trộn nên kéo dài cách vị trí đầu dò lấy mẫu tối thiểu là 610 mm và đủ kích thước để giảm áp suất ngược tới mức nhỏ nhất. Nhiệt độ bề mặt bên trong của buồng trộn phải được duy trì trên điểm sương của các khí thải và nhiệt độ nhỏ nhất nên là 65 ^oC.

Đối với các động cơ tàu thủy, đầu dò lấy mẫu thử phải được bố trí để tránh được sự xâm nhập của nước được phun vào hệ thống xả nhằm mục đích làm mát, điều chỉnh hoặc giảm tiếng ồn.

Khi dùng hệ thống pha loãng toàn đòng để xác định lượng hạt, cũng có thể xác định được các chất phát thải khí trong khí thải pha loãng. Các đầu dò lấy mẫu thử phải đặt gần với đầu dò lấy mẫu hạt trong ống pha loãng (xem 17.2.2, Hình 19, DT và PSP).

Đối với động cơ cháy do nén, phải đo HC và NOx bằng cách lấy mẫu trực tiếp từ ống pha loãng. Có thể tùy ý xác định CO và CO₂ bằng cách lấy mẫu trực tiếp hoặc lấy mẫu vào một túi và sau đó đo nồng độ trong túi lấy mẫu.

Đối với động cơ đốt cháy cưỡng bức và các động cơ dùng nhiên liệu khí, tất cả các thành phần có thể được đo trực tiếp từ ống pha loãng, hoặc bằng cách lấy mẫu vào túi và sau đó đo nồng độ trong túi lấy mẫu.

7.6. Xác định hạt

7.6.1. Yêu cầu chung

Việc xác định hạt cần đến một hệ thống pha loãng. Có thể thực hiện pha loãng bằng một hệ thống pha loãng một phần lưu lượng hoặc một hệ thống pha loãng toàn lưu lượng. Dung lượng của hệ thống pha loãng phải đủ lớn để loại trừ hoàn toàn hiện tượng đọng nước trong các hệ thống pha loãng và lấy mẫu thử, và duy trì nhiệt độ của khí thải pha loãng ở nhiệt độ nằm trong khoảng từ 315 K (42 ^oC) đến 325 K (52 ^oC) ở ngay đầu dòng của bộ lọc. Cho phép tách ẩm khỏi không khí pha loãng trước khi đi vào hệ thống pha loãng và đặc biệt là sự tách ẩm này rất có ích nếu không khí pha loãng có độ ẩm cao. Nhiệt độ của không khí pha loãng phải lớn hơn 288 K (15 ^oC) ở gần cửa vào của ống pha loãng.

Các hệ thống đang tồn tại được xây dựng theo ISO 8178-1:1996 không phải tuân theo các yêu cầu về nhiệt độ tấm lọc nêu trên.

Đối với hệ thống pha loãng một phần lưu lượng, đầu dò lấy mẫu thử hạt phải được lắp gần và ở phía trước của đầu lấy mẫu khí như đã chỉ ra trong 7.5.4 và phù hợp với 17.2.1, các Hình 10 đến 18, EP và SP.

Hệ thống lấy mẫu một phần lưu lượng phải được thiết kế để chia tách một phần mẫu khí thải chưa pha loãng từ dòng khí thải động cơ dẫn không khí pha loãng vào hòa trộn với mẫu này và cuối cùng đo hàm lượng hạt trong mẫu đã pha loãng. Từ đó cho thấy rằng điều quan trọng là tỷ số pha loãng phải chính xác. Có thể áp dụng phương pháp lấy mẫu khác nhau và phương pháp được dùng đòi hỏi sử dụng phần cứng và quy trình (xem 17.2.1).

Để xác định khối lượng của hạt đòi hỏi phải có một hệ thống lấy mẫu hạt, các bộ lọc lấy mẫu hạt, một cân tiểu ly và một buồng cân điều chỉnh được nhiệt độ và độ ẩm. Để lấy mẫu thử hạt, có thể áp dụng hai phương pháp sau đây:

Phương pháp lọc nhiều cấp với một cặp bộ lọc (xem 7.6.2.3) được dùng cho mỗi chế độ trong chu trình thử. Phương pháp này cho phép quy trình lấy mẫu dễ dàng hơn nhưng phải dùng nhiều bộ lọc hơn.

Phương pháp lọc đơn sử dụng một cặp bộ lọc (xem 7.6.2.3) cho tất cả các chế độ của chu trình thử. Cần quan tâm đến thời gian lấy mẫu và lưu lượng trong pha lấy mẫu thử. Tuy nhiên chỉ cần một cặp bộ lọc cho chu trình thử.

Cần sử dụng các bộ lọc sợi thủy tinh phủ floruacacbon hoặc các bộ lọc màng floruacacbon. Tất cả các kiểu bộ lọc phải có hiệu suất thu gom 0,3 m DOP (đioctyl phthalat) tối thiểu là 95 % ở tốc độ bề mặt của khí trong khoảng 35 cm/s và ít nhất là 99 % ở 100 cm/s. Khi thực hiện các phép thử tương quan giữa các phòng thí nghiệm hoặc giữa một cơ sở chế tạo với phòng công nhận, các bộ lọc phải có chất lượng giống nhau.

Các bộ lọc hạt phải có đường kính nhỏ nhất 47 mm (đường kính nhuộm màu 37 mm). Có thể dùng các bộ lọc có đường kính lớn hơn (xem 7.6.2.5).

Khí thải pha loãng được lấy mẫu trong quá trình thử bằng một lọc nếu hiệu suất thu gom là > 99 % (xem 7.6.2.1) hoặc bằng một cặp các bộ lọc được đặt theo dãy nối tiếp nhau (một bộ lọc sơ cấp và một bộ lọc lần cuối) nếu hiệu suất thu gom nằm trong khoảng 95 % và 99 %. Bộ lọc lần cuối phải được bố trí không lớn hơn 100 mm ở phía cuối dòng so với bộ lọc sơ cấp và không được tiếp xúc với bộ lọc sơ cấp. Các bộ lọc được cân riêng hoặc cân theo cặp với các bộ lọc được đặt các mặt nhuộm màu đối tiếp nhau.

Tốc độ bề mặt của khí đi qua bộ lọc phải đạt được từ 35 cm/s đến 100 cm/s. Độ giảm áp suất tăng lên từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc phép thử không được lớn hơn 25 kPa.

Lượng chất tải cho bộ lọc phải là 0,338 g/mm² diện tích nhuộm màu đối với phương pháp lọc đơn. Mức chất tải thấp nhất yêu cầu phải là 0,065 g/mm² diện tích lọc. Đối với các cỡ kích thước bộ lọc thông dụng nhất, các giá trị được cho trong Bảng 4.

Đối với phương pháp lọc đa cấp, sự chất tải đối với tổng của tất cả các lọc là tích số của giá trị gần đúng ở trên và căn bậc hai của tổng số các chế độ của chu trình thử.

Bảng 4 - Lượng chất tải tối thiểu cho bộ lọc

Đường kính bộ lọc mm	Lượng chất tải nên dùng Mg	Lượng chất tải tối thiểu mg
47	0,6	0,11
70	1,3	0,25
90	2,1	0,41
110	3,2	0,62

7.6.3. Đặc tính kỹ thuật của buồng cân và cân phân tích

7.6.3.1. Điều kiện của buồng cân

Nhiệt độ của buồng (hoặc phòng) trong đó tiến hành kiểm tra và cân các bộ lọc hạt phải được duy trì ở 295 K ± 3 K (22 ^oC ± 3 ^oC) trong quá trình kiểm tra và cân tất cả các bộ lọc. Độ ẩm phải được duy trì ở điểm sương 282,5 K ± 3 K (9,5 ^oC ± 3 ^oC) và độ ẩm tương đối 45 % ± 8 %.

Môi trường buồng (phòng) cân không được có các chất gây ô nhiễm môi trường (như bụi bẩn) có thể đọng lại trên các bộ lọc trong quá trình làm ổn định các bộ lọc. Cho phép có các nhiễu đối với đặc tính kỹ thuật của buồng cân như đã nêu trong 7.6.3.1, nếu thời gian xuất hiện các nhiễu không vượt quá 30 phút. Buồng cân cần đáp ứng các đặc tính kỹ thuật yêu cầu trước khi có người vào buồng cân. Tối thiểu phải cân hai bộ lọc chuẩn không sử dụng hoặc các cặp bộ lọc chuẩn trong 4 h lấy mẫu (nhưng nên cân cùng một lúc) của việc cân bộ lọc (cặp bộ lọc). Các bộ lọc chuẩn phải có cùng kích thước và vật liệu như các bộ lọc lấy mẫu.

Nếu khối lượng trung bình của các bộ lọc chuẩn (các cặp bộ lọc chuẩn) thay đổi giữa các lần cân bộ lọc lấy mẫu lớn hơn 10 g + 5 % trọng lượng của lọc hạt của thử nghiệm thực tế với giới hạn trên tuyệt đối là 40 g thì tất cả các lọc phải loại bỏ và thử nghiệm khí thải phải được lặp lại. Ngoài ra, chu trình thử có thể được lặp lại với lọc tương tự để nhận được lượng bụi lớn hơn với dung sai lọc chuẩn cao hơn tương ứng.

Nếu các tiêu chuẩn ổn định buồng cân đã nêu trong 7.6.3.1 không được đáp ứng, nhưng các lần cân bộ lọc chuẩn (hoặc cặp bộ lọc) vẫn đáp ứng các tiêu chuẩn trên thì cơ sở chế tạo động cơ có quyền lựa chọn sự chấp nhận các khối lượng bộ lọc lấy mẫu hoặc, nếu không, loại bỏ các phép thử, giữ cố định hệ thống kiểm soát buồng cân và tiến hành lại phép thử.