固定污染源烟气流速在线监测超声波法

ICS点击此处添加中国标准文献分类号DB37山东省地方标准DB37/TXXXX—XXXX固定污染源烟气流速在线监测超声波法Stationarysoureeemissions-Methodforvelocitycontinuousmonitoring-Ultrasonicmethod（征求意见稿）XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施山东省质量技术监督局发布DB37/TXXXX—XXXXI前言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由山东省环境保护厅提出。本标准由山东省环保标准化技术委员会归口。本标准起草单位：济南市环境保护监测中心站。本标准主要起草人：张战朝、赵娇娇、闫学军、付军华。DB37/TXXXX—XXXX1固定污染源烟气流速在线监测超声波法1范围本标准规定了使用超声波法对固定污染源烟气流速在线监测的方法。本标准适用于低于40m/s的固定污染源烟气流速在线连续监测。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T16157固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法HJ/T75固定污染源烟气排放连续监测技术规范（试行）HJ/T76固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法（试行）HJ/T373固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范（试行）HJ/T397固定源废气监测技术规范JJG1030超声流量计检定规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1超声气体流量计ultrasonicflowmeter利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的仪器。3.2超声换能器ultrasonictransducer在电信号作用下产生声波输出，并将声波信号转换为电信号的器件。3.3传播时间差法transit-timedifferencemethod在流动气体中的相同行程内，用顺流和逆流传播的两个超声波引起的传播时间差来确定沿声道的气体平均流速的测量方法。3.4声道acousticpath在一对发射和接收超声换能器间的超声信号的实际路径。3.5声道长度pathlength一对超声换能器断面之间的直线长度。3.6声道角angleofinclinationDB37/TXXXX—XXXX2超声波脉冲方向或声道方向与气流方向的夹角。3.7测量平面samplingplane声道正交于烟道或烟囱中心线的平面。3.8分界流量transitionflowrate在最大流量和最小流量间的流量值，将流量范围分割成允许误差不同的两个区，即“高区”和“低区”。3.9速度采样间隔velocitysamplinginterval一对超声换能器或声道进行相邻两次气体流速测量的时间间隔。3.10声速偏差speedofsounddeviation流量计测量得到的气体中的平均声速与理论声速间的最大相对偏差。4方法原理声波在流体中传播因流体流动方向不同而传播速度不同,测量超声波在流体中逆流传播时间逆流传播时间,从而计算流体流动的速度和流量。5试验设备5.1超声波气体流量计5.1.1组成超声波气体流量计由超声换能器及其安装部件、信号处理单元组成。5.1.2超声换能器5.1.2.1超声换能器应设置带压拆装超声换能器的阀。5.1.2.2更换、拆卸或重装超声换能器时，应不改变流量计的测量性能。5.1.3信号处理单元5.1.3.1信号处理单元包括电子组件和微处理器系统。5.1.3.2应具有超声流量计自诊断系统，反馈流量计的工作状态。5.1.3.3更换整个信号处理单元或更换任何现场替换模块时，应不改变流量计的测量性能。5.2环境要求5.2.1流量计的工作介质温度最高450℃，测量环境温度为-20～+55℃。5.2.2应根据安装点具体的环境及工作条件，对流量计组件采取必要的隔热、防冻等防护措施。对于暴露在野外的流量计还应该采取遮雨、防晒措施。5.3性能要求进行实流校准系数调整之前，流量计应满足以下性能要求：DB37/TXXXX—XXXX3a)应规定超声波气体流量计的流量界限值，最小流量qmin、分界流量qt和最大流量qmax。并满足以下要求：1)重复性：0.2%，qt≦q≦qmax；0.4%，qmin≦qqt；2)分辨率：0.001m/s；3)速度采样间隔：≦1s；4)声速偏差：±0.2%；5)各声道间的最大声速差：0.5m/s。b)流量计的测量范围为0.2～15.0m，可测量烟道内径范围为0.14～13.0m。c)满足山东省动态管控技术要求。5.4安装要求及方法5.4.1安装要求5.4.1.1应尽可能避开振动环境，特别要避开可引起信号处理单元、超声换能器等部件发生共振的环境。5.4.1.2应尽量防止声学噪声对测量性能产生的不利影响，安装时应采取必要的措施消除环境声学噪声的干扰。5.4.1.3流量计相关导线安装时应尽量避开可能存在强烈电磁或电子干扰的环境，否则就要对流量计进行必要的保护。5.4.1.4流量计信号电缆应避免与电源电缆平行敷设，同时要使用屏蔽信号电缆。5.4.1.5设置具有足够面积的监测平台，应易于人员到达，且安全、方便操作。5.4.1.6采样孔应符合以下要求：a)应与测量平面在同一位置，或尽量靠近测量平面；b)采样孔应距采样平台面约1.2m～1.3m的距离；c)当流量计安装在矩形烟道时，若烟道截面的高度大于4m，则不宜在烟道顶层开设参比方法采样孔；d)若烟道截面的宽度大于4m，则应在烟道两侧开设参比方法采样孔。5.4.2安装方法5.4.2.1流量计5.4.2.1.1流量计应在烟囱或烟道上对穿安装，声道应正交于烟囱或烟道的中心线，正交角度在30～60°之间。5.4.2.1.2测定位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位，应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍烟道直径，以及距上述部件上游方向不小于2倍烟道直径处。5.4.2.1.3当安装位置不能满足上述要求时，应尽可能选择在气流稳定的断面，但安装位置前直管段的长度必须大于安装位置后直管段的长度。5.4.2.2监测平台及爬梯5.4.2.2.1为保障监测人员安全及方便操作，保障监测工作顺利进行，涉及高处作业的采样孔或采样位置应配套建设采样平台；5.4.2.2.2平台面积应不小于1.5m2，并设有高1.1m以上的护栏，采样孔距平台面约为1.2m～1.3m。采样平台应在监测点的正下方，平台地板采用不小于4mm厚的花纹钢或经防滑处理的钢板铺装，均DB37/TXXXX—XXXX4匀分布活载荷应不小于3kN/m2，安装不低于100mm的踢脚板，防护栏杆应能承受水平方向和垂直向下方向不小于890N集中载荷和不小于700N/m均布载荷，防护栏杆结构要求及扶手、中间栏杆、立柱、踢脚板等材料的要求参照GB4053—2009；5.4.2.2.3若采样位置或断面有多个采样孔，应适当延长采样平台的长度，每增加一个采样孔，至少延长1m。采样平台的宽度（平台外侧到烟道壁或排气筒外壁的距离）应至少为直径或当量直径的1/4，确保监测人员有足够的工作面积；5.4.2.2.4采样平台应设置永久性220V低压配电箱，内设漏电保护器，至少具备2个16A插座和2个10A插座，为监测设备提供电力。5.4.2.2.5当采样平台距地面高度不超过2m时，可使用固定式钢直梯到达采样平台，固定式钢直梯建设应符合GB4053－2009的要求；5.4.2.2.6当采样平台距地面高度超过2m时，因携带监测设备需要，应设计并建设安全、方便地抵达采样平台的方式，基准面与采样平台之间必须建设固定式钢制斜梯、Z字梯或旋转梯。爬梯与水平面的倾角不大于45°，爬梯防护护栏高度不低于1.2m，爬梯无障碍宽度不小于750mm，其他建设参数参照GB4053－2009。6结果计算6.1烟气流速和流量6.1.1按公示1、公示2计算：cosmfdVCLt..................................(1)cosmfuVCLt..................................(2)式中：td——超声波在流体中顺流传播的时间，s；tu——超声波在流体中逆流传播的时间，s；L——声道长度，m；Cf——声波在流体中传播的速度，m/s；Vm——流体的轴向平均速度，m/s；Φ——烟气流动方向与声道的夹角。6.1.2利用以上公示得出流体流速表达式：)11(cos2vudmttL6.1.3则实际工况下的湿烟气流量按下式计算：Qs=3600×S×VmQs——实际工况下湿烟气流量，m3/h；S——测量平面的横截面积，m2。6.2速度场系数DB37/TXXXX—XXXX5由参比方法测定断面烟气平均流速和同时间区间流速连续测量系统测定断面某一固定点或测定线上的烟气平均流速，按下式确定速度场系数：pVVFFKspsvKv——速度场系数；Fs——参比方法测定断面面积，m2；Fp——固定点或测定线所在测定断面的面积，m2；sV——参比方法测定断面的平均流速，m/s；pV——流速连续测量系统在固定点或测定线所在断面的测定流速，m/s。6.3速度场系数精密度每天至少获得3个有效速度场系数，计算速度场系数日平均值。但应报告所有数据，包括舍去的数据。直说连续获得3d的平均值，按下式计算速度场系数精密度：%100vKSCV1)(n1nKKSivviCV——速度场系数精密度（相对标准偏差），%；S——速度场系数的标准偏差；vK——速度场系数日平均值的平均值；viK——速度场系数日平均值；n——日平均速度场系数的个数。6.4速度相对误差相对误差=（CEMS流速－参比流速）/参比流速×100%CEMS流速—流速连续测量系统测定流速，m/s。6.5相对标准偏差DB37/TXXXX—XXXX6标准偏差1)(12nxxSnii相对标准偏差RSD=相对偏差S/计算结果的算术平均值×100%7精密度与准确度7.1方法的精密度与准确度应符合HJ/T76-2007中流速连续测量系统的要求。7.2复检期间，当流速＞10m/s时，速度相对误差≤±10%，当流速≤10m/s时，速度相对误差≤±12%。8质量保证和质量控制8.1在无流动介质的情况下，检查流量计的读数是否为零或在流量计本身规定的允许范围内。8.2现场工作人员应通过基本的操作及维护技能培训，根据流量计自诊断系统反馈的信息有针对性地进行检查、维护，以确保流量计的现场测量性能。8.3日常巡检间隔不超过30天，巡检记录应包括检查项目、检查日期、被检项目的运行状态等内容，每次巡检应记录并归档。日常巡检内容应包括信号处理单元及计时系统是否工作正常、声道有无故障、超声换能器表面是否有沉积物、信号增益是否有明显变化、发射单元/接收单元/控制单元是否工作异常、光学视窗表面是否有沉积物、发射单元到接收单元间的光通道是否有障碍，以及仪器说明书中规定的其他检查项目和记录。8.4日常维护保养应根据超声波流速仪说明书的要求对保养内容、保养周期或耗材更换周期等做出明确规定，每次保养情况应记录并归档，每次进行备件或材料更换时，更换的备件或材料的品名、规格、数量等应记录并归档。8.5对日常巡检或维护保养中发现的故障或问题，系统管理维护人员应及时处理并记录。对于一些容易诊断的故障应在24小时内及时解决；对不易维修的仪器故障，若72小时内无法排除，应安装相应的备用仪器。8.6当地环境保护技术主管部门或第三方监测公司应按照HJ/T75-2007中7.2的要求进行监测。_________________________________