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TÜV RHEINLAND
ENERGIE UND UMWELT GMBH
Bericht über die zweite Ergänzungsprüfung der
Messeinrichtung V-CEM5100 der Firma CODEL
International Ltd. für die Komponente Abgasgeschwindigkeit
TÜV-Bericht Nr.: 936/21216334/D
www.umwelt-tuv.de [email protected]
Die TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH ist mit der Abteilung Immissionsschutz für die Arbeitsgebiete:
- Bestimmung der Emissionen und Immissionen von Luftverunreinigungen und Geruchsstoffen,
- Überprüfung des ordnungsgemäßen Einbaus und der Funktion sowie Kalibrierung kontinuierlich arbeitender
Emissionsmessgeräte einschließlich Systemen zur Datenauswertung und Emissionsfernüberwachung.
- Eignungsprüfung von Messeinrichtungen zur kontinuierlichen Überwachung der Emissionen und Immissionen sowie von elektronischen Systemen zur Datenauswertung und Emissionsfernüberwachung
nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert.
Die Akkreditierung ist gültig bis 31-01-2013. DAkkS-Registriernummer: D-PL-11120-02-00.
Die auszugsweise Vervielfältigung des Berichtes bedarf der schriftlichen Genehmigung.
TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH
D - 51105 Köln, Am Grauen Stein, Tel: 0221 806-2756, Fax: 0221 806-1349
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Leerseite
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Bericht über die zweite Ergänzungsprüfung der Messeinrichtung
V-CEM5100 der Firma CODEL International Ltd. für die Komponente
Abgasgeschwindigkeit, Bericht-Nr.: 936/21216334/D
Kurzfassung
Im Auftrag der Firma CODEL International Ltd. führte die TÜV Rheinland Energie und Um-
welt GmbH die zweite Ergänzungsprüfung zur Wartungsintervallverlängerung der Messein-
richtung V-CEM5100 für die Komponente Abgasgeschwindigkeit entsprechend der Richtlinie
DIN EN 15267-3 [1] durch.
Die Messeinrichtung wurde bereits für die genannte Komponente im dokumentierten Messbereich bekannt gegeben. Des Weiteren wurde das Wartungsintervall bereits verlängert. Die aktuelle Ergänzungsprüfung hatte das Ziel, das Wartungsintervall für die Messeinrichtung von drei Monaten auf 6 Monate zu verlängern. Um dies zur erreichen wurde die Messeinrichtung an der Feldmessstelle der Erstprüfung und der ersten Wartungsintervallverlängerung
über einen Zeitraum von mehr als zwölf Monaten betrieben. Im Rahmen dieser Prüfung wurde der TÜV Rheinland, Bericht-Nr.: 936/21216334/C vom 20. März 2012 [9] diesbezüglich ergänzt. Insbesondere wurden im Kapitel 6 folgende Prüfpunkte aktualisiert bzw. neue Untersuchungsergebnisse dargestellt:
6c.4 [7.4 Wartungsintervall]
6c.5 [7.5 Nullpunkt- und Referenzpunktdrift]
6c.6 [7.6 Verfügbarkeit]
Die unverändert übernommenen Tabellen und Abbildungen der Erstprüfung [8] und ersten
Ergänzungsprüfung [9] sind grau unterlegt.
Das Gerät wurde für den Einsatz an genehmigungsbedürftigen Anlagen und Anlagen der
27. BImSchV zur Emissionsüberwachung entwickelt.
Das Messprinzip basiert auf der Grundlage einer Infrarot Kreuzkorrelation. Hier werden die durch Wirbel im Abgas hervorgerufenen Fluktuationen der Infrarot Absorption als Tracer eingesetzt.
Der geprüfte Messbereich betrug:
Komponente
Abgasgeschwindigkeit
Zertifizierungsbereich
3 - 50
Einheit m/s
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Der Labortest der Messeinrichtung fand von April bis Mai 2011 statt. Der Feldtest wurde von
Mitte Juni 2011 bis Anfang Oktober 2011 durchgeführt und im Rahmen dieser Wartungsintervallverlängerung bis August 2012 fortgeführt.
Bei der Eignungsprüfung wurden die Bedingungen der Mindestanforderungen der
DIN EN 15267-3 erfüllt. Damit erfüllt das Messgerät auch die Anforderungen der
DIN EN 14181 [2] (QAL1).
Seitens der TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH wird daher eine Veröffentlichung als eignungsgeprüfte Messeinrichtung zur laufenden Aufzeichnung der Abgasgeschwindigkeit
für genehmigungsbedürftige Anlagen sowie Anlagen der 27. BImSchV vorgeschlagen.
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Geprüftes Gerät:
Hersteller:
V-CEM5100
04/2011 bis 08/2012 Prüfzeitraum:
Berichtsdatum:
Berichtsnummer:
Bearbeiter:
Dipl.-Ing. Dieter Hammes [email protected]
Fachlich
Verantwortlicher: Dr. Peter Wilbring [email protected]
Berichtsumfang:
Bericht:
Anhang
Handbuch mit 78 Seiten
Gesamt 198 Seiten
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Inhaltsverzeichnis
6a.3 [5.3 Herstellungsbeständigkeit und Änderung der Gerätekonfiguration] .................... 34
6b.7 [6.7 Vermeidung oder Kompensation der Verschmutzung optischer Grenzflächen] . 44
6b.21 [6.21 Konverterwirkungsgrad für AMS zur Messung von NO x
] .................................. 72
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Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Geprüfte Komponenten und eingestellter Messbereich im Labortest .............25
Tabelle 2: Einstellzeiten im Labortest für die Messeinrichtung V-CEM5100 ...................47
Tabelle 4: Ergebnisse der Linearitätsprüfung für Abgasgeschwindigkeitsmessbereich
Tabelle 5: Daten Temperaturprüfung für das Gerät V-CEM5100 ....................................57
Tabelle 19: Übersicht über die Driftuntersuchungen inklusive
Tabelle 20: Übersicht über die Driftuntersuchungen inklusive 2.
Tabelle 22: Verfügbarkeit während des Feldtestes inklusive
Tabelle 23: Verfügbarkeit während des Feldtestes inklusive zweiter
Tabelle 25: relative erweiterte Gesamtunsicherheit aller Komponenten ......................... 104
Tabelle 24: Daten der Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt .............................. 111
Tabelle 25: Daten der Wiederholstandardabweichung bei Referenzpunkt ...................... 112
Tabelle 31: Gesamtunsicherheitsberechnung inklusive Werten aus der
Tabelle 31: Gesamtunsicherheitsberechnung inklusive Werten aus der zweiten
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Abbildungsverzeichnis
Abbildung 8: Schematische Darstellung der Prüfung der Einstellzeit ...............................46
Abbildung 9: Darstellung der Linearität für Gerät 1 Geschwindigkeitsbereich
Abbildung 10: Darstellung der Linearität für Gerät 2 Geschwindigkeitsbereich
Abbildung 17: Darstellung Ergebnisse der 1. Vergleichsmessung, Gerät 1 .......................77
Abbildung 18: Darstellung Ergebnisse der 1. Vergleichsmessung, Gerät 2 .......................77
Abbildung 19: Darstellung Ergebnisse der 2. Vergleichsmessung, Gerät 1 .......................80
Abbildung 20: Darstellung Ergebnisse der 2. Vergleichsmessung, Gerät 2 .......................80
Abbildung 21: Darstellung Ergebnisse beider Vergleichsmessungen, Gerät 1...................83
Abbildung 22: Darstellung Ergebnisse beider Vergleichsmessungen, Gerät 2...................83
Abbildung 23: Darstellung der Ergebnisse des Lack-of-fit Gerät 1 zu Beginn des
Abbildung 24: Darstellung der Ergebnisse des Lack-of-fit Gerät 2 zu Beginn des
Abbildung 25: Darstellung der Ergebnisse des Lack-of-fit Gerät 1 am Ende des
Abbildung 26: Darstellung der Ergebnisse des Lack-of-fit Gerät 2 am Ende des
Wartungsintervallverlängerung ................................................................. 108
Abbildung 29: Akkreditierungs-Urkunde nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005 ................... 109
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1. Allgemeines
1.1 Bekanntgabevorschlag
Aufgrund der erzielten positiven Ergebnisse wird folgende Empfehlung für die Bekanntgabe als eignungsgeprüfte Messeinrichtung ausgesprochen:
Messeinrichtung:
V-CEM5100 für Abgasgeschwindigkeit
Hersteller:
CODEL International Ltd., Bakewell, Derbyshire, UK
Eignung: für genehmigungsbedürftige Anlagen sowie Anlagen der 27. BImSchV
Messbereiche in der Eignungsprüfung:
Komponente
Abgasgeschwindigkeit
Zertifizierungs- bereich
3 - 50
Einheit m/s
Softwareversionen:
507-105B
Einschränkungen:
Die untere Grenze des Geschwindigkeitsmessbereichs beträgt 3 m/s.
Hinweise:
1. Das Wartungsintervall beträgt sechs Monate.
2. Das Gerät kann unter folgenden Randbedingungen eingesetzt werden: Feuchtegehalt > 2 %, Temperatur > 40 °C, Kanaldurchmesser > 0,5 m.
3. Ergänzungsprüfung zur Bekanntgabe des Umweltbundesamtes vom 23. Februar 2012 (BAnz., Seite 920, Kapitel II Nummer 2.2) und vom 6. Juli 2012
(BAnz AT 20. Juli 2012 B11, Kapitel II, Nummer 2.1).
Prüfbericht:
TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH, Köln
Bericht-Nr.: 936/21216334/D vom 17. September 2012
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1.11 Zusammenfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Mindestanforderung Ergebnis Urteil Seite
Legende : Mindestanforderung erfüllt
Mindestanforderung nicht erfüllt
Mindestanforderung nicht relevant
+
−
x
Allgemeine Anforderungen
5.1 Anwendung der Mindestanforderung
Das Prüflaboratorium muss mindestens zwei identische Messeinrichtungen (AMS) prüfen. Alle geprüften AMS müssen die in diesem Dokument festgelegten Mindestanforderungen sowie die in den jeweiligen rechtlichen Regelungen festgelegten Anforderungen an die Messunsicherheit einhalten.
Der Zertifizierungsbereich, in dem die AMS zu prüfen ist, muss durch Angabe der unteren und der oberen Grenze des Bereiches festgelegt werden. Der Bereich muss für die vorgesehene
Anwendung der AMS geeignet sein.
Der/Die Zertifizierungsbereich(e) und die für jeden Bereich geprüften Mindestanforderungen müssen im Zertifikat angegeben werden.
Das Prüflaboratorium sollte für den Feldtest eine industrielle Anlage mit erkennbar schwierigen
Randbedingungen auswählen. Dies bedeutet, dass die automatische Messeinrichtung dann auch bei weniger schwierigen Messbedingungen eingesetzt werden kann.
5.3 Herstellungsbeständigkeit und Änderung der Gerätekonfiguration
Die Zertifizierung einer AMS gilt nur für das
Prüfmuster, das die Eignungsprüfung durchlaufen hat. Nachfolgende Änderungen der Gerätekonfiguration, die Einfluss auf das Leistungsvermögen der AMS haben könnten, können dazu führen, dass die Zertifizierung ungültig wird.
5.4 Qualifikation der Prüflaboratorien
Prüflaboratorien müssen über eine Akkreditierung nach EN ISO/IEC 17025 verfügen. Weiterhin müssen sie für die Durchführung der in dieser Europäischen Norm festgelegten Prüfungen akkreditiert sein. Prüflaboratorien müssen die
Unsicherheiten der einzelnen in der Eignungsprüfung verwendeten Prüfprozeduren kennen.
Es wurden keine zusätzlichen Zertifizierungsbereiche definiert.
Aufgrund der Ergebnisse aus den Driftuntersuchungen und den An- und Abfahrvorgängen der
Anlage wird die untere Grenze des Zertifizierungsbereiches mit 3 m/s festgelegt.
Die durchgeführten Prüfungen wurden mit den in
Hersteller wurde darauf hingewiesen, dass jegliche Änderung an der Messeinrichtung mit dem
Prüfinstitut abgesprochen werden muss und zu
Nach- oder Neuprüfungen der Messeinrichtung führen kann.
Das Prüfinstitut TÜV Rheinland Energie und
+
+
+
+
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Mindestanforderung Ergebnis
Urteil Seite
Labortest :
6.1 Automatische Messeinrichtungen für die Prüfung
Für die Prüfung müssen zwei vollständige baugleiche Messeinrichtungen vorhanden sein.
Die eignungsgeprüfte Ausführung umfasst die vollständige Messeinrichtung einschließlich 2
Sensorköpfe, Netzteil PSU, Signalverarbeitungseinheit SPU, Anzeigeeinheit DDU, QAL3
Prüfequipment, Datenausgabe und Bedienungsanleitung.
Ein Herstellerzertifikat ist der Abbildung 7 dieses
Der Hersteller muss einen nachvollziehbaren
Nachweis erbringen dass die festgelegten Anforderungen eingehalten werden.
Die Messeinrichtung muss über eine Sicherung gegen unbefugtes Verstellen der Justierung verfügen.
6.4 Anzeigebereiche und Nullpunktlage
Die Messeinrichtung muss über einen Messsignalausgang mit lebendem Nullpunkt verfügen, so dass negative und positive Messsignale angezeigt werden können.
Die AMS muss über eine Geräteanzeige verfügen, die das Messsignal anzeigt.
6.5 zusätzliche Messwertausgänge
Die automatische Messeinrichtung muss über einen zusätzlichen Messwertausgang verfügen, der den Anschluss eines zusätzlichen Anzeige- und Registriergerätes erlaubt.
6.6 Anzeige von Statussignalen
Die automatische Messeinrichtung muss den
Betriebszustand anzeigen. Weiterhin muss die
AMS in der Lage sein, den Betriebszustand an eine Datenerfassungseinrichtung zu übermitteln.
6.7 Verschmutzung optischer Grenzflächen
Beruht das Messprinzip auf optischen Verfahren, so muss die Messeinrichtung eine Vorrichtung besitzen, die eine Verschmutzung der optischen
Grenzflächen vermeidet und / oder kompensiert.
Geräte, deren Einbau auf belüftete Räume und
Messschränke beschränkt ist, wo die Geräte vor
Niederschlägen geschützt sind, müssen mindestens der Schutzart IP 40 entsprechen.
Geräte, deren Einbau auf Orte mit Schutz vor
Niederschlägen beschränkt ist, jedoch Niederschlägen aufgrund von Wind ausgesetzt sein können, müssen mindestens der Schutzart IP54 nach EN 60529 entsprechen.
Geräte, die zur Verwendung in Außenbereichen ohne jeglichen Wetterschutz vorgesehen sind, müssen mindestens der Schutzart IP65 nach EN
60529 entsprechen.
Die Sicherung der Justierung ist durch einen
Die Messeinrichtung kann auch negative Messwerte ausgeben.
Zusätzliche Signalausgänge sind am Gerät vorhanden. Die Signalausgänge geben identische
Das Messprinzip beruht nicht auf einem optischen Verfahren.
Die Messeinrichtung entspricht der Schutzart
+
+
+
+
+
+ x
+
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Mindestanforderung
Die Messeinrichtung muss folgende Mindestanforderung einhalten:
Gase: ≤ 200 s, O
2
: ≤ 200 s, für NH
3
, HCl und HF: ≤ 400 s, für Volumenstrommesseinrichtungen: ≤ 60 s.
6.10 Wiederholstandardabweichung
Die Messeinrichtung muss folgende Mindestanforderung einhalten:
Gase: ≤ 2,0 %, O
2
: ≤ 0,2 Vol.-%, Volumenstrommesseinrichtungen ≤ 2,0 %.
6.11 Wiederholstandardabweichung am Referenzpunkt
Die Messeinrichtung muss folgende Mindestanforderung einhalten:
Gase: ≤ 2,0 %, O
2
: ≤ 0,2 Vol.-%.
Für Volumenstrommesseinrichtungen ist dieser
Prüfpunkt nicht relevant.
Die Messeinrichtung muss ein lineares Signal liefern und die folgende Mindestanforderung einhalten:
Gase: ≤ 2,0 %, O
2
: ≤ 0,2 Vol.-%, Volumenstrommesseinrichtungen ≤ 3,0 %.
6.13 Nullpunkt- und Referenzpunktdrift
Der Hersteller muss eine Beschreibung der von der automatischen Messeinrichtung verwendeten Technik zur Ermittlung und Kompensation der zeitlichen Änderung des Null- und Referenzpunktes liefern.
Das Prüflaboratorium muss überprüfen, dass das gewählte Referenzmaterial, in der Lage ist, alle relevanten Änderungen der AMS-Anzeigewerte, die nicht auf Änderungen der Messkomponente oder Abgasbedingungen zurückzuführen sind, festzustellen.
Die AMS muss die Aufzeichnung der zeitlichen
Änderung des Null- und Referenzpunktes erlauben.
Falls die AMS in der Lage ist, Verschmutzungen automatisch zu kompensieren und eine Kalibrierung und Justierung der zeitlichen Änderungen des Null- und Referenzpunktes vorzunehmen, und diese Justierungen den normalen Betriebszustand der AMS nicht herstellen können, muss die AMS ein entsprechendes Statussignal ausgeben.
Ergebnis
Es ergeben sich Einstellzeiten von maximal 60 s bei einer Dämpfungszeit von 30 s, setzt man die
Dämpfungszeit herunter, verringert sich auch die
0,0 % bezogen auf den Zertifizierbereich.
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Die relativen Residuen liegen bei maximal 0,4 % des Zertifizierungsbereichs.
Urteil Seite
+
+ x
+
+
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Mindestanforderung Ergebnis
6.14 Einfluss der Umgebungstemperatur
Die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am
Null- und Referenzpunkt müssen die folgenden
Mindestanforderungen einhalten:
Gase: ≤ 5,0 %, O
2
: ≤ 0,5 Vol.-%, Volumenstrommesseinrichtungen ≤ 5,0 %.
Dies gilt für die folgenden Prüfbereiche der Umgebungstemperatur:
• von –20 °C bis +50 °C für Einrichtungen mit Installation im Außenbereich;
• von +5 °C bis +40 °C für Einrichtungen mit Installation in Innenräumen.
Der Gerätehersteller darf größere Bereiche für die Umgebungstemperatur als die oben angegebenen festlegen.
6.15 Einfluss des Probegasdrucks
Die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am
Referenzpunkt müssen die folgenden festgelegten Mindestanforderungen an den Einfluss des
Probegasdrucks bei Änderung von 3 kPa über und unter dem Umgebungsluftdruck einhalten:
Gase: ≤ 2,0 %, O
2
: ≤ 0,2 Vol.-%.
6.16 Einfluss des Probegasvolumenstroms für extraktive AMS
Die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am
Nullpunkt und am Referenzpunkt müssen die folgenden festgelegten Mindestanforderungen an den Einfluss des Probegasvolumenstroms einhalten, wenn der Probegasvolumenstrom in
Übereinstimmung mit den Festlegungen des
Herstellers geändert wird:
Gase: ≤ 2,0 %, O
2
: ≤ 0,2 Vol.-%.
Die Unterschreitung der unteren Grenze des
Probegasvolumenstroms muss durch ein Statussignal angezeigt werden.
6.17 Einfluss der Netzspannung
Die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am
Nullpunkt und am Referenzpunkt müssen die folgenden festgelegten Mindestanforderungen an den Einfluss der Netzspannung einhalten, wenn die Versorgungsspannung der AMS von –
15 % vom Sollwert unterhalb bis +10 % vom
Sollwert oberhalb des Sollwertes der Versorgungsspannung geändert wird:
Gase: ≤ 2,0 %, O
2
: ≤ 0,2 Vol.-%, Volumenstrommesseinrichtungen: ≤ 2,0 %.
Die AMS muss den Betrieb bei einer Netzspannung, die den Anforderungen der EN 50160 entspricht, zulassen.
6.18 Einfluss von Schwingungen
Die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am
Nullpunkt und am Referenzpunkt auf Grund von
Schwingungen, die üblicherweise an industriellen Anlagen auftreten, müssen die folgenden festgelegten Mindestanforderungen an den Einfluss von Schwingungen einhalten:
Gase: ≤ 2,0 %, O
2
: ≤ 0,2 Vol.-%.
Dieser Prüfpunkt ist nicht relevant, da das
Das Messgerät ist ein in-situ Messgerät, daher trifft dieser Testpunkt nicht zu.
Die größte Abweichung beträgt am Nullpunkt 0,1
Die größte Abweichung beträgt für den Nullpunkt
0,0 % und für den Referenzpunkt 0,0 %.
Urteil Seite
+ x x
+
+
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Mindestanforderung
Der Hersteller muss jeden bekannten Störeinfluss beschreiben. Prüfungen für Störeinflüsse, die nicht auf gasförmige Störkomponenten zurückzuführen sind, oder Prüfungen für Gase, die nicht im Anhang B aufgeführt sind, müssen mit dem Prüflaboratorium vereinbart werden.
Die automatische Messeinrichtung muss die folgenden festgelegten Mindestanforderungen an die Querempfindlichkeit am Nullpunkt und am
Referenzpunkt einhalten:
Gase: ≤ 4,0 %, O
2
: ≤ 0,4 Vol.-%.
Für Volumenstrommesseinrichtungen ist dieser
Prüfpunkt nicht relevant
6.20 Auswanderung des Messstrahls bei
Bei Auswanderung des Messstrahls von optischen AMS müssen die Abweichungen der
AMS-Anzeigewerte am Nullpunkt und am Referenzpunkt die folgende festgelegte Mindestanforderungen für die maximal vom Hersteller erlaubte Winkelabweichung einhalten:
Gase: ≤ 2,0 %.
Der Winkel muss mindestens 0,3° betragen.
6.21 Konverterwirkungsgrad für AMS zur
Hersteller, die die Zertifizierung einer NOx-
Messeinrichtung anstreben, müssen angeben, ob die Zertifizierung für die Messung von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder Stickstoffdioxid
(NO
2
) gelten soll. Bei Verwendung eines Konverters muss dieser die folgende festgelegte Anforderungen an den Konverterwirkungsgrad einhalten : ≥ 95,0 %.
Für automatische Messeinrichtungen zur Messung von Gesamt-Kohlenstoff (TOC) müssen die
Responsefaktoren im erlaubten Bereich (siehe
Prüfpunkt) liegen.
Ergebnis
Die Mindestanforderung ist für Messgeräte zur
Abgasgeschwindigkeitsmessung nicht relevant.
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Urteil Seite x x x x
Feldtest
Die Kalibrierfunktion ist durch Vergleichsmessungen mit einem Standardreferenzmessverfahren zu ermitteln. Der Korrelationskoeffizient R² der Kalibrierfunktion muss mindestens 0,90 betragen.
Die nach EN 14181 ermittelte und zur Kalibrierfunktion gehörende Variabilität muss die in den entsprechenden rechtlichen Regelungen festgelegte maximal zulässige Messunsicherheit einhalten.
Die Korrelationskoeffizienten R² der Kalibrierfunktion liegen zwischen 0,9983 und 0,9918. Die
Geräte haben die Variabilitätsprüfung bestanden.
+
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Mindestanforderung Ergebnis
Urteil Seite
Die automatische Messeinrichtung muss die für den Labortest festgelegte Mindestanforderung an die Einstellzeit einhalten.
Die AMS muss die für den Labortest festgelegte
Mindestanforderung an den Lack-of-fit einhalten.
Die automatische Messeinrichtung muss die folgende festgelegte Mindestanforderung an das kürzeste Wartungsintervall einhalten: min. 8 Tage.
Die relativen Residuen liegen bei maximal 0,6 % des Messbereiches.
Das Wartungsintervall beträgt sechs Monate.
7.5 Nullpunkt- und Referenzpunktdrift
Die automatische Messeinrichtung muss die folgenden festgelegten Mindestanforderungen an die zeitliche Änderung des Null- und Referenzpunktes einhalten:
Gase: ≤ 3,0 %, O
2
: ≤ 0,2 Vol.-%, Volumenstrommesseinrichtungen: ≤ 2,0 % am Nullpunkt und ≤ 4,0 % am Referenzpunkt.
Prüfstandards zur Kontrolle des Referenzpunktes müssen so gewählt werden, dass ein Messsignal zwischen 70 % und 90 % des Zertifizierungsbereiches erzeugt wird.
Die automatische Messeinrichtung muss die Anforderungen der entsprechenden rechtlichen
Regelungen an die Verfügbarkeit einhalten. In jedem Fall müssen die folgenden festgelegten
Mindestanforderungen an die Verfügbarkeit eingehalten werden: Gase: ≥ 95 %, O
2
≥ 98 %, Volumenstrommesseinrichtungen: ≥ 95 %.
Die Nullpunktdrift liegt über den gesamten Zeitraum bei höchstens 0,37 %.
Die maximale Referenzpunktdrift lag bei -0,69 % des Messbereichs.
Die Verfügbarkeit beträgt 99,7 %.
Die automatische Messeinrichtung muss die folgenden festgelegten Mindestanforderungen an die Vergleichspräzision unter Feldbedingungen einhalten:
Gase: ≤ 3,3 %, O
2
: ≤ 0,2 Vol.-%, Volumenstrommesseinrichtungen: ≤ 3,3 %.
7.8 Verschmutzungskontrolle bei In-situ-
Der Einfluss der Verschmutzung auf die automatische Messeinrichtung ist im Feldtest durch
Sichtprüfungen und beispielsweise durch Ermittlung der Abweichungen der Messsignale von ihren Sollwerten zu bestimmen.
Falls notwendig, ist die AMS mit empfohlenen
Spülluftsystemen für die Dauer von drei Monaten als Teil des Feldtests auszustatten. Am Ende der Prüfung ist der Einfluss der Verschmutzung zu ermitteln. Die Ergebnisse für die gereinigten und die verschmutzten optischen Grenzflächen dürfen um maximal 2 % der oberen
Grenze des Zertifizierungsbereiches voneinander abweichen.
Die Vergleichspräzision liegt bei 1,8 %, das entspricht einem RD-Wert von 57 (nach VDI 4203).
Es wurden im Rahmen der Feldtestuntersuchungen keine Verschmutzungen festgestellt.
Sollte die Messeinrichtung bei Abgasen mit
Überdruck betrieben werden, so kommt eine integrierte Spüllufteinrichtung zum Einsatz.
Im Rahmen der 4-wöchigen QAL3 sollten die
+
+
+
+
+
+ x
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Mindestanforderung
Messunsicherheit
Ergebnis
Die im Labortest und im Feldtest ermittelten
Messunsicherheiten sind zur Berechnung der kombinierten Standardunsicherheit der AMS-
Messwerte nach EN ISO 14956 zu verwenden.
Urteil Seite
+
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2. Aufgabenstellung
2.1 Art der Prüfung
Im Auftrag der Firma CODEL International Ltd. wurde von der TÜV Rheinland Energie und
Umwelt GmbH eine zweite Ergänzungsprüfung entsprechend den Richtlinien für kontinuierliche Emissionsmessungen für die Messeinrichtung vorgenommen. Der ursprüngliche Feldtest wurde im Rahmen dieser zweiten Wartungsintervallverlängerung bis zum 02.08.2012 an der gleichen Anlage wie bei der Erstprüfung fortgeführt. Diese Ergänzungsprüfung basiert auf der Erstprüfung mit der Berichtsnummer 936/21216334/A vom 14. Oktober 2011 und der ersten Ergänzungsprüfung mit der Berichtsnummer 936/21216334/C vom 20. März 2012.
2.2 Zielsetzung
Der Antrag für die vom Hersteller angestrebte Zertifizierung bezog sich auf Messungen für genehmigungsbedürftige Anlagen und Anlagen der 27. BImSchV.
Die Eignungsprüfung der Messeinrichtung erfolgte unter Anwendung der europäischen
Richtlinien über die Mindestanforderungen zur Prüfung und Zulassung von Emissionsmesseinrichtungen. Hierzu gehören insbesondere:
[1] Richtlinie DIN EN 15267-03:2008
Luftbeschaffenheit -Zertifizierung von automatischen Messeinrichtungen -
Teil 3: Mindestanforderungen und Prüfprozeduren für automatische Messeinrichtungen zur Überwachung von Emissionen aus stationären Quellen
[2] Richtlinie DIN EN 14181, September 2004,
Emissionen aus stationären Quellen - Qualitätssicherung für automatische Messeinrichtungen
[3] Bundeseinheitliche Praxis bei der Überwachung der Emissionen; Richtlinien über:
- die Eignungsprüfung von Mess- und Auswerteeinrichtungen für kontinuierliche
Emissionsmessungen und die kontinuierliche Erfassung von Bezugs- bzw.
Betriebsgrößen zur fortlaufenden Überwachung der Emissionen besonderer Stoffe,
- den Einbau, die Kalibrierung, die Wartung von kontinuierlich arbeitenden Mess- und
Auswerteeinrichtungen
- die Auswertung von kontinuierlichen Emissionsmessungen,
RdSchr. d. BMU v.13.6.2005-IG I 2-45 053/5 und v. 04.08.2010 – Az.: IG I 2- 51134/0
2.3 Bestimmung der Gesamtunsicherheit
Nach Abschluss des Labor- und Feldtests wurde anhand der im Labor und Feld ermittelten
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3. Beschreibung der geprüften Messeinrichtung
3.1 Messprinzip
Der CODEL Model V-CEM5100 Monitor verwendet eine Infrarot Kreuzkorrelation, welche keinen Kontakt mit den Abgasen erfordert.
Turbulenzen in der Strömung verursachen Serien von Wirbeln, die mit der Strömung mittransportiert werden. Die Infrarotstrahlung der heißen Abgase ist durch ein „Flackern“, welches von diesen Gaswirbeln verursacht wird, gekennzeichnet. Zwei Infrarotsensoren (Sensor
A und Sensor B), welche entlang der Durchflussrichtung (flow) in einem Abstand (L) zueinander an der Kanalwand montiert werden, werden dasselbe charakteristische Infrarotsignalmuster eines „Gaspakets“ detektieren, jedoch in einem zeitlichen Abstand. Diese Zeitdifferenz entspricht der Transportzeit des betreffenden Gaspakets von Sensor A nach Sensor
B).
Der Durchflussmonitor V-CEM5100 verwendet eine Korrelationstechnik, um diese Zeitdifferenz zu bestimmen und daraus den Durchfluss zu berechnen. Die beiden Infrarotsensoren
geben, wie in Abbildung 1 dargestellt, zwei Signale A(t) und B(t) aus.
Abbildung 1: Messprinzip
Die Transportgeschwindigkeit der natürlich vorhandenen Wirbel in einem Gaspaket (und damit die Gasgeschwindigkeit) kann durch eine Korrelation der beiden Signale gemäß folgender Funktionsgleichung bestimmt werden.
R
BA
(
τ
)
=
LIM
.
T
→ ∞
1
Τ
∫
T
0
B
(
t
)
A
(
t
− τ
)
dt
Hierbei stellt
τ
eine einstellbare Zeitvariable dar, welche auf das Signal A(t) angewandt wird.
Unter Verwendung dieser Funktion kann ein Korrelationsdiagramm erstellt werden, welches einen Extremwert (Maximum) aufweist, wenn die Transportzeit und „t“ den gleichen Wert annehmen.
Mit
τ
= 0 (also kein Zeitversatz bezogen auf das Signal A(t)) ergibt
R
(
τ
)
= 0. Bei einem Zeitversatz von sechs Zeitintervallen für A(t) nimmt
R
(
τ
) einen Maximalwert an. Die sechs Zeitintervalle stellen den Zeitversatz zwischen den beiden Signalen A(t) und B(t) dar.
Beide Signale werden in vorgegebenen Zeitintervallen aufgenommen und digitalisiert. Die
Funktion
R
(
τ
) wird dann für eine festgelegte Anzahl von Intervallen berechnet und die Ergebnisse in ein Korrelationsdiagramm eingefügt.
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3.2 Umfang und Aufbau der Messeinrichtung
Die Abgasgeschwindigkeitsmesseinrichtung V-CEM5100 besteht aus folgenden Bauteilen:
Die Sensor Einheiten „Transducer units“
Jede Sensoreinheit besteht aus einem Breitband-Infrarotdetektor, einer Linse, welche die
Strahlung auf den Detektor fokussiert und einem Vorverstärker. Alle Bauelemente sind in einem epoxy-beschichtetem Aluminiumgehäuse dicht eingekapselt.
Das Netzteil „Power Supply Unit (PSU)”
Das Netzteil wird vom Netz mit Wechselspannung gespeist und versorgt die Sensoreinheiten mit 48V Gleichstrom.
Die Signalverarbeitungseinheit „ Signal Processor Unit (SPU)“
Die Signalverarbeitungseinheit (SPU) wird mit 48 V Gleichstrom vom Netzteil (PSU) versorgt.
Die Signale der beiden Sensoren werden verarbeitet und miteinander verglichen, um die
Transitzeit des Gasstroms vom Sensor 1 zum Sensor 2 zu ermitteln und daraus die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Diagnosewerte werden von der Anzeigeeinheit (DDU)
übermittelt.
Die Einstellung der Empfindlichkeit der Sensoren „gain adjustment“ erfolgt stufenlos mit Hilfe von Trimpotentiometern.
Die Anzeigeeinheit „Data Display Unit (DDU)“
Die separate Anzeigeeinheit (DDU) ist mit der Signalverarbeitungseinheit (SPU) über ein vieradriges Kabel, welches bis zu einem Kilometer lang sein kann, verbunden. Der Anzeiger ermöglicht es, Geräteeinstellungen, Messwerte und Diagnosemeldungen auf einem zweizeiligen, 32 Charakter umfassenden, alphanumerischen Display anzuzeigen bzw. mit einer Tastatur zu editieren. Zudem stehen zwei 4 – 20 mA Ausgänge und spannungsfreie Relaiskontakte für Alarmmeldungen zur Verfügung.
Abbildung 2: Genereller Aufbau V-CEM5100
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Abbildung 3: V-CEM5100 im Labortest
Abbildung 4: Softwareversion
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Test und Kalibriereinrichtung
Da die von den heißen Abgasen empfangenen Signale im Infrarotbereich liegen, lässt sich der Durchflussmonitor nicht in einem Standardwindtunnel bei Raumtemperatur testen oder kalibrieren. Daher wird ein Signalsimulator als Test- und Kalibriereinrichtung verwendet, der die Signale, welche in einem heißen Abgaskanal empfangen werden, nachbildet.
Da es mit sinnvollem Aufwand nicht möglich ist, die Verhältnisse in einem realen Abgaskanal im Labor akkurat zu reproduzieren, wurde die CODEL VCEM Test- und Kalibriervorrichtung ausgelegt, um die für ein testen und kalibrieren notwendigen Gasparameter unter kontrollier-
1.
2. ten Bedingungen nachzubilden.
Die Parameter, die benötigt werden, um eine heiße Gasströmung für einen Test nachzubilden, sind:
Die Erzeugung von zwei variierenden Infrarotsignalen
Die Möglichkeit einer Vorgabe des Zeitversatzes zwischen diesen beiden Infrarotsignalen
Die Möglichkeit diesen Zeitversatz akkurat zu variieren und zu messen. 3.
Die CODEL Test- und Kalibriervorrichtung (siehe unten) besteht aus einer Basisplatte mit vier Montagepositionen für VCEM Sensorköpfe. Unterhalb dieser Basisplatte ist eine Scheibe mit einem zufälligen Lochmuster angebracht, welche sich vor den auf die Test- und Kalibriervorrichtung aufgesetzten Sensorköpfen vorbeidreht.
Abbildung 5: VCEM5100 Test- und Kalibriervorrichtung
Unter jeder der Montagepositionen für die Sensorköpfe befindet sich ein kleines Widerstandsheizelement als Infrarotquelle. Die Scheibe wird von einem Schrittmotor angetrieben, die Rotationsgeschwindigkeit durch einen Frequenzgenerator eingestellt und kontrolliert. Eine Eingangsfrequenz für den Schrittmotor von 800 Hz resultiert in einer akkuraten Drehgeschwindigkeit der Scheibe von einer Umdrehung pro Sekunde. Durch das zufällige Lochmuster in der sich drehenden Scheibe wird unterhalb jeder der vier Montagepositionen für die
Sensorköpfe ein identisches „flackerndes“ Infrarotsignal erzeugt.
Werden die Sensorköpfe in Nachbarpositionen (1&2, 2&3, 3&4 oder 1&4) positioniert, resultiert eine Drehgeschwindigkeit der Scheibe von einer Umdrehung pro Sekunde in einem
Zeitversatz von 250 Millisekunden (1/4 Umdrehung der Scheibe) für die von den Sensorköpfen empfangenen Signale. Mit einer am Monitor eingestellten Sensordistanz von einem Me-
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ter, errechnet sich hieraus eine Gasdurchflussgeschwindigkeit von 4 m/s. Durch eine Veränderung der Eingangsfrequenz für den Schrittmotor lässt sich die Drehgeschwindigkeit der
Scheibe variieren, wodurch Gasdurchflussgeschwindigkeiten von 1 bis 50 m/s simuliert werden können.
Frequenz (Hz)
Scheibenrotation
(Hz)
Zeitversatz
(ms)
Separation
(m)
Geschwindigkeit
(m/s)
200
2000
4000
6000
8000
0.25
2.5
5.0
2
10.0
1000
100
50
33
25
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.0
10.0
20.0
30.0
40.0
10000 12.5 20 1.00 50.0
Durch Zeitkorrelation der empfangenen Sensorsignale berechnet der VCEM5100 Gasdurchflussmonitor die simulierte Durchflussgeschwindigkeit, die dann direkt mit den vorgegebenen
Werten verglichen werden kann, um die Kalibrierung und die Linearität des Durchflussmonitors zu prüfen.
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4. Prüfprogramm
4.1 Laborprüfung
Die Laborprüfung wurde mit zwei vollständigen identischen Geräten des Typs V-CEM5100 mit den Gerätenummern
Gerät 1:
Gerät 2:
Sensor Einheiten
Bedienteil
Spannungsversorgung
Sensor Einheiten
Bedienteil
Spannungsversorgung
M 5100-0134-RX1 bzw. –RX2
M 5100-0134-DDU
M 5100-0134-SP PSU 48-851
M 5100-0135-RX1 bzw. –RX2
M 5100-0135-DDU
M 5100-0135-SP PSU 48-852 durchgeführt.
Gemäß Richtlinie wurde das folgende Testprogramm für den Labortest festgelegt:
• Überprüfung der vollständigen Messsysteme
• Überprüfung der CE-Kennzeichnung
• Überprüfung der Sicherung der Justierung
• Überprüfung der Anzeigebereiche und Nullpunktlage
• Überprüfung der zusätzlichen Messwertausgänge
• Überprüfung der Anzeige von Statussignalen
• Überprüfung der Schutzarten durch Gehäuse
• Überprüfung der Einstellzeit
• Überprüfung der Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt
• Überprüfung der Linearität (Lack-of-fit)
• Überprüfung der Null- und Referenzpunktdrift
• Überprüfung des Einflusses der Umgebungstemperatur
• Überprüfung des Einflusses der Netzspannung
• Überprüfung des Einflusses von Schwingungen
Die folgende Tabelle zeigt die Messkomponente und deren Zertifizierungsbereich, für die dieses Prüfprogramm durchgeführt wurde.
Tabelle 1: Geprüfte Komponenten und eingestellter Messbereich im Labortest
Komponente
Abgasgeschwindigkeit eingestellter
Messbereich
0 - 50
Zertifizierungsbereich
3 - 50
Einheit m/s
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4.2 Feldtest
Der Feldtest erfolgte im Abgas eines Steinkohlekraftwerkes mit zwei vollständigen identischen Messsystemen des Typs V-CEM5100 mit den Gerätenummern:
Gerät 1:
Gerät 2:
Sensor Einheiten
Bedienteil
Spannungsversorgung
Sensor Einheiten
Bedienteil
Spannungsversorgung
M 5100-0134-RX1 bzw. –RX2
M 5100-0134-DDU
M 5100-0134-SP PSU 48-851
M 5100-0135-RX1 bzw. –RX2
M 5100-0135-DDU
M 5100-0135-SP PSU 48-852.
Art der Anlage:
Abgasreinigungsanlage
(vor Messstelle):
Steinkohlekraftwerk mit Klärschlammmitverbrennung und
Petrolkoksmitverbrennung
Entschwefelungsanlage, Elektrofilter, DENOX-Katalysator
Einbausituation der Messgeräte: Die Messeinrichtungen waren in einem vertikalen Abgaskanal installiert. Einlaufstrecken betragen 1,5 d, die
Auslaufstrecken sind > 3 d. Der Kanal hat einen runden
Querschnitt mit einer Abmessung von 6,80 m. Die Sonden waren unmittelbar nebeneinander eingebaut.
Abgasrandbedingungen:
Feuchte:
Temperatur:
Staubgehalt:
10 Vol.-% f f
120 °C
< 15 mg/m³
Die Anlage wurde ausgewählt, weil sie einem typischen Einsatzfeld entspricht.
Der Feldtest startete am 17.06.2011 und endete am 07.10.2011. Während des gesamten
Feldtestzeitraums wurden die Driftuntersuchungen fortgeführt. Im Rahmen der Wartungsintervallverlängerung wurde der Feldtest an der gleichen Anlage um drei Monate auf sechs
Monate verlängert. Aufgrund der Ergebnisse der Null- und Referenzpunktkontrollen kann für die Messeinrichtung ein Wartungsintervall von drei Monaten ausgesprochen werden. Für den ursprünglichen Feldtest wurde folgendes Testprogramm festgelegt:
• Funktionsprüfung der Geräte,
• Überprüfung der Linearität (Lack-of-fit),
• Überprüfung der Kalibrierfunktion,
• Überprüfung des Wartungsintervalls,
• Überprüfung der Null- und Referenzpunktdrift,
• Überprüfung der Verfügbarkeit,
• Überprüfung der Vergleichspräzision.
Während der ersten Wartungsintervallverlängerung wurden die Driftkontrollen im monatlichen Abstand während der zweiten Wartungsintervallverlängerung im drei-monatlichen Abstand fortgeführt.
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Während des Tests waren die Geräte wie in der folgenden Tabelle beschrieben eingestellt:
Tabelle 3: Eingestellter Messbereich während des Feldtests
Komponente
Abgasgeschwindigkeit
Messbereich während des Feldtests
0 - 50 m/s
Abbildung 6: Einbausituation im Feldtest
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5. Standardreferenzmessverfahren
5.1 Messverfahren (kontinuierliche Messverfahren)
Messobjekt:
Messverfahren / VDI-Richtlinie:
Analysator:
Hersteller:
Eingestellter Messbereich:
Gerätetyp eignungsgeprüft:
Staubfilter:
Sauerstoff (O
0 - 25 Vol.-% ja
2
)
Paramagnetismus / DIN EN 14789
TÜV-Messeinrichtung
Horiba / PG 250
Entnahmesonde: ohne beheizt auf 180 °C
Probengasleitung vor Gasaufbereitung: beheizt auf 180 °C
Länge: 8 m
Probengasleitung nach Gasaufbereitung: unbeheizt
Länge:
Werkstoff der Gas führenden Teile:
Messgasaufbereitung:
Fabrikat / Typ:
Temperatur geregelt auf:
90%-Einstellzeit des gesamten Messaufbaus in s:
Registrierung der Messwerte: mit einer Messwerterfassungsanlage
(Rechner), Fabrikat / Typ:
Länge 1 m
Quarzglas / PTFE
Permeationstrockner
Gröger & Obst / GOT 200
3 °C ± 1 K
< 60 s (Prüfgasaufgabe über die Sonde)
Yokogawa DX 112
5.2 Messverfahren (diskontinuierliche Messverfahren) keine
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5.3 Ermittlung der Abgasrandbedingungen
Staudruck-Messung im Abgaskamin: Prandtl’sches Staurohr mit Mikromanometer
Statischer Druck im Abgaskamin: Prandtl’sches Staurohr mit Mikromanometer
Luftdruck in Höhe der Probenahmestelle:
Letzte Überprüfung / Kalibrierung:
Lufft / Dosenbarometer / 913 - 1113 mbar
Juni 2011
Abgastemperatur:
Temperaturmessgerät,
Fabrikat, Typ:
Wasserdampfanteil im Abgas
(Abgasfeuchte):
Abgasdichte:
NiCr-Ni-Thermoelement / MTB / Typ K
Adsorption an Silikagel / Gravimetrie berechnet unter Berücksichtigung der Abgasbestandteile an Sauerstoff (O
2
), Kohlendioxid (CO
2
),
Kohlenmonoxid (CO, soweit relevant), Stickstoff
(mit 0,933 % Argon), Abgasfeuchte (Wasserdampfanteil im Abgas) sowie der Abgastemperatur und Druckverhältnisse im Kanal
5.4 Prüfgase und Prüfstandards
Hier nicht notwendig.
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6. Prüfergebnisse
6a Allgemeine Anforderungen
6a.1 [5.1 Anwendung der Mindestanforderung]
Das Prüflaboratorium muss mindestens zwei identische automatische Messeinrichtungen (AMS) prüfen. Alle geprüften AMS müssen die in diesem Dokument festgelegten Mindestanforderungen sowie die in den jeweiligen rechtlichen Regelungen festgelegten Anforderungen an die Messunsicherheit einhalten.
Bewertung
Während der Eignungsprüfung wurden zwei identische und vollständige Messeinrichtungen geprüft. Die Messeinrichtungen erfüllen die Mindestanforderungen zur Überwachung von
Emissionen aus stationären Quellen sowie die geforderte Messunsicherheit.
Die Prüfungen und Ergebnisse sind in den entsprechenden Kapiteln 6a, 6b und 6c dargestellt. Die Darstellung der Ergebnisse zu der geforderten Messunsicherheit befindet sich im
Kapitel 6d.
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6a.2 [5.2 Zu prüfende Bereiche]
5.2.1 Zertifizierungsbereich
Der Zertifizierungsbereich, in dem die AMS zu prüfen ist, muss durch Angabe der unteren und der oberen Grenze des Bereiches festgelegt werden. Der Bereich muss für die vorgesehene Anwendung der AMS geeignet sein. Der Zertifizierungsbereich ist wie folgt festzulegen: a) für Abfallverbrennungsanlagen als Bereich von null, falls die AMS Null messen kann, bis zum maximal 1,5-fachen des Emissionsgrenzwertes (ELV) für den
Tagesmittelwert; b) für Großfeuerungsanlagen als Bereich von null, falls die AMS Null messen kann, bis zum maximal 2,5-fachen des Emissionsgrenzwertes (ELV) für den
Tagesmittelwert; c) für andere Anlagen unter Berücksichtigung des jeweiligen Emissionsgrenzwertes oder jeder anderen Anforderung in Bezug auf die vorgesehene Anwendung.
Zur Bildung von Halbstundenwerten muss die automatische Messeinrichtung Momentanwerte in einem Bereich messen können, der mindestens das Zweifache der oberen Grenze des Zertifizierungsbereiches beträgt. Wenn zur Erfüllung dieser Anforderung Bereichsumschaltungen der AMS notwendig sind, erfordern die zusätzlichen Bereiche weitere Prüfungen (siehe 5.2.2).
Der/Die Zertifizierungsbereich(e) und die für jeden Bereich geprüften Mindestanforderungen müssen im Zertifikat angegeben werden.
Das Prüflaboratorium sollte für den Feldtest eine industrielle Anlage mit erkennbar schwierigen Randbedingungen auswählen. Dies bedeutet, dass die automatische
Messeinrichtung dann auch bei weniger schwierigen Messbedingungen eingesetzt werden kann.
Bewertung
Die Abgasgeschwindigkeit ist eine Bezugsmessgröße, daher gibt es hier keinen Emissionsgrenzwert für den Tagesmittelwert. Der geprüfte Messbereich liegt im Bereich üblicher Abgasgeschwindigkeiten und kann so eingestellt werden, dass die übliche maximale Abgasgeschwindigkeit bei 80 % des Messbereiches liegt.
Die Zertifizierungsbereiche und die für jeden Bereich geprüften Mindestanforderungen sind im Zertifikat angegeben.
Der ausgewählte Standort des Feldtests ist bereits in Kapitel 4.2 näher beschrieben.
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5.2.2 Zusätzliche Bereiche
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Falls ein Hersteller den Nachweis der Einhaltung der Anforderungen in einem zusätzlichen Bereich oder in mehreren zusätzlichen Bereichen wünscht, die größer als der Zertifizierungsbereich sind, dann sind einige ausgewählte, zusätzliche Prüfungen für alle zusätzlichen Bereiche notwendig. Diese zusätzlichen Prüfungen müssen mindestens die Untersuchung der Einstellzeit und des Lack-of-fit beinhalten. Die
Querempfindlichkeit ist für Störkomponenten, die sich bei der Prüfung im Zertifizierungsbereich als relevant erwiesen haben, zu prüfen. Die Konzentration der relevanten Störkomponenten muss proportional größer als die festgelegten Werte sein, wobei der Proportionalitätsfaktor gleich dem Verhältnis des betrachteten zusätzlichen
Bereiches zum Zertifizierungsbereich ist.
Zusätzliche Bereiche und die für diese Bereiche geprüften Mindestanforderungen sind im Zertifikat anzugeben.
Bewertung
Es wurden keine zusätzlichen Zertifizierungsbereiche definiert.
5.2.3 Untere Grenze der Bereiche
Die untere Grenze des Zertifizierungsbereiches ist üblicherweise Null.
Bewertung
Aufgrund der Ergebnisse aus den Driftuntersuchungen und den An- und Abfahrvorgängen der Anlage wird die untere Grenze des Zertifizierungsbereiches mit 3 m/s festgelegt.
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5.2.4 Angabe von bereichsbezogenen Mindestanforderungen
Die festgelegten Mindestanforderungen werden für alle Messkomponenten mit Ausnahme von Sauerstoff als prozentualer Anteil der oberen Grenze des Zertifizierungsbereiches angegeben. Für Sauerstoff werden die Mindestanforderungen als
Volumenkonzentration angegeben. Eine bereichsbezogene Mindestanforderung entspricht der größten Abweichung, die in einer Prüfung zulässig ist, wobei das Vorzeichen der in der Prüfung ermittelten Abweichung nicht von Belang ist.
Bewertung
Für alle Prüfungen werden die Abweichungen als prozentualer Anteil der oberen Grenze des
Zertifizierungsbereiches angegeben.
5.2.5 Bereiche für optische In-situ-AMS mit variabler optischer Länge
Der Zertifizierungsbereich für optische In-situ-AMS mit variabler optischer Länge muss in Einheiten festgelegt werden, die sich als Produkt aus der Konzentration der
Messkomponente und der optischen Weglänge ergeben.
Die bei der Prüfung verwendete Weglänge ist im Zertifikat anzugeben.
Bewertung
Bei der geprüften Messeinrichtung handelt es sich nicht um eine In-situ-AMS mit variabler optischer Länge.
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6a.3 [5.3 Herstellungsbeständigkeit und Änderung der Gerätekonfiguration]
Die Zertifizierung einer AMS gilt nur für das Prüfmuster, das die Eignungsprüfung durchlaufen hat. Nachfolgende Änderungen der Gerätekonfiguration, die Einfluss auf das Leistungsvermögen der AMS haben könnten, können dazu führen, dass die
Zertifizierung ungültig wird.
Die Herstellungsbeständigkeit und Änderungen der Gerätekonfiguration werden in der DIN EN 15267-2 behandelt.
Bewertung
Die durchgeführten Prüfungen wurden mit den in Kapitel 3 ausführlich beschriebenen Messeinrichtungen durchgeführt. Die Prüfergebnisse in diesem Prüfbericht und im zugehörigen
Zertifikat beziehen sich nur auf Messeinrichtungen, die den geprüften Prüfmustern entsprechen. Der Hersteller wurde darauf hingewiesen, dass jegliche Änderung an der Messeinrichtung mit dem Prüfinstitut abgesprochen werden muss und zu Nach- oder Neuprüfungen der
Messeinrichtung führen kann.
Bei Änderungen an der Gerätekonfiguration für Hard- und/oder Software ist der Fortbestand der Gültigkeit der Zertifizierung nicht garantiert.
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6a.4 [5.4 Qualifikation der Prüflaboratorien]
Prüflaboratorien müssen über eine Akkreditierung nach EN ISO/IEC 17025 verfügen. Weiterhin müssen sie für die Durchführung der in dieser Europäischen Norm festgelegten Prüfungen akkreditiert sein. Prüflaboratorien müssen die Unsicherheiten der einzelnen in der Eignungsprüfung verwendeten Prüfprozeduren kennen.
CEN/TS 15675 ergänzt die Norm EN ISO/IEC 17025 hinsichtlich der Durchführung von Emissionsmessungen. Diese Ergänzungen sollten bei der Verwendung der im
Anhang A der DIN ENJ 15267-3 festgelegten Standardreferenzmessverfahren berücksichtigt werden.
Bewertung
Das Prüfinstitut TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH ist nach DIN EN ISO/IEC 17025 für Eignungsprüfungen (QAL1), Funktionsprüfungen (AST), Kalibrierungen (QAL2) und
Emissionsmessungen bis zum 31-01-2013 akkreditiert.
Im Anhang ist als Abbildung 30 die Akkreditierungs-Urkunde beigefügt.
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6b Laborprüfungen
6b.1 [6.1 Automatische Messeinrichtungen für die Prüfung]
Alle für die Prüfung bereit gestellten automatischen Messeinrichtungen müssen vollständig sein. Die Anforderungen gelten nicht für Einzelkomponenten einer AMS. Der
Prüfbericht muss für eine festgelegte AMS unter Angabe aller Einzelkomponenten angefertigt werden.
Automatische Messeinrichtungen mit extraktiver Probenahme müssen geeignete
Vorrichtungen zur Filterung von Feststoffen, zur Vermeidung von chemischen Reaktionen in der Probenahmeinrichtung, zur Vermeidung von Mitnahmeeffekten und zur effektiven Kontrolle von Wasserkondensat besitzen.
Messeinrichtungen, die über unterschiedlich lange Probenahmeleitungen verfügen, müssen mit einer Probenahmeleitung geprüft werden, deren Länge zwischen dem
Prüflaboratorium und dem Hersteller vereinbart wird. Die Länge der Probenahmeleitung ist im Prüfbericht anzugeben.
Das Prüflaboratorium muss den Typ der Probenahmeeinrichtung im Prüfbericht beschreiben.
Gerätetechnische Ausstattung
Die Prüfung wurde mit zwei vollständigen und baugleichen Messeinrichtungen vom Typ V-
CEM5100 durchgeführt. Die AMS ist ein in-situ Messgerät. Im Messgerät ist die Software mit
Versionsnummer 507-105B implementiert.
Durchführung der Prüfung
Die Messeinrichtungen und das Handbuch wurden auf Vollständigkeit überprüft.
Fotos der beiden Messeinrichtungen wurden sowohl vor der Messung als auch während der einzelnen Testpunkte gemacht.
Auswertung
Die beiden Messeinrichtungen waren baugleich und bestehen aus 2 Sensorköpfen, Netzteil
PSU, Signalverarbeitungseinheit SPU, Anzeigeeinheit DDU und QAL3 Prüfequipment.
Bewertung
Die eignungsgeprüfte Ausführung umfasst die vollständige Messeinrichtung einschließlich 2
Sensorköpfe, Netzteil PSU, Signalverarbeitungseinheit SPU, Anzeigeeinheit DDU, QAL3
Prüfequipment, Datenausgabe und Bedienungsanleitung.
Damit werden die Bedingungen der Mindestanforderungen erfüllt.
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Luftreinhaltung
Bericht über die zweite Ergänzungsprüfung der Messeinrichtung
V-CEM5100 der Firma CODEL International Ltd. für die Komponente
Abgasgeschwindigkeit, Bericht-Nr.: 936/21216334/D
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Das geprüfte Messsystem besteht aus folgenden Bestandteilen:
2 Sensorköpfe, Netzteil PSU, Signalverarbeitungseinheit SPU, Anzeigeeinheit DDU, QAL3
Prüfequipment, Datenausgabe und Bedienungsanleitung.
Eine Kopie des Handbuches befindet sich im Anhang ab Seite 120.
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6b.2 [6.2 CE-Kennzeichnung]
Die automatische Messeinrichtung muss die Anforderungen der anzuwendenden
EG-Richtlinien an die CE-Kennzeichnung einhalten. Dazu gehören beispielsweise
• die Richtlinie 89/336/EWG über die elektromagnetische Verträglichkeit und ihre
Änderung durch die Richtlinien 92/31/EWG und 93/68/EWG
• und die Richtlinie 72/23/EWG über elektrische Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen und ihre Änderung durch die Richtlinie 93/68/EWG.
Hersteller oder Anbieter von automatischen Messeinrichtungen müssen einen überprüfbaren und nachvollziehbaren Nachweis erbringen, dass die in den für die Geräte geltenden EG-Richtlinien festgelegten Anforderungen eingehalten werden.
Gerätetechnische Ausstattung
Nicht notwendig für diesen Prüfpunkt.
Durchführung der Prüfung
Der Hersteller legte einen Prüfbericht zur CE-Kennzeichnung vor.
Auswertung
Es lagen dem Prüfinstitut folgende Unterlagen vor:
Prüfbericht zur CE-Kennzeichnung
Bewertung
Ein Herstellerzertifikat ist der Abbildung 7 dieses Berichtes zu entnehmen.
Damit werden die Bedingungen der Mindestanforderungen erfüllt.
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Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse.
Abbildung 7: Herstellerzertifikat über EU Konformitätserklärung
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6b.3 [6.3 Unbefugtes Verstellen]
Die automatische Messeinrichtung muss über eine Sicherung gegen unbefugtes
Verstellen der Justierung verfügen.
Gerätetechnische Ausstattung
Hier nicht notwendig.
Durchführung der Prüfung
Die automatische Messeinrichtung wurde gemäß der Bedienungsanleitung in Betrieb genommen. Danach wurde die vom Messgerätehersteller vorgesehene Schutzvorrichtung gegen unbeabsichtigtes und unbefugtes Verstellen der Justierung aktiviert. Anschließend wurde geprüft, ob die Sicherung zuverlässig arbeitet.
Auswertung
Die Messeinrichtung weist einen Passwortschutz an der Anzeigeeinheit auf, welche ein unbefugtes Verstellen der messtechnisch relevanten Parameter verhindert. Ohne das Passwort können nur Geräteparameter angesehen aber nicht verändert werden. Die Beschreibung dieser Funktion ist dem Gerätehandbuch unter Kapitel „7.9.1“ zu entnehmen.
Bewertung
Die Sicherung der Justierung ist durch einen Passwortschutz gewährleistet.
Damit werden die Bedingungen der Mindestanforderungen erfüllt.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Bei dieser Mindestanforderung nicht erforderlich.
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6b.4 [6.4 Anzeigebereiche und Nullpunktlage]
Die automatische Messeinrichtung muss über einen Messsignalausgang mit lebendem Nullpunkt (z. B. 4 mA) verfügen, so dass negative und positive Messsignale angezeigt werden können.
Die AMS muss über eine Geräteanzeige verfügen, die das Messsignal anzeigt. Die
Geräteanzeige darf sich außerhalb der AMS befinden.
Das Prüflaboratorium hat zu überprüfen, ob die Anzeigebereiche der automatischen
Messeinrichtung eingestellt werden können und ob diese Anzeigebereiche für die jeweilige Messaufgabe geeignet sind.
Die mit der AMS zu überwachenden Grenzwerte sollten dokumentiert werden. Weiterhin sollte die Eignung der Anzeigebereiche der AMS für geltende EG-Richtlinien und andere vorgesehene Anwendungen beschrieben werden.
Das Prüflaboratorium muss mit Hilfe von Referenzmaterialien überprüfen, ob der
Anzeigebereich mindestens doppelt so groß wie der Zertifizierungsbereich ist.
Gerätetechnische Ausstattung
Zur Aufnahme des Analogsignals der Messeinrichtung wurde ein Multimeter eingesetzt.
Durchführung der Prüfung
Es wurde überprüft, ob die gewünschten Messbereiche unter Berücksichtigung der Messaufgabe an der Messeinrichtung eingestellt werden können.
Die Signalausgabe wurde daraufhin überprüft, ob die Anforderungen, wie lebender Nullpunkt und Messbereich, eingehalten werden.
Auswertung
Die Lage des Nullpunktes kann auf 4 mA eingestellt werden. Der Anzeigebereich kann den geltenden Richtlinien angepasst werden.
Bewertung
Der Anzeigebereich kann an der Messeinrichtung eingestellt werden. Der Nullpunkt liegt mit
4 mA bei 20 % des analogen Geräteausgangs. Die Messeinrichtung kann auch negative
Messwerte ausgeben.
Damit werden die Bedingungen der Mindestanforderung erfüllt.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Bei dieser Mindestanforderung nicht erforderlich.
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6b.5 [6.5 zusätzliche Messwertausgänge]
Die automatische Messeinrichtung muss über einen zusätzlichen Messwertausgang verfügen, der den Anschluss eines zusätzlichen Anzeige- und Registriergerätes erlaubt, also einen Ausgang für das Datenerfassungssystem und einen zusätzlichen
Ausgang für die Durchführung der QAL2, QAL3 und AST nach EN 14181.
Das Prüflaboratorium muss anschließend überprüfen, ob die Messsignale an dem zusätzlichen Messwertausgang mit denen der AMS übereinstimmen. Das Prüflaboratorium muss die Funktionsweise des zusätzlichen Messwertausganges im Prüfbericht beurteilen und beschreiben.
Gerätetechnische Ausstattung
Zu prüfende Messeinrichtung, Null- und Referenzpunktequipment und Multimeter.
Durchführung der Prüfung
Zur Prüfung wurde ein Multimeter an die Analogausgänge der Messeinrichtung angeschlossen. Die Prüfung erfolgte durch Vergleich des aufgenommenen Messsignals mit dem der
AMS und mit dem Sollwert.
Auswertung
Die Messeinrichtung hat zwei Analogausgänge. Es kann ausgewählt werden, welche Messgröße über diese Ausgänge ausgegeben werden soll. Die Messwerte der verschiedenen
Ausgänge der Messeinrichtung sind gleich. Zudem gibt es Statussignale zur Meldung von
Gerätestörungen und Grenzwertüberschreitungen.
Der Anschluss eines zusätzlichen Datenerfassungssystems ist möglich.
Bewertung
Zusätzliche Signalausgänge sind am Gerät vorhanden. Die Signalausgänge geben identische Messwerte aus.
Damit werden die Bedingungen der Mindestanforderung erfüllt.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Bei dieser Mindestanforderung nicht erforderlich.
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6b.6 [6.6 Anzeige von Statussignalen]
Die automatische Messeinrichtung muss den Betriebszustand anzeigen.
Weiterhin muss die AMS in der Lage sein, den Betriebszustand an eine Datenerfassungseinrichtung zu übermitteln.
Gerätetechnische Ausstattung
Die vorhandenen Statussignale wurden mit Hilfe eines Multimeters geprüft.
Durchführung der Prüfung
Durch Eingriff in die Messeinrichtung wurden Störungen simuliert. Zudem ist es möglich, wie im Handbuch Kapitel 7.6.6 beschrieben, über einen entsprechenden Menüpunkt ein Wartungssignal zu aktivieren.
Auswertung
Es wurde geprüft, ob die jeweiligen Statusmeldungen vom Gerät korrekt gemeldet wurden.
Bewertung
Die Statusmeldungen wurden korrekt ausgegeben, es kann über die Bedieneinheit zusätzlich manuell ein Wartungssignal aktiviert werden.
Damit werden die Bedingungen der Mindestanforderung erfüllt.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Bei dieser Mindestanforderung nicht erforderlich.
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6b.7 [6.7 Vermeidung oder Kompensation der Verschmutzung optischer Grenzflächen]
Beruht das Messprinzip auf optischen Verfahren, so muss die Messeinrichtung eine
Vorrichtung besitzen, die eine Verschmutzung der optischen Grenzflächen vermeidet und/oder kompensiert.
Für Geräte mit einer eingebauten Verschmutzungskompensation darf die Absorption durch das optische Filter vom Gerätehersteller festgelegt werden und mehr als 10 % betragen, um so eine umfassendere Prüfung der Kompensation zu ermöglichen. Der Einfluss einer Verschmutzung der optischen Grenzflächen auf das Messsignal ist unter Berücksichtigung der physikalischen Zusammenhänge zu ermitteln und nach Möglichkeit durch Messungen zu quantifizieren.
Das geräteinterne Verfahren zur Verschmutzungskontrolle muss vom Gerätehersteller nachvollziehbar beschrieben sein. Diese Funktion muss bei eingebauter Messeinrichtung im laufenden Betrieb verfügbar sein. Die AMS muss den Betrieb der Funktion anzeigen.
Gerätetechnische Ausstattung
Das Messprinzip beruht nicht auf einem optischen Verfahren.
Durchführung der Prüfung
Das Messprinzip beruht nicht auf einem optischen Verfahren.
Auswertung
Das Messprinzip beruht nicht auf einem optischen Verfahren.
Bewertung
Das Messprinzip beruht nicht auf einem optischen Verfahren.
Die Mindestanforderung ist nicht relevant.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
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6b.8 [6.8 Schutzarten durch Gehäuse]
Geräte, deren Einbau auf belüftete Räume und Messschränke beschränkt ist, wo die Geräte vor Niederschlägen geschützt sind, müssen mindestens der Schutzart
IP40 nach EN 60529 entsprechen.
Geräte, deren Einbau auf Orte mit Schutz vor Niederschlägen beschränkt ist, beispielsweise Orte mit Vordächern, wo die Geräte jedoch Niederschlägen auf Grund von beispielsweise Wind ausgesetzt sein können, müssen mindestens der Schutzart
IP54 nach EN 60529 entsprechen.
Geräte, die zur Verwendung in Außenbereichen ohne jeglichen Wetterschutz vorgesehen sind, müssen mindestens der Schutzart IP65 nach EN 60529 entsprechen.
Gerätetechnische Ausstattung
Bericht über die Schutzartprüfung bereitgestellt durch den Hersteller.
Durchführung der Prüfung
Der Hersteller der AMS legte dem Prüflaboratorium den Bericht über die Prüfung des Gehäuses nach EN 60529 vor. Die Einhaltung der angegebenen Schutzart wurde überprüft.
Auswertung
Der Hersteller gibt für die Messeinrichtung die Schutzart IP65 an. Somit ist eine Verwendung in Außenbereichen möglich.
Bewertung
Die Messeinrichtung entspricht der Schutzart IP65.
Damit werden die Bedingungen der Mindestanforderung erfüllt.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
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6b.9 [6.9 Einstellzeit im Labortest]
Die automatische Messeinrichtung muss die folgenden Mindestanforderungen an die Einstellzeit einhalten.
Die Einstellzeit der Messeinrichtung darf nicht mehr als 60 s betragen.
Gerätetechnische Ausstattung
Zu prüfende Messeinrichtung und ein gerätezugehöriger Prüfstand.
Durchführung der Prüfung
Die Einstellzeit wird im Labor mittels eines zum Messgerät gehörenden Prüfstandes überprüft. Die Einstellzeit wird für den Anstieg auf 90 % und den Abfall auf 10 % des Referenzpunktes ermittelt.
Durch Simulation einer definierten Laufzeitdifferenz zwischen Sensoreinheit A und B wird der sprunghafte Wechsel der Abgasgeschwindigkeit simuliert. Nachdem ein stabiler Wert erreicht ist, wird die Drehzahl der Prüfeinrichtung auf Null reduziert. Dies markiert den Startpunkt für die Einstellzeit im Abfallmodus, das Erreichen von 10 % der vorher eingestellten
Geschwindigkeit markiert den Endpunkt der Einstellzeit im Abfallmodus.
Legende:
1 Totzeit
2 Anstiegszeit
3 Einstellzeit (Anstieg) tr
4 Abfallzeit
5 Einstellzeit (Abfall) tf x
Messsignal t
Zeit
Abbildung 8: Schematische Darstellung der Prüfung der Einstellzeit
Auswertung
Bei dieser Art von Messgerät ist die Einstellung abhängig von der eingestellten Dämpfung, die Dämpfung ist hier auf 30 s eingestellt, für Dämpfungen ≤ 30 s ist es möglich die Mindestanforderungen zu erfüllen.
Es wurde die Zeitspanne zwischen Referenzpunkt und Nullpunkt und Erreichen von 90 % der Gasgeschwindigkeit für den Anstiegsmodus und 10 % der Gasgeschwindigkeit für den
Abfallmodus, bestimmt.
Der Mittelwert der Einstellzeiten im Anstiegsmodus und der Mittelwert der Einstellzeiten im
Abfallmodus werden berechnet. Der größere der beiden Mittelwerte der Einstellzeiten im Anstiegsmodus und im Abfallmodus wird als Einstellzeit der AMS verwendet.
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Die relative Differenz der Einstellzeiten wird nach folgender Gleichung berechnet: t d
= t r
- t t r f t t
Dabei ist d
die relative Differenz zwischen den Einstellzeiten des Ant r f stieg- und Abfallmodus
die im Anstiegmodus ermittelte Einstellzeit
die im Abfallmodus ermittelte Einstellzeit
Bewertung
Es ergeben sich Einstellzeiten von maximal 60 s bei einer Dämpfungszeit von 30 s, setzt man die Dämpfungszeit herunter, verringert sich auch die Einstellzeit. Die Untersuchungen wurden dreimal wiederholt.
Damit werden die Bedingungen der Mindestanforderung erfüllt.
Tabelle 2: Einstellzeiten im Labortest für die Messeinrichtung V-CEM5100
Messgerät:
Komponente:
Abgasgeschwindigkeit, trocken
V-CEM5100 im Labortest
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich 0 - 50 m/s)
Gerät 1 Gerät 2
t
90
für den Anstieg
t
90
für den Abfall
rel. Differenz der t
90
Einstellzeit t r
= t f
= t d
= t
90
=
60 sec t r
=
60 sec t f
=
0,0 % t d
=
60 sec t
90
=
60 sec
60 sec
0,0 %
60 sec
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
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6b.10 [6.10 Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt]
Die automatische Messeinrichtung muss folgende Mindestanforderungen an die
Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt einhalten.
Die Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt darf 2,0 % vom Zertifizierungsbereichsendwert nicht überschreiten.
Die Nachweisgrenze ist gleich der doppelten Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt.
Die Bestimmungsgrenze ist gleich der vierfachen Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt.
Gerätetechnische Ausstattung
Zu prüfende Messeinrichtung.
Durchführung der Prüfung
Die Messsignale der AMS am Nullpunkt wurden nach einer Wartezeit, entsprechend der vierfachen Einstellzeit, durch 20 aufeinander folgende einzelne Ablesungen im Abstand von jeweils der einfachen Einstellzeit der Geräteanzeige ermittelt. Der Wert ist jeweils über die
Einstellzeit zu mitteln.
Auswertung
Anhand der ermittelten Messsignale wurde die Wiederholstandardabweichung mit folgender
Gleichung berechnet. s r
=
∑
( x i n
−
− 1 x
) 2 mit: s r x i x n die Wiederholstandardabweichung das i-te Messsignal der Mittelwert der Messsignale x i die Anzahl der Messungen, n = 20
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Bewertung
Der Maximalwert der Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt betrug 0,000 m/s. Dies entspricht einer Wiederholstandardabweichung von 0,0 % bezogen auf den Zertifizierbereich.
Damit wurde die Mindestanforderung erfüllt.
Tabelle 3: Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt
Messgerät:
Komponente:
Nullpunkt
Anzahl Punkte
Mittelwert
Standardabweichung s r
Mindestanforderung s r
≤
Standardabweichung s r
Mindestanforderung s r
≤
Nachweisgrenze
Bestimmungsgrenze
V-CEM5100 im Labortest
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s) m/s m/s m/s
% ZB
% ZB m/s m/s
Gerät 1
20
0,125
0,000
0,0
0,000
0,000
1,000
Gerät 2
20
0,094
0,000
0,0
2,0
0,000
0,000
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Die Ergebnisse zur Bestimmung der Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt sind im
Anhang in Tabelle 26 dargestellt.
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6b.11 [6.11 Wiederholstandardabweichung am Referenzpunkt]
Die automatische Messeinrichtung muss folgende Mindestanforderungen an die
Wiederholstandardabweichung am Referenzpunkt einhalten.
Die Wiederholstandardabweichung wird für Volumenstrommesseinrichtungen nicht bestimmt.
Gerätetechnische Ausstattung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Durchführung der Prüfung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Auswertung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Bewertung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Damit ist diese Mindestanforderung nicht zutreffend.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
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6b.12 [6.12 Lack-of-fit im Labortest]
Die automatische Messeinrichtung muss ein lineares Messsignal liefern und folgende Mindestanforderungen an den Lack-of-fit einhalten.
Die Abweichung darf nicht größer als 3,0 % vom Zertifizierungsbereichsendwert sein.
Die Linearität der Geräteanzeige ist mit mindestens sieben verschiedenen Referenzmaterialien, zu denen auch die Konzentration Null gehört, zu überprüfen.
Gerätetechnische Ausstattung
Zu prüfende AMS, gerätezugehöriger Prüfstand.
Durchführung der Prüfung
Die Linearitätsprüfung wurde durch Simulation von Laufzeitdifferenzen mittels eines zum
Messgerät gehörenden Prüfstandes überprüft.
Dazu wurde die folgende Reihenfolge genutzt (die Angaben beziehen sich auf den Messbereichsendwert):
0 % → 70 % → 40 % → 0 % → 60 % → 10 % → 30 % → 90 % → 0 %.
Durch Verwendung dieser Reihenfolge wurden Hystereseeffekte vermieden.
Nach jedem Wechsel der Konzentration wurden die Messsignale der AMS nach einer Wartezeit, entsprechend der vierfachen Einstellzeit, durch drei aufeinander folgende einzelne Ablesungen im Abstand von jeweils der einfachen Einstellzeit ermittelt. Die Werte wurden jeweils über eine Einstellzeit gemittelt.
Da die AMS die Mindestanforderung bereits bei der ersten Prüfung mit einem Faktor zwei oder mehr erfüllte, wurde auf weitere Prüfungen verzichtet.
Auswertung
Die Bestimmung des Zusammenhangs zwischen den Werten der AMS und den Werten der
Referenzmaterialien wurde entsprechend Anhang C der DIN EN 15267-3 durchgeführt. Hierzu wurde mit den Werten der AMS (x-Werte) und den Werten des Referenzmaterials
(c-Werte) eine Regressionsrechnung durchgeführt. Anschließend wurden die Mittelwerte der
Geräteanzeigen der AMS für jede Konzentrationsstufe und der Abstand (Residuum) dieser
Mittelwerte zur Regressionsgerade berechnet.
Bewertung
Die relativen Residuen liegen bei maximal 0,4 % des Zertifizierungsbereichs.
Damit wurde die Mindestanforderung erfüllt.
Für die Unsicherheitsberechnung in Kapitel 6d wird der Wert von 0,115 m/s verwendet.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 sowie Abbildung 9 und Abbildung 10 dargestellt.
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Tabelle 4: Ergebnisse der Linearitätsprüfung für Abgasgeschwindigkeitsmessbereich 0 bis 50 m/s
Messgerät:
Komponente:
V-CEM5100 im Labortest
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Gerät 1
Sollwert Messwert m/s m/s
Regression d c,rel m/s %
Gerät 2
Sollwert Messwert m/s m/s
Regression d c,rel m/s %
0,00
35,0
20,0
0,00
30,0
5,00
15,0
45,0
0,00
0,13
35,2
20,2
0,13
30,4
5,24
15,1
45,0
0,13
0,16
35,2
20,2
0,16
30,2
5,16
15,2
45,2
0,16
-0,06
0,00
0,00
-0,06
0,40
0,16
-0,20
-0,40
-0,06
0,00
35,0
20,0
0,00
30,0
5,00
15,0
45,0
0,00
0,09
35,3
20,1
0,09
30,2
5,11
15,1
45,3
0,09
0,08
35,2
20,2
0,08
30,2
5,10
15,1
45,3
0,08
0,02
0,20
-0,20
0,02
0,00
0,02
0,00
0,00
0,02 maximaler Wert d c,rel
0,40 0,20 maximale Unsicherheit u = 0,115 m/s = max (d c,rel
) * ZB / √ 3 (D.6)
Linearitätsprüfung im Labortest, Gerät 1,
Abgasgeschwindigkeit
15
10
5
0
30
25
20
50
45
40
35
0 60
1,0
0,0
-1,0
-2,0
-3,0
-4,0
-5,0
5,0
4,0
3,0
2,0
10
Messw erte
20 30 40
Messw ert AMS [m/s] maximal zul. Abw .
50
Residuen
Abbildung 9: Darstellung der Linearität für Gerät 1 Geschwindigkeitsbereich 0 – 50 m/s
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Linearitätsprüfung im Labortest, Gerät 2,
Abgasgeschwindigkeit
35
30
25
20
15
10
5
0
50
45
40
0 10 20
Messw erte
30 40
Messw ert AMS [m/s] maximal zul. Abw .
50
Residuen
60
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
-1,0
-2,0
-3,0
-4,0
-5,0
Abbildung 10: Darstellung der Linearität für Gerät 2 Geschwindigkeitsbereich 0 – 50 m/s
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6b.13 [6.13 Nullpunkt- und Referenzpunktdrift]
Der Hersteller muss eine Beschreibung der von der automatischen Messeinrichtung verwendeten Technik zur Ermittlung und Kompensation der zeitlichen Änderung des
Null- und Referenzpunktes liefern. Die Beschreibung darf für Messeinrichtungen, deren Messprinzip auf optischen Verfahren beruht, nicht auf eine Erklärung der
Kompensation des Einflusses der Verschmutzung der optischen Grenzflächen beschränkt sein.
Das Prüflaboratorium muss überprüfen, dass das gewählte Referenzmaterial, das der AMS zur unabhängigen Überprüfung ihrer Funktion angeboten wird, in der Lage ist, alle relevanten Änderungen der AMS-Anzeigewerte, die nicht auf Änderungen der Messkomponente oder Abgasbedingungen zurückzuführen sind, festzustellen.
Die AMS muss die Aufzeichnung der zeitlichen Änderung des Null- und Referenzpunktes erlauben. Der Hersteller muss die Ermittlung der Null- und Referenzpunktwerte beschreiben. Die verwendete Technik sollte die Kompensation der zeitlichen
Änderungen für möglichst alle aktiven Komponenten der Messeinrichtung berücksichtigen.
Falls die AMS in der Lage ist, Verschmutzungen automatisch zu kompensieren und eine Kalibrierung und Justierung der zeitlichen Änderungen des Null- und Referenzpunktes vorzunehmen, und diese Justierungen den normalen Betriebszustand der
AMS nicht herstellen können, dann muss die AMS ein entsprechendes Statussignal ausgeben.
Falls die AMS nicht in der Lage ist, den Wert Null zu messen, ist die zeitliche Änderung an der unteren Grenze des Zertifizierungsbereiches zu ermitteln.
Gerätetechnische Ausstattung
Zu prüfende Messeinrichtung, Prüfequipment zur Simulation von Laufzeitdifferenzen.
Durchführung der Prüfung
Die geprüften Analysatoren können keine automatische Null- und Referenzpunktprüfung durchführen. Die Lage des Null- und Referenzpunktes kann jedoch problemlos mittels eines zum Messgerät gehörenden Prüfstandes überprüft werden.
Hierzu können die beiden Sensoreinheiten vom Kanal abgebaut und auf das zugehörige
Prüfequipment aufgesetzt werden.
Es wird über einen frequenzgeregelten Motor ein Drehteller in Rotation versetzt. Die hierdurch beliebig einstellbaren Laufzeitdifferenzen erlauben eine Überprüfung von Null- und Referenzpunkt. Die eingestellte Geschwindigkeit sollte etwa 70 % bis 80 % des Messbereiches der Geschwindigkeitsmesssystems sein.
Auswertung
Hier nicht notwendig.
Bewertung
Eine Aufzeichnung der Null- und Referenzpunktdrift ist möglich und entspricht den Anforderungen der QAL3 nach EN 14181.
Damit wurde die Mindestanforderung erfüllt.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
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6b.14 [6.14 Einfluss der Umgebungstemperatur]
Die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am Nullpunkt und am Referenzpunkt müssen die folgenden Mindestanforderungen einhalten.
Der Einfluss der Umgebungstemperatur am Null- und Referenzpunkt darf 5 % vom
Zertifizierungsbereichsendwert nicht überschreiten. Dies gilt für folgende Prüfbereiche der Umgebungstemperatur:
• von –20 °C bis +50 °C für Einrichtungen mit Installation im Außenbereich;
• von +5 °C bis +40 °C für Einrichtungen mit Installation in Innenräumen, wo die
Temperaturen nicht unter +5 °C fallen oder über +40 °C steigen.
Der Gerätehersteller darf größere Bereiche für die Umgebungstemperatur als die oben angegebenen festlegen.
Gerätetechnische Ausstattung
Die Prüfung erfolgte mit der AMS und einer Klimakammer mit regelbarem Temperaturbereich von -40 °C bis +80 °C und regelbarem Feuchtegehalt. Der Feuchtegehalt in der Klimakammer wurde auf 50 % rel. eingestellt.
Durchführung der Prüfung
Die Messgeräte wurden in der Klimakammer den folgenden Temperaturstufen ausgesetzt:
20 °C → 0 °C → -20 °C → 20 °C → 50 °C → 20 °C.
Bei jedem Temperaturschritt wurde mittels des gerätezugehörigen Prüfstandes eine Überprüfung der Null- und Referenzpunktlage durchgeführt. Nach einer Wartezeit, entsprechend der vierfachen Einstellzeit, werden die Messsignale durch drei aufeinander folgende einzelne
Ablesungen im Abstand von jeweils der einfachen Einstellzeit ermittelt. Die Werte wurden jeweils über eine Einstellzeit gemittelt.
Zwischen den einzelnen Temperaturschritten lag eine Äquilibrierzeit von mindestens 6 h.
Die Abweichungen wurden durch Vergleich der Messsignale der einzelnen Temperaturstufen mit dem Mittelwert der Messsignale bei 20 °C ermittelt.
Die Messeinrichtung war über die gesamte Versuchsdauer eingeschaltet.
Da die AMS die Mindestanforderung bereits bei der ersten Prüfung mit einem Faktor zwei oder mehr erfüllte, wurde auf weitere Prüfungen verzichtet.
Auswertung
Die Abweichungen der Messsignale der einzelnen Temperaturstufen wurden ermittelt. Der
Maximalwert des Empfindlichkeitskoeffizienten wurde anhand folgender Gleichung ermittelt: b t
=
(
( x
T i i
−
x i
−
1
−
T i
−
1
)
) mit: b x i x i –1
T i
T i
–1 der Empfindlichkeitsfaktor der Umgebungstemperatur der Mittelwert der Messsignale bei der Temperatur T i der Mittelwert der Messsignale bei der Temperatur T i –1 die momentane Temperatur in dem Prüfzyklus die vorherige Temperatur in dem Prüfzyklus
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Bewertung
Die Ergebnisse der Temperaturprüfung sind in Tabelle 5 dargestellt. Es sind hier die Mittel-
werte an den verschiedenen Temperaturpunkten bei den einzelnen Messreihen des Prüfprogramms dargestellt.
Die maximale Abweichung der Anzeigewerte beträgt -1,2 %. Der Maximalwert des Empfindlichkeitskoeffizienten b t
beträgt 0,035.
Damit wurde die Mindestanforderung erfüllt.
Für die Unsicherheitsberechnung in Kapitel 6d wird der Wert von 0,306 m/s verwendet.
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Tabelle 5: Daten Temperaturprüfung für das Gerät V-CEM5100
Messgerät: V-CEM5100 im Labortest
Komponente: Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Gerät 1
Nullpunkt Referenzpunkt
Temperatur Messwert Abweichung
°C
∅ 20°
20
0
-20
20
50
20 maximaler Wert m/s
0,07
0,09
0,00
-0,06
0,08
0,25
0,03 x i,adj
0,07
% (∅ 20°)
-
0,0
-0,1
-0,3
0,0
0,4
-0,1
0,4 b t
-
0,005
0,003
0,004
0,006
0,007
0,007
Messwert Abweichung m/s
40,4
40,6
40,5
39,8
40,1
40,0
40,5
40,4
% (∅ 20°)
-
0,4
0,2
-1,2
-0,6
-0,8
0,2
-1,2 x x imax imin
0,25
-0,06
40,6
39,8 u 0,093 0,306
Temperatur
°C
∅ 20°
20
0
-20
20
50
20 m/s
0,03
0,03
-0,06
-0,16
0,03
0,25
0,03 maximaler Wert x i,adj
Nullpunkt
Messwert Abweichung
0,03
% (∅ 20°)
-
0,0
-0,2
-0,4
0,0
0,4
0,0
0,4 x imax x imin
0,25
-0,16
-
0,005
0,005
0,005
0,007
0,007
0,007
Gerät 2 b t
Referenzpunkt
Messwert Abweichung m/s % (∅ 20°)
- 40,1
40,1
40,0
39,8
40,1
40,4
40,1
0,0
-0,2
-0,6
0,0
0,6
0,0
-0,6
40,1
40,4
39,8
0,173 u 0,119 maximale Unsicherheit am Referenzpunkt u = u =
( x i ,m a x
− x
,i a d j
)² + ( x i ,m in
− x
,i a d j
) •
3
( x i ,m a x
− x
,i a d j
) + (
0,306 m/s x i ,m in
− x
,i a d j
)²
( ) b t
-
0,005
0,035
0,008
-0,003
-0,017
0,035 b t
-
0,005
0,010
0,008
0,010
0,010
0,010
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Die Einzelwerte der Temperaturprüfung sind im Anhang in Tabelle 29 dargestellt.
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6b.15 [6.15 Einfluss des Probegasdrucks]
Die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am Referenzpunkt müssen die folgenden Mindestanforderungen an den Einfluss des Probegasdrucks bei Änderung von
3 kPa über und unter den Umgebungsluftdruck einhalten.
Der Einfluss des Probegasdrucks am Referenzpunkt darf höchstens 2,0 % vom Zertifizierungsbereichsendwert betragen, bei O
2
höchstens 0,2 Vol.-%.
Diese Anforderung gilt typischerweise für In-situ-AMS, aber nicht für extraktive AMS, da dort das Probengas aufbereitet und üblicherweise nicht durch signifikante Änderungen der Temperatur und des Drucks beeinflusst wird, sobald es den Analysator erreicht hat.
Gerätetechnische Ausstattung
Hier nicht notwendig.
Durchführung der Prüfung
Hier nicht notwendig.
Auswertung
Die Messeinrichtung arbeitet nach Verfahren der Bestimmung der Transportzeit zwischen zwei Sensoren mit bekanntem Abstand zur Bestimmung der Abgasgeschwindigkeit. Hierzu werden die natürlichen, im Abgasstrom durch Wirbel hervorgerufenen Fluktuationen der Infrarotabsorption als „Tracer“ genutzt.
Bewertung
Dieser Prüfpunkt ist nicht relevant, da das Messprinzip auf der Methode der Bestimmung einer Transportzeit beruht. Somit ist der Probengasdruck eine nicht relevante Messgröße.
Die Mindestanforderung ist nicht relevant.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
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6b.16 [6.16 Einfluss des Probegasvolumenstroms für extraktive AMS]
Die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am Nullpunkt und am Referenzpunkt müssen folgende Mindestanforderung an den Einfluss des Probegasvolumenstroms einhalten, wenn der Probegasvolumenstrom sich ändert.
Der Einfluss des Probegasvolumenstroms darf 2,0 % vom Zertifizierungsbereichsendwert nicht überschreiten. Für O
2
darf er 0,2 Vol.-% nicht überschreiten.
Falls der Hersteller nur geringere Abweichungen erlaubt, sind diese verbindlich und dürfen nicht überschritten werden.
Die Unterschreitung der unteren Grenze des Probegasvolumenstroms muss durch ein Statussignal angezeigt werden.
Gerätetechnische Ausstattung
Hier nicht notwendig.
Durchführung der Prüfung
Das Messgerät ist ein in-situ Messgerät, daher trifft dieser Testpunkt nicht zu.
Auswertung
Das Messgerät ist ein in-situ Messgerät, daher trifft dieser Testpunkt nicht zu.
Bewertung
Das Messgerät ist ein in-situ Messgerät, daher trifft dieser Testpunkt nicht zu.
Die Mindestanforderung ist nicht relevant.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Das Messgerät ist ein in-situ Messgerät, daher trifft dieser Testpunkt nicht zu.
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6b.17 [6.17 Einfluss der Netzspannung]
Die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am Nullpunkt und am Referenzpunkt müssen folgende Mindestanforderung an den Einfluss der Netzspannung einhalten, wenn die Versorgungsspannung der AMS von –15 % vom Sollwert unterhalb bis
+10 % vom Sollwert oberhalb des Sollwertes der Versorgungsspannung geändert wird.
Der Einfluss des Netzspannung darf 2,0 % vom Zertifizierungsbereichsendwert nicht
überschreiten.
Die AMS muss den Betrieb bei einer Netzspannung, die den Anforderungen der EN
50160 entspricht, zulassen.
Gerätetechnische Ausstattung
Zu prüfende AMS und Datenlogger.
Durchführung der Prüfung
Die AMS wurden über einen Trenntransformator an die Versorgungsspannung angeschlossen.
Für jede Spannungsstufe wurden der Null- und Referenzpunkt mittels des gerätezugehörigen
Prüfequipments überprüft. Die Messsignale der AMS wurden am Nullpunkt und am Referenzpunkt nach einer Wartezeit, entsprechend der vierfachen Einstellzeit, durch drei aufeinander folgende einzelne Ablesungen im Abstand von jeweils der einfachen Einstellzeit ermittelt. Die Werte wurden jeweils über eine Einstellzeit gemittelt. Die Abweichungen zwischen den Mittelwerten der Geräteanzeigen bei den einzelnen Spannungsstufen und dem
Mittelwert der Geräteanzeigen beim Sollwert der Versorgungsspannung wurde ermittelt.
Die AMS hat die Mindestanforderung bereits bei der ersten Prüfung mit einem Faktor zwei oder mehr erfüllt, daher wurde auf weitere Prüfungen verzichtet.
Auswertung
Die Abweichungen der Messsignale der einzelnen Spannungsstufen zum Messwert am Beginn der Prüfung wurden ermittelt.
Des Weiteren wurde der Empfindlichkeitskoeffizient der Versorgungsspannung nach folgender Gleichung ermittelt: b sv
=
(
(
U x
2
2
−
−
x
1
U
1
)
) mit: b sv der Empfindlichkeitsfaktor der Versorgungsspannung x
1 x
2
U
1 der Mittelwert der Messsignale bei der Spannung U der Mittelwert der Messsignale bei der Spannung U die niedrigere Versorgungsspannung
U
2 die höhere Versorgungsspannung
1
2
Bewertung
Die größte Abweichung beträgt am Nullpunkt 0,1 % und am Referenzpunkt 0,9 %.
Der größte Wert des Empfindlichkeitskoeffizienten b punkt -0,039. v
beträgt am Nullpunkt -0,005 und am Referenz-
Damit wurde die Mindestanforderung eingehalten.
Für die Unsicherheitsberechnung in Kapitel 6d wird der Wert von 0,240 m/s verwendet.
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Tabelle 6: Einfluss der Netzspannung
Messgerät: VCME5100 im Labortest
Komponente: Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Gerät 1
Nullpunkt Referenzpunkt
Spannung
Volt
230
242
253
219
207
196
Messwert Abweichung m/s
0,08
0,09
0,09
0,09
0,13
0,09 maximaler Wert b
V x
(253/196 Volt) i,adj 0,08 x imax 0,13 x imin u
0,09
0,032
%ZB
-
0,0
0,0
0,0
0,1
0,0
0,1 b
V
Messwert Abweichung m/s %ZB
0,001
0,000
40,02
40,17
39,99
-0,001 40,45
-0,003 40,22
0,004 40,22
0,004
0,000
-
-
0,3
-0,1
0,9
0,4
0,4
0,9
40,02
40,45
39,99
0,240 maximaler Wert b
Volt
230
242
253
219
207
196 x
V
(253/196 Volt) i,adj m/s
0,00
0,03
0,04
0,06
0,07
0,06
0,00 x imax x
Spannung imin u
Nullpunkt
Messwert Abweichung
%ZB
0,07
0,03
0,051
-
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Gerät 2 b
V
Referenzpunkt
Messwert Abweichung m/s %ZB
0,003
0,001
40,11
40,11
40,16
-0,005 40,16
-0,001 40,19
0,001 40,19
-0,005
0,000
-
-
0,0
0,1
0,1
0,2
0,2
0,2
40,11
40,19
40,11
0,046 maximale Unsicherheit u = 0,240 m/s
b
V
0,000
0,005
-0,005
-0,003
0,000
0,005
-0,001 b
V
0,012
-0,016
-0,039
0,019
0,000
-0,039
-0,004
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Die Abweichungen der Messsignale der einzelnen Spannungsstufen sind in Tabelle 30 dar-
gestellt.
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6b.18 [6.18 Einfluss von Schwingungen]
Die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am Nullpunkt und am Referenzpunkt auf
Grund von Schwingungen, die üblicherweise an industriellen Anlagen auftreten, müssen folgende Mindestanforderungen an den Einfluss von Schwingungen einhalten.
Die Abweichungen dürfen 2,0 % vom Zertifizierungsbereichsendwert und für O
2
0,2 Vol.-% nicht überschreiten.
Falls die vom Hersteller spezifizierten Anwendungsbedingungen einen Schwingungstest erfordern, ist die AMS im Labor und im Feld dahingehend zu untersuchen, ob übliche Schwingungen das Leistungsvermögen der Messeinrichtung beeinflussen.
Diese Prüfung ist nur für Messeinrichtungen erforderlich die direkt am Abgaskanal arbeiten.
Gerätetechnische Ausstattung
Die Prüfung erfolgte an einem Vibrationsteststand.
Durchführung der Prüfung
Eine AMS wurde zur Überprüfung des Einflusses von Schwingungen auf dem Teststand installiert. Bevor das Gerät den Schwingungen ausgesetzt wurde, wurde eine Funktionskontrolle und eine Null- und Referenzpunktkontrolle durchgeführt. In jeder Achslage wurde das
Gerät bei einer Amplitude von 0,5 g, in einem Frequenzbereich von 10 Hz bis 160 Hz ausgesetzt. Die Sweepgeschwindigkeit betrug 1 Okt/min. Wurden Resonanzen beobachtet, wurde bei diesen Frequenzen das Gerät im Anschluss noch einmal jeweils über eine Dauer von 2
Minuten auf dem Teststand überprüft. Die Beschleunigung von 1,0 g wurde beibehalten.
Nach Beenden des Testdurchlaufs wurde die Funktionstüchtigkeit des Geräts überprüft und erneut ein Prüfzyklus durchlaufen. Die Messsignale wurden mit denen zu Beginn des Tests gemessenen verglichen.
Die Prüfung wurde mit dem Analysator mit der Seriennummer 0124 durchgeführt.
Für alle drei zu prüfenden Achsen wurde das gleiche Testprogramm durchlaufen.
Auswertung
Die Abweichungen der Messsignale nach Überprüfen der einzelnen Achsen wurden ermittelt.
Es wurden folgende Resonanzen gefunden:
Auf der x-Achse bei 33 Hz, und 142 Hz
Auf der y-Achse ab 155 Hz
Auf der z-Achse bei 33,3 Hz.
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Bewertung
Die größte Abweichung beträgt für den Nullpunkt 0,0 % und für den Referenzpunkt 0,0 %.
Damit wurde die Mindestanforderung erfüllt.
Tabelle 7: Einfluss von Schwingungen
Messgerät: V-CEM5100 im Labortest
Komponente: Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Gerät 1
Nullpunkt vor Test
Uhrzeit hh:mm
1. mA
2. mA
3. mA
16:02 4,01 4,01 4,01 nach Z- Achse 16:39 4,02 4,01 4,02 nach X- Achse 17:39 4,01 4,02 4,01 nach Y- Achse 10:34 4,02 4,01 4,01 mA
4,01
4,02
4,01
4,01
Mittel m/s
0,03
0,05
0,04
0,04
Abw.
%
-
0,0
0,0
0,0
Referenzpunkt vor Test 16:09 16,75 16,74 16,75 16,75 39,83 nach Z- Achse 16:46 16,75 16,75 16,74 16,75 39,83 nach X- Achse 17:46 16,74 16,75 16,74 16,74 39,82 nach Y- Achse 10:41 16,75 16,75 16,75 16,75 39,84 maximale Abweichung 0,0
-
0,0
0,0
0,0
%
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Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Abbildung 11: Resonanzuntersuchung in x-Richtung
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Abbildung 12: Aufbau in der X-Achse
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Abbildung 13: Resonanzuntersuchung in y-Richtung
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Abbildung 14: Aufbau in der y-Achse
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Abbildung 15: Resonanzuntersuchung in z-Richtung
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Abbildung 16: Aufbau in der z-Achse
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6b.19 [6.19 Querempfindlichkeiten]
Der Hersteller muss jeden bekannten Störeinfluss beschreiben. Prüfungen für Störeinflüsse, die nicht auf gasförmige Störkomponenten zurückzuführen sind, oder
Prüfungen für Gase, die nicht im Anhang B der DIN EN 15267-3 aufgeführt sind, müssen mit dem Prüflaboratorium vereinbart werden.
Diese Mindestanforderung ist für Volumenstrommesseinrichtungen nicht relevant.
Gerätetechnische Ausstattung
Hier nicht notwendig.
Durchführung der Prüfung
Hier nicht notwendig.
Auswertung
Hier nicht notwendig.
Bewertung
Die Mindestanforderung ist für Messgeräte zur Abgasgeschwindigkeitsmessung nicht relevant.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
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6b.20 [6.20 Auswanderung des Messstrahls bei In-situ-AMS]
Bei Auswanderung des Messstrahls von optischen AMS müssen die Abweichungen der AMS-Anzeigewerte am Nullpunkt und am Referenzpunkt folgende Mindestanforderung für die maximal vom Hersteller erlaubte Winkelabweichung einhalten.
Dieser Winkel muss mindestens 0,3° betragen.
Die Abweichungen der Messsignale bei Auswanderung des Messstrahls darf 2,0 % des Zertifizierungsbereichsendwerts nicht überschreiten.
Gerätetechnische Ausstattung
Hier nicht notwendig.
Durchführung der Prüfung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Auswertung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Bewertung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Die Mindestanforderung ist nicht relevant.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
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6b.21 [6.21 Konverterwirkungsgrad für AMS zur Messung von NO x
]
Hersteller, die die Zertifizierung einer NO x
-Messeinrichtung anstreben, müssen angeben, ob die Zertifizierung für die Messung von Stickstoffmonoxid (NO) und/oder
Stickstoffdioxid (NO
2
) gelten soll.
Das Prüflaboratorium hat den Wirkungsgrad von NO x
-Konvertern vor und nach dem
Feldtest zu ermitteln. Der Konverterwirkungsgrad muss mindestens 95 % betragen.
Gerätetechnische Ausstattung
Hier nicht notwendig.
Durchführung der Prüfung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Auswertung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Bewertung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Die Mindestanforderung ist nicht relevant.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
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6b.22 [6.22 Responsefaktoren]
Automatische Messeinrichtungen zur Messung von Gesamt-Kohlenstoff (TOC) müssen die folgende Mindestanforderungen einhalten.
Der O
2
-Einfluss darf 2,0 % vom Zertifizierungsbereichsendwert nicht überschreiten.
Die Responsefaktoren müssen in folgendem Bereich liegen:
Methan
Aliphatische Kohlenwasserstoffe
Aromatische Kohlenwasserstoffe
Dichlormethan
0,90 bis 1,20
0,90 bis 1,10
0,80 bis 1,10
0,75 bis 1,15
Aliphatische Alkohole
Ester und Ketone
0,70 bis 1,00
0,70 bis 1,00
Organische Säuren 0,50 bis 1,00
Es sind die Komponenten: Methan, Ethan, Benzol, Toluol, Dichlormethan und die
Prüfgasmischung nach DIN EN 12619 zu prüfen.
Für AMS zur Ermittlung des Gesamtkohlenstoffgehalts in den Emissionen von Müllverbrennungsanlagen sind zusätzlich folgenden organischen Verbindungen zu prüfen:
Propan, Ethin, Ethylbenzol, p-Xylol, Chlorbenzol, Tetrachlorethylen, n-Butan n-Hexan, n-Octan, iso-Octan, Propen, Methanol, Butanol, Essigsäure, Essigsäuremethylester, Trichlormethan, Trichlorethylen.
Gerätetechnische Ausstattung
Hier nicht notwendig.
Durchführung der Prüfung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Auswertung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Bewertung
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
Die Mindestanforderung ist nicht relevant.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Dieser Testpunkt trifft für diese Messeinrichtung nicht zu.
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6c Feldprüfungen
6c.1 [7.1 Kalibrierfunktion]
Die Kalibrierfunktion ist durch Vergleichsmessungen mit einem Standardreferenzmessverfahren zu ermitteln.
Der Korrelationskoeffizient R² der Kalibrierfunktion muss mindestens 0,90 betragen.
Die nach DIN EN 14181 ermittelte und zur Kalibrierfunktion gehörende Variabilität muss die in den entsprechenden rechtlichen Regelungen festgelegte maximal zulässige Messunsicherheit einhalten.
Die Kalibrierfunktion muss nach DIN EN 14181 auf der Basis von mindestens 15
Messungen ermittelt werden. Die Kalibrierfunktion ist zweimal zu ermitteln, einmal zu Beginn und einmal am Ende des Feldtests.
Falls die Konzentration im Feldtest konstant ist, kann die Kalibrierfunktion in Übereinstimmung mit der
DIN EN 14181 durch zusätzliche Verwendung von Nullpunkt- und Referenzpunktwerten, die im Feldtest ermittelt wurden, aufgestellt werden.
Gerätetechnische Ausstattung
Standardreferenzmessverfahren für die jeweiligen Messkomponenten siehe Kapitel 5.
Durchführung der Prüfung
Die Kalibrierfunktion wurde einmal zu Beginn und einmal am Ende des Feldversuches bestimmt. Für die Berechnung der Kalibrierfunktion wurden für die AMS und das Standardreferenzmessverfahren die gleichen Abgasrandparameter verwendet. Wie in DIN EN 14181 beschrieben, wurden jeweils mindestens 15 Messungen über drei Tage verteilt durchgeführt.
Der Feldtest startete am 17.06.2011 und endete am 07.10.2011, zur Wartungsintervallverlängerung wurde der Feldtest bis zum 25.01.2012 verlängert. Die Messpunkte wurden nach
DIN EN 15259 ausgewählt.
Auswertung
Die Kalibrierfunktionen wurden nach DIN EN 14181 anhand von jeweils mindestens 15 Messungen ermittelt.
Bewertung
Die Korrelationskoeffizienten R² der Kalibrierfunktion liegen zwischen 0,9983 und 0,9918.
Die Geräte haben die Variabilitätsprüfung bestanden.
Ein statistisch gesicherter Zusammenhang zwischen dem Referenzmessverfahren und der
Geräteanzeige konnte nachgewiesen werden.
Damit wurde die Mindestanforderung erfüllt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 bis Tabelle 13 und in den Abbildung 17 bis Abbildung 22 im
Folgenden dargestellt.
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Tabelle 8: Parameter der 1. Kalibrierung, Gerät 1
V-CEM5100 im Feldtest: Parameter Gerät 1, 1. Kalibrierung
Komponente
Gaszustand Messgerät
Messbereich
Zertifizierungsbereich
Rechenmethode *)
Steigung b
Achsenabschnitt a
Standardabweichung s
D
Korrelationskoeffizient R²
Messbereich (E)
Konfidenzintervall
Konfidenzintervall
15 % des Messbereichs
Differenz y smax
- y smin
Abgasgeschwindigkeit tpf
0 - 48,1 m/s
0 - 50 m/s
Punktehaufen mit 0-Punkt
3,007 m/s / mA
-12,029 m/s
0,38 m/s
0,9938
50 m/s
10 % des Messbereichs
5 m/s
7,5 m/s
5,2 m/s
13
14
15
16
9
10
11
12
7
8
5
6
3
4
1
2
*) Differenz ysmax - ysmin ist kleiner 15 % des Messbereichs
Variabilitätsprüfung Gerät 1
Nr Vergleichs-
Verfahren
m/s (ntr)
Messwerte
AMS
m/s (ntr)
Differenz
D i
m/s
18,38
18,15
17,78
16,63
16,02
13,54
13,27
13,61
18,01
18,16
18,25
18,45
17,94
17,05
18,00
17,73
Mittelwert
Summe
Anzahl Messungen
18,07
18,12
18,16
18,27
18,22
18,14
18,22
18,15
17,97
18,00
17,76
16,32
15,92
13,29
13,16
13,12
-0,06
0,04
0,09
0,18
-0,28
-1,09
-0,22
-0,42
0,41
0,15
0,02
0,31
0,10
0,25
0,11
0,49
0,01
Standardabweichung
geforderte Messunsicherheit σ
0
k
V
Prüfung s
D
≤ σ
0
x k
V
= 10% x E / 1,96 =
Gerät 1 hat die Variabilitätsprüfung bestanden.
Differenz
D i -
D
Mittel
m/s
-0,06
0,03
0,08
0,18
-0,28
-1,10
-0,22
-0,42
0,41
0,14
0,01
0,30
0,09
0,25
0,10
0,49 s
D
= s
D
≤
Differenz
(D i -
D
Mittel
m/s
) 2
0,00
0,00
0,01
0,03
0,08
1,20
0,05
0,18
0,16
0,02
0,00
0,09
0,01
0,06
0,01
0,24
2,15
16
0,38 m/s
2,6 m/s
0,9777
2,5
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Tabelle 9: Parameter der 1. Kalibrierung, Gerät 2
V-CEM5100 im Feldtest: Parameter Gerät 2, 1. Kalibrierung
Komponente
Gaszustand Messgerät
Messbereich
Zertifizierungsbereich
Rechenmethode *)
Steigung b
Achsenabschnitt a
Standardabweichung s
D
Korrelationskoeffizient R²
Messbereich (E)
Konfidenzintervall
Konfidenzintervall
15 % des Messbereichs
Differenz y smax
- y smin
Abgasgeschwindigkeit tpf
0 - 46,8 m/s
0 - 50 m/s
Punktehaufen mit 0-Punkt
2,926 m/s / mA
-11,704 m/s
0,44 m/s
0,9918
50 m/s
10 % des Messbereichs
5 m/s
7,5 m/s
5,2 m/s
13
14
15
16
9
10
11
12
7
8
5
6
3
4
1
2
*) Differenz ysmax - ysmin ist kleiner 15 % des Messbereichs
Variabilitätsprüfung Gerät 2
Nr Vergleichs-
Verfahren
m/s (ntr)
Messwerte
AMS
m/s (ntr)
Differenz
D i
m/s
18,38
18,15
17,78
16,63
16,02
13,54
13,27
13,61
18,01
18,16
18,25
18,45
17,94
17,05
18,00
17,73
Mittelwert
Summe
Anzahl Messungen
18,10
18,21
18,15
18,31
18,26
18,25
18,19
18,26
17,96
18,06
17,74
16,21
15,92
13,30
13,02
12,91
-0,09
-0,05
0,10
0,14
-0,32
-1,20
-0,19
-0,53
0,42
0,09
0,04
0,42
0,10
0,24
0,25
0,70
0,01
Standardabweichung
geforderte Messunsicherheit σ
0
k
V
Prüfung s
D
≤ σ
0
x k
V
= 10% x E / 1,96 =
Gerät 2 hat die Variabilitätsprüfung bestanden.
Differenz
D i -
D
Mittel
m/s
-0,10
-0,06
0,09
0,13
-0,33
-1,21
-0,20
-0,54
0,41
0,08
0,03
0,41
0,09
0,23
0,24
0,69 s
D
= s
D
≤
Differenz
(D i -
D
Mittel
m/s
) 2
0,01
0,00
0,01
0,02
0,11
1,46
0,04
0,29
0,17
0,01
0,00
0,17
0,01
0,05
0,06
0,48
2,88
16
0,44 m/s
2,6 m/s
0,9777
2,5
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60
50
Vergleichsmessungen für Abgasgeschwindigkeit, Feldtest
Beginn, Gerät 1
Vergleichsmessungen
Kalibrierfunktion (AMS Betriebsbedingungen)
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10
AMS [mA]
12 14 16 18 20
Abbildung 17: Darstellung Ergebnisse der 1. Vergleichsmessung, Gerät 1
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
Vergleichsmessungen für Abgasgeschwindigkeit, Feldtest
Beginn, Gerät 2
Vergleichsmessungen
Kalibrierfunktion (AMS Betriebsbedingungen)
2 4 6 8 10
AMS [mA]
12 14 16 18 20
Abbildung 18: Darstellung Ergebnisse der 1. Vergleichsmessung, Gerät 2
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Tabelle 10: Parameter der 2. Kalibrierung, Gerät 1
V-CEM5100 im Feldtest: Parameter Gerät 1, 2. Kalibrierung
Komponente
Gaszustand Messgerät
Messbereich
Zertifizierungsbereich
Rechenmethode *)
Steigung b
Achsenabschnitt a
Standardabweichung s
D
Korrelationskoeffizient R²
Messbereich (E)
Konfidenzintervall
Konfidenzintervall
15 % des Messbereichs
Differenz y smax
- y smin
Abgasgeschwindigkeit tpf
0 - 48,1 m/s
0 - 50 m/s
Punktehaufen mit 0-Punkt
3,004 m/s / mA
-12,015 m/s
0,19 m/s
0,9983
50 m/s
10 % des Messbereichs
5 m/s
7,5 m/s
6,0 m/s
13
14
15
16
9
10
11
12
7
8
5
6
3
4
1
2
*) Differenz ysmax - ysmin ist kleiner 15 % des Messbereichs
Variabilitätsprüfung Gerät 1
Nr Vergleichs-
Verfahren
m/s (ntr)
Messwerte
AMS
m/s (ntr)
Differenz
D i
m/s
17,99
12,76
12,95
12,83
17,99
18,32
18,40
18,68
18,17
17,99
18,25
18,32
18,14
18,45
18,76
18,51
18,04
-0,05
0,14
0,16
0,04
0,24
0,02
-0,03
-0,44
-0,11
-0,28
-0,29
0,20
0,14
0,14
-0,05
0,08
0,13
0,00
17,94
12,90
13,11
12,87
18,23
18,34
18,37
18,24
17,88
17,97
18,03
18,34
18,59
18,90
18,46
18,12
17 18,30
Mittelwert
Summe
Anzahl Messungen
Standardabweichung
geforderte Messunsicherheit σ
0
k
V
Prüfung s
D
≤ σ
0
x k
V
= 10% x E / 1,96 =
Gerät 1 hat die Variabilitätsprüfung bestanden.
Differenz
D i -
D
Mittel
m/s
-0,05
0,14
0,16
0,04
0,24
0,02
-0,03
-0,44
0,13
-0,11
-0,28
-0,29
0,20
0,14
0,14
-0,05
0,08 s
D
= s
D
≤
Differenz
(D i -
D
Mittel
m/s
) 2
0,003
0,019
0,025
0,001
0,056
0,000
0,001
0,196
0,016
0,013
0,080
0,085
0,039
0,019
0,019
0,003
0,006
0,581
17
0,19 m/s
2,6 m/s
0,9791
2,5
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Tabelle 11: Parameter der 2. Kalibrierung, Gerät 2
V-CEM5100 im Feldtest: Parameter Gerät 2, 2. Kalibrierung
Komponente
Gaszustand Messgerät
Messbereich
Zertifizierungsbereich
Rechenmethode *)
Steigung b
Achsenabschnitt a
Standardabweichung s
D
Korrelationskoeffizient R²
Messbereich (E)
Konfidenzintervall
Konfidenzintervall
15 % des Messbereichs
Differenz y smax
- y smin
Abgasgeschwindigkeit tpf
0 - 47,4 m/s
0 - 50 m/s
Punktehaufen mit 0-Punkt
2,966 m/s / mA
-11,862 m/s
0,23 m/s
0,9976
50 m/s
10 % des Messbereichs
5 m/s
7,5 m/s
6,0 m/s
13
14
15
16
9
10
11
12
7
8
5
6
3
4
1
2
*) Differenz ysmax - ysmin ist kleiner 15 % des Messbereichs
Variabilitätsprüfung Gerät 2
Nr Vergleichs-
Verfahren
m/s (ntr)
Messwerte
AMS
m/s (ntr)
Differenz
D i
m/s
17,95
12,73
12,94
12,89
18,04
18,34
18,42
18,65
18,18
17,89
18,46
18,37
17,94
18,43
18,77
18,46
18,10
-0,01
0,17
0,17
-0,02
0,19
0,00
-0,05
-0,41
-0,01
-0,49
-0,34
0,40
0,16
0,13
0,00
0,02
0,12
0,00
17,94
12,90
13,11
12,87
18,23
18,34
18,37
18,24
17,88
17,97
18,03
18,34
18,59
18,90
18,46
18,12
17 18,30
Mittelwert
Summe
Anzahl Messungen
Standardabweichung
geforderte Messunsicherheit σ
0
k
V
Prüfung s
D
≤ σ
0
x k
V
= 10% x E / 1,96 =
Gerät 2 hat die Variabilitätsprüfung bestanden.
Differenz
D i -
D
Mittel
m/s
-0,01
0,17
0,17
-0,02
0,19
0,00
-0,05
-0,41
0,12
-0,01
-0,49
-0,34
0,40
0,16
0,13
0,00
0,02 s
D
= s
D
≤
Differenz
(D i -
D
Mittel
m/s
) 2
0,000
0,028
0,028
0,000
0,035
0,000
0,003
0,170
0,014
0,000
0,242
0,117
0,159
0,025
0,016
0,000
0,000
0,838
17
0,23 m/s
2,6 m/s
0,9791
2,5
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Abgasgeschwindigkeit, Bericht-Nr.: 936/21216334/D
30
20
60
Vergleichsmessungen für Abgasgeschwindigkeit, Feldtest Ende,
Gerät 1
Vergleichsmessungen
50 Kalibrierfunktion (AMS Betriebsbedingungen)
40
10
0
0 2 4 6 8 10
AMS [mA]
12 14 16 18 20
Abbildung 19: Darstellung Ergebnisse der 2. Vergleichsmessung, Gerät 1
15
10
5
0
50
Vergleichsmessungen für Abgasgeschwindigkeit, Feldtest Ende,
Gerät 2
45
Vergleichsmessungen
40 Kalibrierfunktion (AMS Betriebsbedingungen)
35
30
25
20
0 2 4 6 8 10
AMS [mA]
12 14 16 18 20
Abbildung 20: Darstellung Ergebnisse der 2. Vergleichsmessung, Gerät 2
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Tabelle 12: Variabilitätsprüfung, Gerät 1
Variabilitätsprüfung Gerät 1 für Abgasgeschwindigkeit:
2. Kalibrierung als Funktionsprüfung
Nr Vergleichs- Gerät 1
Verfahren
m/s (ntr)
13
14
15
16
9
10
11
12
5
6
7
8
1
2
3
4
17 18,30
Mittelwert
Summe
17,94
12,90
13,11
12,87
18,23
18,34
18,37
18,24
17,88
17,97
18,03
18,34
18,59
18,90
18,46
18,12
Anzahl Messungen
Standardabweichung
m/s (ntr)
18,01
12,77
12,97
12,84
18,01
18,34
18,43
18,71
18,19
18,01
18,27
18,34
18,16
18,47
18,78
18,54
18,06
Differenz Differenz
-0,13
-0,30
-0,31
0,18
0,12
0,12
-0,08
0,06
-0,07
0,13
0,14
0,03
0,22
0,00
-0,06
-0,47
0,11
-0,02
D i
D i -
D
Mittel
m/s (ntr) m/s (ntr)
-0,11
-0,28
-0,29
0,20
0,14
0,14
-0,06
0,08
-0,05
0,15
0,16
0,05
0,24
0,02
-0,04
-0,45
0,13 s
D
=
geforderte Messunsicherheit σ
0
= 10% x E / 1,96 =
k
V
Prüfung s
D
≤ 1,5 x σ
0
x k
V
Gerät 1 hat die Variabilitätsprüfung bestanden. s
D
≤
t
0,95 (N-1)
Differenzenmittelwert
Prüfung
Die Kalibrierfunktion ist gültig
|D| =
|D| ≤
Differenz
(D i -
D
Mittel
) 2
m/s (ntr)
0,003
0,022
0,025
0,002
0,057
0,000
0,002
0,204
0,016
0,012
0,079
0,085
0,039
0,019
0,019
0,004
0,006
0,596
17
0,2 m/s
2,6 m/s
0,9791
3,7
2,1199
0,0 m/s
2,7
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Luftreinhaltung
Bericht über die zweite Ergänzungsprüfung der Messeinrichtung
V-CEM5100 der Firma CODEL International Ltd. für die Komponente
Abgasgeschwindigkeit, Bericht-Nr.: 936/21216334/D
Tabelle 13: Variabilitätsprüfung, Gerät 2
Variabilitätsprüfung Gerät 2 für Abgasgeschwindigkeit:
2. Kalibrierung als Funktionsprüfung
Nr Vergleichs- Gerät 2
Verfahren
12
13
14
15
8
9
10
11
4
5
6
7
1
2
3
16
17
18,24
18,30
Mittelwert
Summe
m/s (ntr)
17,88
17,97
18,03
18,34
18,59
18,90
18,46
18,12
17,94
12,90
13,11
12,87
18,23
18,34
18,37
Anzahl Messungen
Standardabweichung
m/s (ntr)
17,65
18,21
18,13
17,70
18,18
18,52
18,21
17,86
17,71
12,56
12,76
12,72
17,80
18,09
18,18
18,40
17,94
Differenz Differenz
0,34
0,35
0,15
0,43
0,25
0,19
-0,16
0,36
0,23
-0,24
-0,10
0,64
0,41
0,38
0,25
0,26
0,23
D i
D i -
D
Mittel
m/s (ntr) m/s (ntr)
0,23 0,00
-0,47
0,12
-0,08
0,20
0,02
-0,04
-0,39
0,13
-0,33
0,41
0,18
0,15
0,02
0,03
0,00
0,11 s
D
=
geforderte Messunsicherheit σ
0
= 10% x E / 1,96 =
k
V
Prüfung s
D
≤ 1,5 x σ
0
x k
V
Gerät 2 hat die Variabilitätsprüfung bestanden. s
D
≤
t
0,95 (N-1)
Differenzenmittelwert
Prüfung
Die Kalibrierfunktion ist gültig
|D| =
|D| ≤
Differenz
(D i -
D
Mittel
) 2
m/s (ntr)
0,000
0,224
0,111
0,165
0,031
0,021
0,000
0,001
0,000
0,011
0,014
0,007
0,039
0,000
0,002
0,155
0,016
0,798
17
0,2 m/s
2,6 m/s
0,9791
3,7
2,1199
0,2 m/s
2,7
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alle Vergleichsmessungen für Abgasgeschwindigkeit, Gerät 1
60
50
Vergleichsmessungen Feldtest Beginn
Vergleichsmessungen Feldtest Ende
Kalibrierfunktion Feldtest Beginn
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10
AMS [mA]
12 14 16 18 20
Abbildung 21: Darstellung Ergebnisse beider Vergleichsmessungen, Gerät 1
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 alle Vergleichsmessungen für Abgasgeschwindigkeit, Gerät 2
2
Vergleichsmessungen Feldtest Beginn
Vergleichsmessungen Feldtest Ende
Kalibrierfunktion Feldtest Beginn
4 6 8 10
AMS [mA]
12 14 16 18 20
Abbildung 22: Darstellung Ergebnisse beider Vergleichsmessungen, Gerät 2
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Die Einzeldaten der Kalibrierungen sind im Anhang in Tabelle 31 dargestellt.
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6c.2 [7.2 Einstellzeit im Feldtest]
Die automatische Messeinrichtung muss die für den Labortest festgelegte Mindestanforderung an die Einstellzeit einhalten.
Die Prüfung ist mindestens einmal zu Beginn und einmal am Ende des Feldtests durchzuführen.
Gerätetechnische Ausstattung
Zu prüfende Messeinrichtung und ein gerätezugehöriger Prüfstand.
Durchführung der Prüfung
Die Einstellzeit wird im Feld mittels eines gerätezugehörigen Prüfstandes überprüft. Die Einstellzeit wird für den Anstieg auf 90 % und den Abfall auf 10 % des Referenzpunktes ermittelt.
Durch Simulation eines definierten Differenzdrucks auf die Sonde / auf den Drucktransmitter wird der sprunghafte Wechsel der Abgasgeschwindigkeiten simuliert. Nachdem ein stabiler
Wert erreicht ist, wird der anstehende Druck entspannt, sodass an beiden Eingängen des
Drucktransmitters ein Druckgleichgewicht entsteht. Dies markiert den Startpunkt für die Einstellzeit im Abfallmodus, das Erreichen von 10 % der vorher eingestellten Geschwindigkeit erreicht sind markiert den Endpunkt der Einstellzeit im Abfallmodus.
Auswertung
Es wurde die Zeitspanne zwischen Nullpunkt und Erreichen von 90 % der Gasgeschwindigkeit für den Anstiegsmodus und 10 % der Gasgeschwindigkeit für den Abfallmodus bestimmt.
Der Mittelwert der Einstellzeiten im Anstiegsmodus und der Mittelwert der Einstellzeiten im
Abfallmodus werden berechnet. Der größere der beiden Mittelwerte der Einstellzeiten im Anstiegsmodus und im Abfallmodus wird als Einstellzeit der AMS verwendet.
Die relative Differenz der Einstellzeiten wird nach folgender Gleichung berechnet: t d
= t r
- t t r f t t
Dabei ist d
die relative Differenz zwischen den Einstellzeiten des Ant r f stieg- und Abfallmodus
die im Anstiegsmodus ermittelte Einstellzeit
die im Abfallmodus ermittelte Einstellzeit
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Tabelle 14: Einstellzeiten zu Beginn des Feldtests
Messgerät:
Komponente:
Abgasgeschwindigkeit, trocken
t
90
für den Anstieg
t
90
für den Abfall
rel. Differenz der t
90
Einstellzeit
V-CEM5100 im Feldtest 1
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s) t r
= t f
= t d
= t
90
=
Gerät 1
60 sec
60 sec
0,0 %
60 sec t r
= t f
= t d
= t
90%
=
Gerät 2
60 sec
60 sec
0,0 %
60 sec
Tabelle 15: Einstellzeiten am Ende des Feldtests
Messgerät:
Komponente:
Abgasgeschwindigkeit, trocken
t
90
für den Anstieg
t
90
für den Abfall
rel. Differenz der t
90
Einstellzeit
V-CEM5100 im Feldtest 2
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s) t r
= t f
= t d
= t
90
=
Gerät 1
60 sec
60 sec
0,0 %
60 sec t r
= t f
= t d
= t
90%
=
Gerät 2
60 sec
60 sec
0,0 %
60 sec
Bewertung
Die ermittelte Einstellzeit im Feld beträgt 60 s bei einer eingestellten Dämpfungszeit von
30 s, setzt man die Dämpfungszeit herunter, verringert sich auch die Einstellzeit.
Damit werden die Bedingungen der Mindestanforderung erfüllt.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
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6c.3 [7.3 Lack-of-fit im Feldtest]
Die AMS muss die für den Labortest festgelegte Mindestanforderung an den Lackof-fit einhalten.
Der Lack-of-fit ist mindestens zweimal während des Feldtests zu ermitteln.
Gerätetechnische Ausstattung
Zu prüfende Messeinrichtung, Multimeter, gerätezugehöriger Prüfstand
Durchführung der Prüfung
Zur Überprüfung der Linearität wurden definierte Laufzeitdifferenzen mittels eines gerätezugehörigen Prüfstands simuliert.
Auswertung
Die simulierten Geschwindigkeiten und das Signal der Messeinrichtungen werden in Tabelle
16 und Tabelle 17 dargestellt. Die Mittelwerte der Geräteanzeigen der AMS für jede Kon-
zentrationsstufe und der Abstand (Residuum) dieser Mittelwerte zur Regressionsgerade wurden berechnet.
Bewertung
Die relativen Residuen liegen bei maximal 0,6 % des Messbereiches.
Damit wurde die Mindestanforderung erfüllt.
Tabelle 16: Linearitätsprüfung (Werte zu Beginn des Feldtests)
Messgerät:
Komponente:
Gerät 1
Sollwert Messwert m/s m/s
V-CME5100 im Feldtest 1
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Regression m/s d c,rel
%
Sollwert m/s
Messwert m/s
Gerät 2
Regression d m/s c,rel
%
0,00
35,0
20,0
0,00
30,0
5,00
15,0
45,0
0,00
-0,12
34,9
19,9
-0,04
29,8
4,87
15,1
45,0
-0,09
-0,09
34,9
19,9
-0,09
29,9
4,92
14,9
44,9
-0,09
-0,06
0,00
0,00
0,10
-0,20
-0,10
0,40
0,20
0,00
0,00
35,0
20,0
0,00
30,0
5,00
15,0
45,0
0,00
-0,04
34,9
20,1
-0,05
29,9
4,96
14,9
45,1
-0,20
-0,08
35,0
20,0
-0,08
30,0
4,93
15,0
45,0
-0,08
0,08
-0,20
0,20
0,06
-0,20
0,06
-0,20
0,20
-0,24 maximaler Wert d c,rel
0,40 -0,24
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Linearitätsprüfung im Feldtest 1, Gerät 1,
Abgasgeschwindigkeit
15
10
5
0
30
25
20
50
45
40
35
0 10
Messw erte
20 30 40
Messw ert AMS [m/s] maximal zul. Abw .
50
Residuen
60
1,0
0,0
-1,0
-2,0
-3,0
-4,0
-5,0
5,0
4,0
3,0
2,0
Abbildung 23: Darstellung der Ergebnisse des Lack-of-fit Gerät 1 zu Beginn des Feldtests
Linearitätsprüfung im Feldtest 1, Gerät 2,
Abgasgeschwindigkeit
35
30
25
20
15
10
5
0
50
45
40
0 60
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
-1,0
-2,0
-3,0
-4,0
-5,0
10 20
Messw erte
30 40
Messw ert AMS [m/s] maximal zul. Abw .
50
Residuen
Abbildung 24: Darstellung der Ergebnisse des Lack-of-fit Gerät 2 zu Beginn des Feldtests
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Tabelle 17: Linearitätsprüfung (Werte am Ende des Feldtests)
Messgerät:
Komponente:
Gerät 1
Sollwert Messwert m/s m/s
V-CME5100 im Feldtest 2
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Regression m/s d c,rel
%
Sollwert m/s
Messwert m/s
Gerät 2
Regression d m/s c,rel
%
0,00
35,0
20,0
0,00
30,0
5,00
15,0
45,0
0,00
0,30
35,1
20,1
-0,29
30,1
5,14
14,9
45,1
-0,17
-0,02
35,1
20,0
-0,02
30,1
4,99
15,0
45,1
-0,02
0,64
0,00
0,20
-0,54
0,00
0,30
-0,20
0,00
-0,30
0,00
35,0
20,0
0,00
30,0
5,00
15,0
45,0
0,00
0,14
35,0
20,1
-0,01
30,1
5,07
15,0
44,9
0,06
0,07
35,0
20,0
0,07
30,0
5,06
15,0
45,0
0,07
0,14
0,00
0,20
-0,16
0,20
0,02
0,00
-0,20
-0,02 maximaler Wert d c,rel
0,64 0,20
Linearitätsprüfung im Feldtest 2, Gerät 1,
Abgasgeschwindigkeit
15
10
5
0
30
25
20
50
45
40
35
0 60
1,0
0,0
-1,0
-2,0
-3,0
-4,0
-5,0
5,0
4,0
3,0
2,0
10
Messw erte
20 30 40
Messw ert AMS [m/s] maximal zul. Abw .
50
Residuen
Abbildung 25: Darstellung der Ergebnisse des Lack-of-fit Gerät 1 am Ende des Feldtests
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Linearitätsprüfung im Feldtest 2, Gerät 2,
Abgasgeschwindigkeit
35
30
25
20
15
10
5
0
50
45
40
0 10 20
Messw erte
30 40
Messw ert AMS [m/s] maximal zul. Abw .
50
Residuen
60
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
-1,0
-2,0
-3,0
-4,0
-5,0
Abbildung 26: Darstellung der Ergebnisse des Lack-of-fit Gerät 2 am Ende des Feldtests
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Die Ergebnisse zur Prüfung des Lack-of-fit sind in Tabelle 16 bis Tabelle 17 dargestellt.
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6c.4 [7.4 Wartungsintervall]
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Das Prüflaboratorium muss feststellen, welche Wartungsarbeiten für die einwandfreie Funktion der Messeinrichtung erforderlich sind und in welchen Zeitabständen diese Arbeiten durchzuführen sind. Die Empfehlungen des Geräteherstellers sollten dabei berücksichtigt werden.
Das Wartungsintervall muss mindestens 8 Tage betragen.
Gerätetechnische Ausstattung
Während des Feldtests wurden alle Messwerte der Messeinrichtung mit einem Datenerfassungssystem Typ Yokogawa aufgezeichnet. Zusätzliche Geräte wurden hier nicht benötigt.
Durchführung der Prüfung
Das Wartungsintervall wurde anhand des Driftverhaltens bestimmt. Zu Beginn des Feldtests wurden die Geräte eingestellt. Während des Feldtests wurden Null- und Referenzpunkt regelmäßig überprüft.
Bei der Bestimmung des Wartungsverhaltens wurden neben der Auswertung der regelmäßigen manuellen Driftkontrollen auch das Betriebsverhalten der Messeinrichtung und die Wartungsvorschriften des Herstellers berücksichtigt.
Auswertung
Zur Bestimmung des Wartungsintervalls wurden die Daten der regelmäßigen Driftkontrollen mit den Einstellungen zu Beginn des Feldtests verglichen und die Abweichungen bestimmt.
Des Weiteren wurden das Betriebsverhalten der Messeinrichtung sowie die Wartungsvorschriften ausgewertet. Die Messeinrichtung V-CEM5100 wurde sechs Monate unter Realbedingungen im Abgas eines Steinkohlekraftwerkes hinter Elektrofilter geprüft. Zur zweiten
Wartungsintervallverlängerung wurde der Feldtest um weitere sechs Monate auf zwölf Monate an der gleichen Anlage verlängert. Während des gesamten Feldtestbetriebs sind bei den regelmäßigen Null- und Referenzpunktuntersuchungen keine signifikanten Abweichungen festgestellt worden. Somit kann für die Messeinrichtung ein Wartungsintervall von sechs Monaten festgelegt werden.
Bewertung
Das Wartungsintervall beträgt sechs Monate.
Damit wurde die Mindestanforderung erfüllt.
Die im Folgenden beschriebenen Arbeiten müssen in den angegebenen Abständen durchgeführt werden.
Vierteljährliche Wartungsarbeiten: Null- und Referenzpunktkontrolle.
Des Weiteren sind die Anweisungen des Herstellers zu beachten (vgl. Herstellerhandbuch
Kapitel 8 Routinewartung).
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Im nachfolgenden Kapitel sind die Ergebnisse der regelmäßigen Driftprüfungen während des
Feldtests dargestellt.
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6c.5 [7.5 Nullpunkt- und Referenzpunktdrift]
Die automatische Messeinrichtung muss die festgelegten Mindestanforderungen an die zeitliche Änderung des Null- und Referenzpunktes einhalten.
Prüfstandards (beispielsweise Prüfgase) zur Kontrolle des Referenzpunktes müssen so gewählt werden, dass durch die Prüfstandards ein Messsignal zwischen 70 % und 90 % des Zertifizierungsbereiches erzeugt wird.
Die Drift im Wartungsintervall für den Nullpunkt darf 2,0 % vom Zertifizierungsbereichsendwert und für den Referenzpunkt 4,0 % vom Zertifizierungsbereichsendwert nicht überschreiten.
Gerätetechnische Ausstattung
Während des Feldtests wurden alle Messwerte der Messeinrichtung mit einem Datenerfassungssystem Typ Yokogawa aufgezeichnet.
Durchführung der Prüfung
Die Überprüfung wurde mit den zwei baugleichen Messeinrichtungen im Rahmen des Feldtests im kleinsten geprüften Messbereich durchgeführt.
Die Lage von Null- und Referenzpunkt wurde während des Feldtests inklusive Wartungsintervallverlängerung insgesamt 16-mal überprüft. Insgesamt wurden die Kontrollen über eine
Dauer von zwölf Monaten durchgeführt. Die Kontrolle der Gerätedrift erfolgte mit Hilfe eines gerätezugehörigen Prüfstands. Die Geräte mussten während des Feldtests nicht nachjustiert werden.
Auswertung
Über die gesamte Zeitdauer des Feldtests haben die Geräte die zulässigen Driften eingehalten.
Bewertung
Die Nullpunktdrift liegt über den gesamten Zeitraum bei höchstens 0,37 %.
Die maximale Referenzpunktdrift lag bei -0,69 % des Messbereichs.
Damit ist die Mindestanforderung erfüllt
Für die Unsicherheitsberechnung in Kapitel 6d wird der Wert von 0,106 m/s für die Nullpunktdrift und von -0,199 m/s für die Referenzpunktdrift eingesetzt.
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Tabelle 18: Übersicht über die Driftuntersuchungen
Messgerät:
Komponente
Codel V-CEM5100
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich 0-50 m/s)
Nullpunkt
Datum Zeitintervall Istwert Sollwert
Abw. d m/s m/s in %
MBE
17.06.2011
27.06.2011
05.07.2011
07.07.2011
01.08.2011
23.08.2011
05.09.2011
07.09.2011
23.09.2011
07.10.2011
8
17
13
2
16
14
-
10
8
2
0,13
0,13
0,09
0,13
0,06
0,03
0,09
0,06
0,03
0,06
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
-
0,3
0,2
0,3
0,1
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
Gerät 1
Referenzpunkt
Abgleich Istwert Sollwert
Abw. in ja/nein m/s m/s % Sollwert nein 40,66 40,66 nein 40,44 40,66 nein nein nein nein nein nein nein nein
40,63 40,66
40,66 40,66
40,63 40,66
40,63 40,66
40,59 40,66
40,63 40,66
40,59 40,66
40,63 40,66
-
-0,4
-0,1
0,0
-0,1
-0,1
-0,1
-0,1
-0,1
-0,1
Abgleich ja/nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein
Gerät 2
Nullpunkt Referenzpunkt
Datum Zeitintervall Istwert Sollwert Abgleich Istwert Sollwert d m/s m/s
Abw. in %
MBE ja/nein m/s m/s
Abw. in
% Sollwert
17.06.2011
27.06.2011
05.07.2011
07.07.2011
01.08.2011
23.08.2011
05.09.2011
07.09.2011
23.09.2011
07.10.2011
8
22
13
2
16
14
-
10
8
2
0,13
0,16
0,13
0,16
0,09
0,06
0,16
0,09
0,06
0,06
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
-
0,3
0,3
0,3
0,2
0,1
0,3
0,2
0,1
0,1 nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein
40,25 40,25
40,31 40,25
40,28 40,25
40,31 40,25
40,25 40,25
40,25 40,25
40,16 40,25
40,25 40,25
40,22 40,25
40,25 40,25
-
0,1
0,1
0,1
0,0
0,0
-0,2
0,0
-0,1
0,0 maximaler Wert am Nullpunkt maximaler Wert am Referenzpunkt
0,3 %
-0,4 % u = 0,086 u = 0,115 m/s m/s
Abgleich ja/nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein
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Tabelle 19: Übersicht über die Driftuntersuchungen inklusive Wartungsintervallverlängerung
Messgerät:
Komponente
Codel V-CEM5100
Volumenstrom (Zertifizierungsbereich 0-50 m/s)
14.11.2011
19.12.2011
25.01.2012
Gerät 1
Nullpunkt
Datum Zeitintervall Istwert Sollwert d m/s m/s
Abw. in
Abgleich Istwert Sollwert
% MBE ja/nein m/s
Referenzpunkt m/s
Abw. in
% MBE
17.06.2011
27.06.2011
05.07.2011
07.07.2011
01.08.2011
23.08.2011
05.09.2011
07.09.2011
23.09.2011
07.10.2011
8
17
13
2
16
14
-
10
8
2
0,13
0,13
0,09
0,13
0,06
0,03
0,09
0,06
0,03
0,06
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
-
0,25
0,19
0,25
0,12
0,06
0,19
0,12
0,06
0,12 nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein
40,66 40,66
40,44 40,66
40,63 40,66
40,66 40,66
40,63 40,66
40,63 40,66
40,59 40,66
40,63 40,66
40,59 40,66
40,59 40,66
-
-0,44
-0,07
-0,01
-0,07
-0,07
-0,13
-0,07
-0,13
-0,13
38
35
37
0,03
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,06
0,00
0,00 nein 40,53 40,66 -0,26 nein 40,50 40,66 -0,32 nein 40,53 40,66 -0,26
Abgleich ja/nein
Gerät 2
Nullpunkt
Datum Zeitintervall Istwert Sollwert d m/s m/s
Abw. in
Abgleich Istwert Sollwert
% MBE ja/nein m/s
Referenzpunkt m/s
Abw. in
% MBE
17.06.2011
27.06.2011
05.07.2011
07.07.2011
01.08.2011
23.08.2011
05.09.2011
07.09.2011
23.09.2011
07.10.2011
8
22
13
2
16
14
-
10
8
2
0,13
0,16
0,13
0,16
0,09
0,06
0,16
0,09
0,06
0,09
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
-
0,31
0,25
0,31
0,19
0,12
0,31
0,19
0,12
0,19 nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein
40,25 40,25
40,31 40,25
40,28 40,25
40,31 40,25
40,25 40,25
40,25 40,25
40,16 40,25
40,25 40,25
40,22 40,25
40,22 40,25
-
0,12
0,06
0,12
0,00
0,00
-0,19
0,00
-0,06
-0,06
14.11.2011
19.12.2011
38
35
0,13
0,06
25.01.2012 37 0,09 maximaler Wert am Nullpunkt maximaler Wert am Referenzpunkt
0,00
0,00
0,00
0,13
0,06
0,09
0,31 %
-0,69 % nein 40,59 40,25 0,69 nein 40,19 40,25 -0,13 nein 40,19 40,25 -0,13 u = 0,089 u = 0,199 m/s m/s
Abgleich ja/nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein
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Tabelle 20: Übersicht über die Driftuntersuchungen inklusive 2. Wartungsintervallverlängerung
Datum
17.06.2011
27.06.2011
05.07.2011
07.07.2011
15.07.2011
01.08.2011
23.08.2011
05.09.2011
07.09.2011
23.09.2011
07.10.2011
14.11.2011
19.12.2011
25.01.2012
27.04.2012
02.08.2012
Messkomponente: Volumenstrom
Gerät 1
0 bis 50 m/s
Zeitintervall Istwert Sollwert d mA
Nullpunkt mA
Abw. in
% ZB
Abgleich Istwert Sollwert ja/nein mA
Referenzpunkt mA
Abw. in
Abgleich
% ZB ja/nein
14
38
35
37
93
97
8
17
22
13
-
10
8
2
2
16
4,02
4,01
4
4
4,02
4,03
4,04
4,04
4,03
4,04
4,03
4,02
4,01
4,03
4,02
4,01
4,00
4
4
4
4
4
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
0,12
0,1
0,0
0,0
0,1
0,2
-
0,25
0,19
0,25
0,19
0,12
0,06
0,19
0,12
0,06 nein 17,01 17,01 - nein 16,94 17,01 -0,44 nein 17,00 17,01 -0,06 nein 17,01 17,01 0,00 nein 17,01 17,01 0,00 nein 17,00 17,01 -0,06 nein 17,00 17,01 -0,06 nein 16,99 17,01 -0,13 nein 17,00 17,01 -0,06 nein 16,99 17,01 -0,13 nein 16,99 17,01 -0,13 nein 16,97 17,01 nein 16,96 17,01
-0,3
-0,3 nein 16,97 17,01 nein 16,98 17,01 nein 17,01 17,01
-0,3
-0,2
0,0 nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein
Datum
Gerät 2
Zeitintervall Istwert Sollwert d mA
Nullpunkt mA
Abw. in
% ZB
Abgleich Istwert Sollwert ja/nein mA
Referenzpunkt mA
Abw. in
Abgleich
% ZB ja/nein
17.06.2011
27.06.2011
05.07.2011
07.07.2011
15.07.2011
01.08.2011
23.08.2011
05.09.2011
07.09.2011
23.09.2011
07.10.2011
14.11.2011
19.12.2011
25.01.2012
27.04.2012
2
16
14
38
35
37
93
8
17
22
13
-
10
8
2
4,03
4,02
4,03
4,04
4,02
4,03
4,05
4,04
4,05
4,04
4,05
4,04
4,03
4,02
4,05
02.08.2012 97 4,06 maximaler Wert am Nullpunkt maximaler Wert am Referenzpunkt
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00 0,37
0,37 %
-0,69 %
0,19
0,12
0,19
0,25
0,12
0,19
0,31
-
0,31
0,25
0,31
0,25
0,19
0,12
0,31 nein 16,88 16,88 - nein 16,90 16,88 0,12 nein 16,89 16,88 0,06 nein 16,90 16,88 0,12 nein 16,88 16,88 0,00 nein 16,88 16,88 0,00 nein 16,88 16,88 0,00 nein 16,85 16,88 -0,19 nein 16,88 16,88 0,00 nein 16,87 16,88 -0,06 nein 16,87 16,88 -0,06 nein 16,99 16,88 0,69 nein 16,86 16,88 -0,12 nein 16,86 16,88 -0,12 nein 16,89 16,88 0,06 nein 16,92 16,88 0,25 u = 0,106 u = 0,199 m/s m/s nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein
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Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
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6c.6 [7.6 Verfügbarkeit]
Die automatische Messeinrichtung muss die Anforderungen der entsprechenden rechtlichen Regelungen an die Verfügbarkeit einhalten. In jedem Fall muss die Verfügbarkeit mindestens 95 % und für O
2
mindestens 98 % betragen.
Die AMS kann auf Grund von Störungen, Wartung und Nullpunkt- und Referenzpunktkontrollen und deren Korrekturen nicht verfügbar sein. Zeitspannen, in denen der zu überwachende
Prozess nicht im Betrieb ist, werden nicht betrachtet.
Gerätetechnische Ausstattung
Während des Feldtests wurden alle Messwerte der Messeinrichtung mit einem Datenerfassungssystem Typ Yokogawa aufgezeichnet. Zusätzliche Geräte wurden hier nicht benötigt.
Durchführung der Prüfung
Der Feldtest erfolgte vom 17.06.2011 bis zum 07.10.2011, der Feldtest zur Verlängerung des
Wartungsintervalls wurde in der gleichen Anlage bis zum 25.01.2012 fortgeführt. Dies entspricht einer Gesamtzeit von 2692 Stunden im ursprünglichen Feldtest und insgesamt 5265
Stunden. Zur 2. Verlängerung des Wartungsintervalls wurde der Feldtest in der gleichen Anlage bis zum 02.08.2012 fortgeführ.t
Die Ausfallzeiten setzen sich im Wesentlichen aus der Durchführung des Linearitätstest und die Prüfung der Einstellzeit im Feldtest sowie den Driftuntersuchungen zusammen. Dadurch, dass während des Feldtestes für den Driftcheck 2 Geräte vom Kanal abgebaut werden mussten, betrug der Zeitintervall für die Wartungsarbeiten 1 Stunde. Die Wartungsarbeiten für ein Gerät nehmen nicht mehr als eine halbe Stunde in Anspruch.
Während des ursprünglichen Feldtests gab es folgende Anlagenausfälle:
26.06.2011 bis 27.06.2011
23.07.2011 bis 25.07.2011
28.07.2011 bis 31.07.2011
06.08.2011 bis 08.08.2011
20.08.2011 bis 28.08.2011
Durch die Ausfallzeiten ergibt sich eine Gesamtzeit von 2247 Stunden im ursprünglichen
Feldtest.
Während der ersten Wartungsintervallverlängerung gab es folgende Anlagenausfälle:
05.11.2011 bis 07.11.2011
19.11.2011 bis 21.11.2011
25.11.2011
03.01.2012 bis 08.01.2012
11.01.2012 bis 13.01.2012
22.01.2012 bis 23.01.2012
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Während der zweiten Wartungsintervallverlängerung gab es folgende Anlagenausfälle:
09.03.2012 bis 13.03.2012
25.03.2012
28.03.2012 bis 29.03.2012
30.04.2012 bis 02.05.2012
05.05.2012 bis 06.05.2012
03.06.2012 bis 04.06.2012
09.06.2012 bis 11.06.2012
26.06.2012 bis 27.06.2012
22.07.2012 bis 23.07.2012
Durch die Ausfallzeiten ergibt sich eine Gesamtzeit von 8808 Stunden.
Für die Geräte wurde zusätzlich eine Ausfallzeit von 2 Stunden in die Berechnung mit einbezogen.
Auswertung
Die Verfügbarkeit V in Prozent ist nach folgender Gleichung zu ermitteln:
V
=
t tot
−
t tot t out
×
100 %
t
Mit:
V t tot out
Verfügbarkeit in %
Gesamtbetriebszeit
Ausfallzeiten
Neben der prozentualen Verfügbarkeit wird in der 13. und 17. BImSchV auch noch eine Verfügbarkeit für den laufenden Tag bestimmt.
Gemäß 13. BImSchV wird der Tagesmittelwert für ungültig erklärt, wenn mehr als 6 Halbstundenmittelwerte wegen Störung oder Wartung des kontinuierlichen Messsystems ungültig sind.
Gemäß Richtlinie 2000/76/EG (maßgeblich für Anlagen der 17. BImSchV) wird der Tagesmittelwert für ungültig erklärt, wenn mehr als 5 Halbstundenmittelwerte wegen Störung oder
Wartung des kontinuierlichen Messsystems ungültig sind.
Fallen mehr als 10 ungültige Tage an, so sind geeignete Maßnahmen einzuleiten, um die
Zuverlässigkeit des kontinuierlichen Überwachungssystems zu verbessern.
Bewertung
Die Verfügbarkeit beträgt 99,7 %.
Damit ist die Mindestanforderung erfüllt.
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Tabelle 21: Verfügbarkeit während des Feldtestes
Messgerät:
Komponente:
Gesamtbetriebszeit
V-CEM5100 im Feldtest
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Gerät 1 Gerät 2 t tot
Ausfallzeit t
0
- Geräteinterne Einstellzeiten
- Gerätestörungen und Reparaturen
- Wartung und Justierung
Verfügbarkeit V h h
% h h
2247
0
9
10
99,2
2247
0
9
10
99,2
Tabelle 22: Verfügbarkeit während des Feldtestes inklusive Wartungsintervallverlängerung
Messgerät:
Komponente:
V-CEM5100 im Feldtest
Volumen (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Gesamtbetriebszeit t tot
Ausfallzeit t
0
- Geräteinterne Einstellzeiten
- Gerätestörungen und Reparaturen
- Wartung und Justierung
Verfügbarkeit V h h h h
%
Gerät 1
4474
0
12
13
99,4
Gerät 2
4474
0
12
13
99,4
Tabelle 23: Verfügbarkeit während des Feldtestes inklusive zweiter Wartungsintervallverlängerung
Messgerät:
Komponente:
V-CEM5100 im Feldtest
Volumen (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Gesamtbetriebszeit t tot
Ausfallzeit t
0
- Geräteinterne Einstellzeiten
- Gerätestörungen und Reparaturen
- Wartung und Justierung
Verfügbarkeit V h h
% h h
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
Gerät 1
8808
0
12
15
99,7
Gerät 2
8808
0
12
15
99,7
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6c.7 [7.7 Vergleichspräzision]
Die automatische Messeinrichtung muss eine Vergleichspräzision R field von kleiner gleich 3,3 % des Zertifizierungsbereichsendwertes und für O
2
von kleiner gleich
0,2 Vol.-% unter Feldbedingungen einhalten.
Die Vergleichspräzision ist während des dreimonatigen Feldtests aus zeitgleichen, fortlaufenden Messungen mit zwei baugleichen Messeinrichtungen am selben
Messpunkt (Doppelbestimmungen) zu bestimmen.
Gerätetechnische Ausstattung
Während des Feldtests wurden alle Messwerte der Messeinrichtung mit einem Datenerfassungssystem Typ Yokogawa aufgezeichnet. Zusätzliche Geräte wurden hier nicht benötigt.
Durchführung der Prüfung
Die Vergleichspräzision wurde während des Feldtests ermittelt. Die Prüfung wurde im kleinsten zu prüfenden Messbereich durchgeführt.
Die ermittelten Minutenmittelwerte der AMS wurden zu Halbstundenmittelwerten zusammengefasst, berücksichtigt wurden hierbei Statussignale wie Messung, Störung und Wartung.
Jeder Halbstundenmittelwert war durch mindestens 20 Einzelwerte abgedeckt. Werte, die während Störungen, Wartungsarbeiten oder Nullpunkt- und Referenzpunktkontrollen gewonnen wurden, wurden bei der Auswertung nicht berücksichtigt.
Auswertung
Die Vergleichspräzision wurde auf Basis aller gültigen Messwertpaare nach folgenden Gleichungen für eine statistische Sicherheit von 95 % für eine zweiseitige t-Verteilung berechnet.
Zusätzlich wurde die Vergleichspräzision für den Bereich der Messwerte oberhalb von 30 % des Grenzwertes für den Tagesmittelwert berechnet. s D
=
R field
= i n
∑
= 1
(
x t n
− ;1
,1 i
−
2 n
0 , 95
× x 2 , i s D
)
2 mit x
1, i das i-te Messergebnis der ersten Messeinrichtung x
2, i n s
D das i-te Messergebnis der zweiten Messeinrichtung die Anzahl der Doppelbestimmungen t n-1, 0,95
R field die Standardabweichung der aus Doppelbestimmungen ermittelten Differenzen
der Student-Faktor (zweiseitige Abgrenzung, Vertrauensniveau von 95 %, Anzahl der Freiheitsgrade von n-1)
Die Vergleichspräzision unter Feldbedingungen
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Bewertung
Die Vergleichspräzision liegt bei 1,8 %, das entspricht einem R
D
4203).
-Wert von 57 (nach VDI
Damit wurde die Mindestanforderung erfüllt.
Für die Unsicherheitsberechnung in Kapitel 6d wird der Wert 0,448 m/s (s
D
) verwendet.
Die Ergebnisse der Vergleichspräzision sind Tabelle 24 und Abbildung 27 dargestellt.
Tabelle 24: Vergleichspräzision
Komponente:
Messgerät:
Messdatum:
Zertifizierungsbereich
Konzentrationsbereich
Konzentrationsbereich
Mittelwert
Mittelwert
y = b* x + c Steigung
Ordinatenabstand
Korrelationskoeffizient
Stichprobenumfang
t-Wert
Std-Abw.aus Doppelbestimmungen
Vergleichspräzision (alle Punkte)
bezogen auf den ZB
Limit
maximale Unsicherheit
RD alle Punkte nach VDI 4203
Abgasgeschwindigkeit
V-CEM5100
17.06.2011 bis 07.10.2011
ZB = 0 - 50 m/s
Gerät 1 = -12,5 - 33,8 m/s
Gerät 2 = -12,5 - 34,3 m/s
Gerät 1 =
Gerät 2 = b c r n
=
=
=
=
27,03
27,48
1,0126
-0,0470
0,9965
4418 m/s m/s m/s t
0,95,n
= s
D
=
R f
=
1,9605
0,448
0,879 m/s m/s
R f%
=
=
1,8
3,3
%
%
u = s
D
=
R
D
=
0,448
57 m/s
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20
Vergleichspräzision
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 2 4 6
<30%
8 10 12 14 16 18 20
Gerät 2 [mA]
>30% Regression
Abbildung 27: Graphische Darstellung der Vergleichspräzision
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
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6c.8 [7.8 Verschmutzungskontrolle bei In-situ-Geräten]
Der Einfluss der Verschmutzung auf die automatische Messeinrichtung ist im Feldtest durch Sichtprüfungen und beispielsweise durch Ermittlung der Abweichungen der Messsignale von ihren Sollwerten zu bestimmen. Falls notwendig, ist die AMS mit empfohlenen Spülluftsystemen für die Dauer von drei Monaten als Teil des Feldtests auszustatten. Am Ende der Prüfung ist der Einfluss der Verschmutzung zu ermitteln. Die Ergebnisse für die gereinigten und die verschmutzten optischen Grenzflächen dürfen um maximal 2 % der oberen Grenze des Zertifizierungsbereiches voneinander abweichen.
Gerätetechnische Ausstattung
Hier nicht notwendig.
Durchführung der Prüfung
Während der insgesamt drei Monate Feldtestbetrieb sind bei den regelmäßigen Null- und
Referenzpunktuntersuchungen zur Prüfung die zwei Sensoreinheiten vom Abgaskanal demontiert worden und die Verschmutzung wurde kontrolliert. Bei dem Feldteststandort herrschte am Abgaskanal Unterdruck im Bereich von 3-4 hPa. Im Rahmen der Feldtestuntersuchungen fanden im Weiteren mehrere An- und Abfahrvorgänge statt.
Auswertung
Es wurden im Rahmen der Feldtestuntersuchungen keine Reinigungsarbeiten an den Abschlussscheiben der Sensoreinheiten durchgeführt, da optisch keine Verschmutzung festgestellt werden konnte und auch die Driftuntersuchungen positiv verliefen. Bei dem Feldteststandort herrschte am Abgaskanal Unterdruck im Bereich von 3-4 hPa. Mehrere An- und Abfahrvorgänge während der Feldtestuntersuchungen hatten ebenfalls keinen verschmutzenden Einfluss auf die Abschlussscheiben.
Bewertung
Es wurden im Rahmen der Feldtestuntersuchungen keine Verschmutzungen festgestellt.
Sollte die Messeinrichtung bei Abgasen mit Überdruck betrieben werden, so kommt eine integrierte Spüllufteinrichtung zum Einsatz.
Im Rahmen der 4-wöchigen QAL3 sollten die Abschlussscheiben auf Verschmutzungen geprüft werden. Bei Verschmutzungen sind diese nach Herstellerangaben zu entfernen.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
Hier nicht notwendig.
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6d Messunsicherheit
6d.1 [14 Messunsicherheit]
Die im Labortest und im Feldtest ermittelten Unsicherheiten sind zur Berechnung der kombinierten Standardunsicherheit der AMS-Messwerte nach EN ISO 14956 zu verwenden. Bei der Berechnung der Standardunsicherheit ist entweder die Wiederholpräzision im Labor oder die Vergleichspräzision im Feld zu verwenden. Der grö-
ßere Wert dieser beiden Kenngrößen ist anzuwenden.
Die Gesamtunsicherheit der AMS, die sich aus den Prüfungen nach dieser Norm ergibt, sollte um mindestens 25 % unter der maximal zulässigen Untersicherheit, die beispielsweise in den entsprechenden rechtlichen Regelungen festgelegt ist, liegen.
Es wird ein ausreichender Spielraum für die Unsicherheitsbeiträge durch die jeweilige Installation der AMS benötigt, um die QAL2 und QAL3 nach EN 14181 erfolgreich zu bestehen.
Das Prüflaboratorium hat die Gesamtunsicherheit im Verhältnis zur maximal zulässigen Unsicherheit, die beispielsweise in den entsprechenden rechtlichen Regelungen für die vorgesehene Anwendung festgelegt ist, im Prüfbericht anzugeben.
Zur Berechnung der kombinierten Standardunsicherheit müssen die im Folgenden genannten Unsicherheitsbeträge berücksichtigt werden. b
Nummer i Verfahrenskenngröße a
Unsicherheit
1
2
3
Lack-of-fit
Nullpunktdrift aus dem Feldtest
Referenzpunktdrift aus dem Feldtest u lof u d,z u d,s
4
5
Einfluss der Umgebungstemperatur am Referenzpunkt
Einfluss des Probegasdrucks b
Einfluss des Probegasvolumenstroms b u t u p
6 u f
7 Einfluss der Netzspannung u v
8 Querempfindlichkeit b ui
9 Wiederholstandardabweichung am Referenzpunkt a u r
= s r
10
11
Standardabweichung aus Doppelbestimmungen unter Feldbedingungen a
Unsicherheit des zur Prüfung benutzten Referenzmaterials b u
D
= s
D u rm
12 Auswanderung des Messstrahls b u mb
13
14
Konverterwirkungsgrad für AMS zur Messung von NOx b
Änderung der Responsefaktoren (TOC) b u ce u rf
Es wird entweder die Wiederholpräzision am Referenzpunkt oder die Standardabweichung aus Doppelbestimmungen unter Feldbedingungen verwendet, je nachdem, welcher Wert größer ist.
Dieser Unsicherheitsbeitrag gilt nur für bestimmte AMS.
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Gerätetechnische Ausstattung
Hier nicht notwendig.
Durchführung der Prüfung
Die erweiterte Messunsicherheit gemäß Richtlinie DIN EN 15267-03:2008 und
DIN EN ISO 14956 wurde für die Messkomponenten Abgasgeschwindigkeit ermittelt. Hierzu
wurden die Prüfergebnisse für die im Rahmen der Eignungsprüfung ermittelten Werte der
Verfahrenskenngrößen auf Standardunsicherheiten umgerechnet und die erweiterte
Messunsicherheit daraus abgeschätzt.
Für die Bezugsgröße Abgasgeschwindigkeit wird der Wert von 10 % als der schärfste Wert zugrunde gelegt. Wenn kein Tagesgrenzwert festgelegt ist, wird die Rechnung auf den Zertifizierbereich bezogen.
Auswertung
Im Rahmen der Eignungsprüfung wurde die abgeschätzte erweiterte Messunsicherheit mit der um 25 % reduzierten „geforderten Qualität der Messung“ verglichen.
Die Auswertung erfolgte in tabellarischer Form (siehe Tabelle 32) auf Basis der in der Richt-
linie definierten Berechnungsformeln.
In der Berechnung wird entweder die Wiederholpräzision am Nullpunktpunkt oder die Standardabweichung aus Doppelbestimmungen unter Feldbedingungen verwendet, je nachdem, welcher Wert größer ist.
Die relative erweiterte Gesamtunsicherheit ist in Tabelle 25 dargestellt.
Tabelle 25: relative erweiterte Gesamtunsicherheit aller Komponenten
Komponente Zertifizierbereich Anforderung Anforderung in der EP*
Relative erweiterte Gesamtunsicherheit
Abgasgeschwindigkeit 0 - 50 m/s 10 % 7,5 % 3,1 %
* In der Eignungsprüfung wird die Messunsicherheit mit der um 25 % reduzierten Anforderung verglichen.
Bewertung
Für alle Komponenten liegen die ermittelten erweiterten Gesamtmessunsicherheiten unterhalb der maximal zulässigen Werte und erfüllen somit die Anforderungen.
Damit wurde die Mindestanforderung erfüllt.
Umfassende Darstellung der Prüfergebnisse
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7. Wartungsarbeiten, Funktionsprüfung und Kalibrierung
7.1 Arbeiten im Wartungsintervall
• Regelmäßige Sichtkontrolle
• Alle drei Monate Durchführung einer Null- und Referenzpunktkontrolle mittels gerätezugehörigem Prüfequipment
• Im Übrigen sind die Anweisungen des Herstellers wie im Handbuch Kapitel 8 beschrieben zu beachten
7.2 Funktionsprüfung und Kalibrierung
Zur Durchführung der Funktionsprüfung bzw. vor der Kalibrierung wird folgendes Vorgehen vorgeschlagen:
• Sichtprüfung des Gerätes
• Überprüfen der Nullpunkt- und Referenzpunktlage sowie der Linearität mittels des gerätezugehörigen Prüfequipments
• Überprüfen der Datenübertragung (Analog- und Statussignale) zum Auswertungssystem
• Auswertung der Vergleichsmessungen als Lack-of-fit
Weitere Einzelheiten zur Funktionsprüfung und Kalibrierung sind der Richtlinie DIN EN
14181 zu entnehmen; außerdem sind die Hinweise aus dem Handbuch des Herstellers zu beachten.
Dipl.-Ing. Dieter Hammes Dipl.-Ing. Karsten Pletscher
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8. Literatur
[1] Richtlinie DIN EN 15267-03, März 2008,
Luftbeschaffenheit -Zertifizierung von automatischen Messeinrichtungen -
Teil 3: Mindestanforderungen und Prüfprozeduren für automatische Messeinrichtungen zur Überwachung von Emissionen aus stationären Quellen
[2] Richtlinie DIN EN 14181, September 2004,
Emissionen aus stationären Quellen - Qualitätssicherung für automatische Messeinrichtungen
[3] Bundeseinheitliche Praxis bei der Überwachung der Emissionen; Richtlinien über:
- die Eignungsprüfung von Mess- und Auswerteeinrichtungen für kontinuierliche
Emissionsmessungen und die kontinuierliche Erfassung von Bezugs- bzw.
Betriebsgrößen zur fortlaufenden Überwachung der Emissionen besonderer Stoffe,
- den Einbau, die Kalibrierung, die Wartung von kontinuierlich arbeitenden Mess- und
Auswerteeinrichtungen
- die Auswertung von kontinuierlichen Emissionsmessungen,
RdSchr. d. BMU v.13.6.2005-IG I 2-45 053/5 und v. 04.08.2010 – Az.: IG I 2- 51134/0
[4] Richtlinie DIN EN 15267-01, Juli 2009,
Luftbeschaffenheit -Zertifizierung von automatischen Messeinrichtungen -
Teil 1: Grundlagen
[5] Richtlinie DIN EN 15267-02, Juli 2009,
Luftbeschaffenheit -Zertifizierung von automatischen Messeinrichtungen -
Teil 2: Erstmalige Beurteilung des Qualitätsmanagementsystems des Herstellers und
Überwachung des Herstellungsprozesses nach der Zertifizierung
[6] Richtlinie DIN EN ISO 14956, Januar 2003,
Luftbeschaffenheit - Beurteilung der Eignung eines Messverfahrens durch Vergleich mit einer geforderten Messunsicherheit
[7] Richtlinie EN 15259, Januar 2008
Luftbeschaffenheit – Messung von Emissionen aus stationären Quellen - Anforderungen an Messstrecken und Messplätze und an die Messaufgabe, den Messplan und den Messbericht
[8] Prüfbericht 936/21216334/A vom 14. Oktober 2011 der TÜV Rheinland Energie und
Umwelt GmbH
[9] Prüfbericht 936/21216334/C vom 20. März 2012 der TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH
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9. Anhang
Abbildung 28: Ursprungsbekanntgabe der Messeinrichtung
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Abbildung 29: Bekanntgabe der Messeinrichtung der ersten Wartungsintervallverlängerung
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Abbildung 30: Akkreditierungs-Urkunde nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005
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Abbildung 30: Akkreditierungs-Urkunde nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005 - Seite 2
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Tabelle 26: Daten der Wiederholstandardabweichung am Nullpunkt
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
6
7
4
5
8
9
Messgerät: V-CEM5100 im Labortest
Komponente: Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Messdatum: 18.04.2011
Start
1
2
3
Uhrzeit hh:mm:ss
15:21:00
15:25:00
15:26:00
15:27:00
Nullpunkt
Gerät 1 mA
-
4,04
4,04
4,04
Gerät 2 mA
-
4,03
4,03
4,03
15:28:00
15:29:00
15:30:00
15:31:00
15:32:00
15:33:00
15:34:00
15:35:00
15:36:00
15:37:00
15:38:00
15:39:00
15:40:00
15:41:00
15:42:00
15:43:00
15:44:00
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,04
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
4,03
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Tabelle 27: Daten der Wiederholstandardabweichung bei Referenzpunkt
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18
19
20
6
7
4
5
8
9
Messgerät: V-CEM5100 im Labortest
Komponente: Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Messdatum: 18.04.2011
Start
1
2
3
Uhrzeit hh:mm:ss
13:12:00
13:16:00
13:17:00
13:18:00
Referenzpunkt
Gerät 1 mA
-
16,94
16,89
16,99
Gerät 2 mA
-
16,86
16,86
16,86
13:19:00
13:20:00
13:21:00
13:22:00
13:23:00
13:24:00
13:25:00
13:26:00
13:27:00
13:28:00
13:29:00
13:30:00
13:31:00
13:32:00
13:33:00
13:34:00
13:35:00
16,99
16,99
16,99
16,99
16,92
16,99
16,91
16,99
16,99
16,92
16,98
16,99
16,99
16,91
16,91
16,98
16,98
16,86
16,86
16,86
16,86
16,86
16,86
16,86
16,86
16,86
16,86
16,86
16,86
16,86
16,86
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16,86
16,86
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Tabelle 28: Daten der Linearitätsprüfung im Labortest
Messgerät: V-CEM5100 im Labortest
Komponente: Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Messdatum: 18.04.2011 bis 18.04.2011 mit einem Durchgang
Gerät 1 1. Durchgang
Uhrzeit delta Sollwert mA
3. mA
∅ ∅ hh:mm min
13:37 Start
13:41
13:51
13:59
14:05
14:28
14:35
14:43
14:59
23
7
8
16
4
10
8
6
1. mA
2. mA mA m/s
4,00 4,04 4,04 4,04 4,04 0,13
15,20 15,27 15,26 15,22 15,25 35,2
10,40 10,45 10,45 10,45 10,45 20,2
4,00 4,04 4,04 4,04 4,04 0,13
13,60 13,72 13,72 13,72 13,72 30,4
5,60
8,80
5,67
8,85
5,67
8,85
5,69
8,84
5,68 5,24
8,85 15,1
18,40 18,41 18,41 18,41 18,41 45,0
15:05
Gerät 2
13:37
13:41
13:51
13:59
14:05
14:28
14:35
14:43
14:59
15:05
6
Start
4
10
8
6
23
7
8
16
6
4,00
1. Durchgang
Uhrzeit delta Sollwert hh:mm min mA
4,04 4,04 4,04 4,04 0,13
1. mA
2. mA
3. mA
∅ mA
∅ m/s
4,00 4,03 4,03 4,03 4,03 0,09
15,20 15,29 15,29 15,29 15,29 35,3
10,40 10,46 10,46 10,35 10,42 20,1
4,00 4,03 4,03 4,03 4,03 0,09
13,60 13,65 13,70 13,65 13,67 30,2
5,60
8,80
5,63
8,84
5,64
8,84
5,64
8,84
5,64 5,11
8,84 15,1
18,40 18,56 18,43 18,50 18,50 45,3
4,00 4,03 4,03 4,03 4,03 0,09
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Tabelle 29: Daten der Klimaprüfung
Messgerät:
Komponente:
Messdatum:
Gerät 1
V-CEM5100 im Labortest
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
27.04.2011 bis 30.04.2011 mit einem Durchgang
1. Durchgang Uhrzeit 1.
Temperatur hh:mm
Nullpunkt
2. 3. ∅ Soll mA mA mA mA m/s
1. mA
Referenzpunkt
2. mA
3. mA
20
0
-20
20
50
20
∅ mA
08:14 4,03 4,03 4,03 4,03 40 16,98 16,98 16,98 16,98
15:08 4,00 4,00 4,00 4,00 40 16,98 16,99 16,95 16,97
07:31 3,98 3,98 3,98 3,98 40 16,83 16,67 16,74 16,75
13:58 4,03 4,03 4,02 4,03 40 16,77 16,83 16,86 16,82
12:52 4,08 4,08 4,08 4,08 40 16,79 16,79 16,79 16,79
08:58 4,01 4,01 4,01 4,01 40 16,97 16,97 16,97 16,97
Gerät 2
1. Durchgang Uhrzeit 1.
Temperatur hh:mm
20
0
-20
20
50
20 mA
Nullpunkt
2. mA
3. mA
∅ Soll mA m/s
1. mA
Referenzpunkt
2. mA
3. mA
∅ mA
08:14 4,01 4,01 4,01 4,01 40 16,84 16,84 16,84 16,84
15:08 3,98 3,98 3,98 3,98 40 16,79 16,79 16,79 16,79
07:31 3,95 3,95 3,95 3,95 40 16,73 16,73 16,73 16,73
13:58 4,01 4,01 4,01 4,01 40 16,84 16,84 16,84 16,84
12:52 4,08 4,08 4,08 4,08 40 16,94 16,94 16,94 16,94
08:58 4,01 4,01 4,01 4,01 40 16,84 16,84 16,84 16,84
3059601_2012_936_21216334D.doc
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Tabelle 30: Daten der Netzspannungsprüfung
Messgerät:
Komponente:
Messdatum:
Nullpunkt
1. Durchgang Uhrzeit
Volt
230
242
253
219
207
196
V-CEM5100 im Labortest
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
19.04.2011 mit einem Durchgang
1. 2.
Gerät 1
3. ∅ ∅ 1. 2.
Gerät 2
3. ∅ ∅ hh:mm mA mA mA mA m/s mA mA mA mA m/s
07:39 4,02 4,02 4,04 4,03 0,08 4,00 4,00 4,00 4,00 0,00
07:57 4,03 4,03 4,03 4,03 0,09 4,01 4,01 4,01 4,01 0,03
08:13 4,03 4,03 4,03 4,03 0,09 4,01 4,01 4,02 4,01 0,04
08:29 4,03 4,03 4,03 4,03 0,09 4,02 4,02 4,02 4,02 0,06
08:45 4,04 4,04 4,04 4,04 0,13 4,02 4,03 4,02 4,02 0,07
09:01 4,03 4,03 4,03 4,03 0,09 4,02 4,02 4,02 4,02 0,06
Referenzpunkt
1. Durchgang Uhrzeit 1.
Volt
230
242
253
219
207
196
2.
Gerät 1
3. ∅ ∅ 1. 2.
Gerät 2
3. ∅ ∅ hh:mm mA mA mA mA m/s mA mA mA mA m/s
07:48 16,79 16,73 16,90 16,81 40,02 16,84 16,84 16,83 16,84 40,11
08:05 16,92 16,81 16,83 16,85 40,17 16,83 16,83 16,85 16,84 40,11
08:21 16,74 16,88 16,77 16,80 39,99 16,85 16,85 16,85 16,85 40,16
08:37 16,97 16,93 16,93 16,94 40,45 16,85 16,85 16,85 16,85 40,16
08:53 16,86 16,84 16,91 16,87 40,22 16,86 16,86 16,86 16,86 40,19
09:08 16,86 16,84 16,91 16,87 40,22 16,86 16,86 16,86 16,86 40,19
3059601_2012_936_21216334D.doc
TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH
Luftreinhaltung
Bericht über die zweite Ergänzungsprüfung der Messeinrichtung
V-CEM5100 der Firma CODEL International Ltd. für die Komponente
Abgasgeschwindigkeit, Bericht-Nr.: 936/21216334/D
Tabelle 31: Daten der Kalibrierungen
Messgerät:
Komponente:
1. Kalibrierung
V-CEM5100 im Feldtest
Abgasgeschwindigkeit (Zertifizierungsbereich = 0 - 50 m/s)
Datum Uhrzeit Dauer SRM SRM Gerät 1 Gerät 2
Beginn ntr tpf
Nr. hh:mm min m/s m/s mA mA
1 05.07.11 09:16
2 05.07.11 10:49
3 05.07.11 11:59
4 05.07.11 12:59
5 05.07.11 14:08
6 06.07.11 02:08
7 06.07.11 02:36
26
26
26
26
26
26
26
18,4
18,1
17,8
16,6
16,0
13,5
13,3
29,2
28,7
28,2
26,5
25,1
21,4
20,9
13,49
13,46
13,39
12,65
12,31
10,98
10,87
13,74
13,76
13,63
12,83
12,54
11,18
10,99
8 06.07.11 03:07
9 06.07.11 12:02
10 06.07.11 13:02
11 06.07.11 14:02
12 07.07.11 08:30
13 07.07.11 09:30
14 07.07.11 10:30
15 07.07.11 11:32
16 07.07.11 12:32
2. Kalibrierung
26
26
26
26
26
26
26
26
26
13,6 21,2
18,0 29,4
18,2 29,6
18,2 29,7
18,4 29,6
17,9 28,8
17,1 27,5
18,0 29,0
17,7 28,7
10,81
13,79
13,83
13,84
13,74
13,74
13,72
13,77
13,78
10,89
14,09
14,15
14,11
14,04
14,03
14,05
14,02
14,11
Datum Uhrzeit Dauer SRM SRM Gerät 1 Gerät 2
Beginn ntr tpf
Nr. hh:mm min m/s m/s mA mA
1 05.09.11 13:56
2 05.09.11 14:56
3 05.09.11 15:56
22
22
22
17,9
18,0
18,0
28,9
29,1
28,9
13,69
13,84
13,78
13,76
14,08
13,93
4 06.09.11 09:00
5 06.09.11 10:03
6 06.09.11 11:03
7 06.09.11 12:03
8 06.09.11 13:03
9 07.09.11 14:03
10 07.09.11 23:10
11 07.09.11 23:26
12 07.09.11 23:44
13 07.09.11 12:45
14 07.09.11 13:45
15 07.09.11 14:45
16 08.09.11 08:47
17 08.09.11 09:47
22
22
22
22
22
22
22
22
22
22
22
22
22
22
18,3
18,6
18,9
18,5
18,1
17,9
12,9
13,1
12,9
18,2
18,3
18,4
18,2
18,3
29,4
29,8
30,5
29,9
29,1
28,8
21,0
21,3
20,6
29,5
29,7
29,9
29,4
29,6
13,67
13,86
14,08
13,97
13,64
13,61
10,91
11,02
10,84
13,69
13,88
13,99
14,04
13,78
10,96
13,84
14,02
14,12
14,15
13,91
13,69
13,97
14,22
14,07
13,80
13,72
10,98
11,10
8,7
9,7
9,8
10,2
9,7
9,6
9,7
9,7
10,2
10,4
9,7
9,6
9,4
9,4
F
Vol.-%
9,7
9,7
9,5
9,0
10,0
9,9
9,9
9,6
9,6
9,7
9,6
9,8
F
Vol.-%
9,7
9,5
9,6
9,3
9,1
9,0
8,9
Kanal-
Messungen
T
°C
120
120
118
117
118
118
119
116
117
117
118
118
118
118
118
120
120
108
119
120
120
116
117
118
118
119
Kanal-
Messungen
T
°C
115
115
116
119
113
113
111
989
993
993
994
990
990
1001
1001
1001
1001
1001
1000
989
989 p hPa
998
997
1000
996
992
992
992
996
996
996
996
996 p hPa
1005
1005
1005
1005
1005
996
996
3059601_2012_936_21216334D.doc
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Luftreinhaltung
Bericht über die zweite Ergänzungsprüfung der Messeinrichtung
V-CEM5100 der Firma CODEL International Ltd. für die Komponente
Abgasgeschwindigkeit, Bericht-Nr.: 936/21216334/D
Tabelle 32: Gesamtunsicherheitsberechnung
Berechnung der Gesamtunsicherheit nach DIN EN 14181 und DIN EN 15267-3
Messeinrichtung
Hersteller
Bezeichnung der Messeinrichtung
Seriennummer der Prüflinge
Messprinzip
Prüfbericht
Prüfinstitut
Berichtsdatum
Messkomponente
Zertifizierungsbereich ZB
Berechnung der erweiterten Messunsicherheit
Prüfgröße
Standardabweichung aus Doppelbestimmungen
Linearität / Lack-of-fit
Nullpunktdrift aus Feldtest
Referenzpunktdrift aus Feldtest
Einfluss der Umgebungstemperatur am Referenzpunkt
Einfluss der Netzspannung
Unsicherheit des Referenzmaterials bei 70% des ZB
* Der größere der Werte wird verwendet:
"Wiederholstandardabweichung am Referenzpunkt" oder
"Standardabweichung aus Doppelbestimmungen"
Kombinierte Standardunsicherheit (u
C
Erweiterte Unsicherheit
) u
D u lof u d,z u d,s u t u v u rm
Codel International Ltd.
V-CEM5100
M 5100-0134 / M 5100-0135
Infrarot Kreuzkorrelation
936/21216334/A
TÜV Rheinland
14.10.2011
Abgasgeschwindigkeit
3 - 50 m/s u
0,448 m/s
0,115 m/s
0,086 m/s
0,115 m/s
0,306 m/s
0,240 m/s
0,404 m/s
(
(
j j
)
)
U = u c
* k = u c
* 1,96
u²
0,201 (m/s)²
0,013 (m/s)²
0,007 (m/s)²
0,013 (m/s)²
0,094 (m/s)²
0,058 (m/s)²
0,163 (m/s)²
0,74 m/s
1,45 m/s
Relative erweiterte Messunsicherheit
Anforderung nach 2000/76/EG und 2001/80/EG
Anforderung nach DIN EN 15267-3
U in % vom Messbereich 50 m/s
U in % vom Messbereich 50 m/s
U in % vom Messbereich 50 m/s
2,9
10,0
7,5
** Für diese Komponente sind keine Anforderungen in den EG-Richtlinien 2001/80/EG und 2000/76/EG enthalten.
Der angesetzte Wert wurde von der Zertifizierstelle vorgeschlagen.
#Ende#
3059601_2012_936_21216334D.doc
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Luftreinhaltung
Bericht über die zweite Ergänzungsprüfung der Messeinrichtung
V-CEM5100 der Firma CODEL International Ltd. für die Komponente
Abgasgeschwindigkeit, Bericht-Nr.: 936/21216334/D
Tabelle 33: Gesamtunsicherheitsberechnung inklusive Werten aus der Wartungsintervallverlängerung
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Luftreinhaltung
Bericht über die zweite Ergänzungsprüfung der Messeinrichtung
V-CEM5100 der Firma CODEL International Ltd. für die Komponente
Abgasgeschwindigkeit, Bericht-Nr.: 936/21216334/D
Tabelle 34: Gesamtunsicherheitsberechnung inklusive Werten aus der zweiten Wartungsintervallverlängerung
Berechnung der Gesamtunsicherheit nach DIN EN 14181 und DIN EN 15267-3
Messeinrichtung
Hersteller
Bezeichnung der Messeinrichtung
Seriennummer der Prüflinge
Messprinzip
Prüfbericht
Prüfinstitut
Berichtsdatum
Messkomponente
Zertifizierungsbereich ZB
Berechnung der erweiterten Messunsicherheit
Prüfgröße
Standardabweichung aus Doppelbestimmungen
Linearität / Lack-of-fit
Nullpunktdrift aus Feldtest
*
Referenzpunktdrift aus Feldtest
Einfluss der Umgebungstemperatur am Referenzpunkt
Einfluss der Netzspannung
Unsicherheit des Referenzmaterials bei 70% des ZB
Der größere der Werte wird verwendet:
"Wiederholstandardabweichung am Referenzpunkt" oder
"Standardabweichung aus Doppelbestimmungen"
Kombinierte Standardunsicherheit (u
C
Erweiterte Unsicherheit
)
Codel International Ltd.
V-CEM5100
M 5100-0314 / M 5100-0315
Infrarot Kreuzkorrelation
936/21216334/D
TÜV Rheinland
17.09.2012
Geschwindigkeit
0 - 50 m/s u
D u lof u d,z u d,s u t u v u rm u
0,507 m/s
0,115 m/s
0,106 m/s
-0,199 m/s
0,306 m/s
0,240 m/s
0,404 m/s u c
=
U = u c
∑
( u max,
* k = u c j
)
2
* 1,96 u²
0,257 (m/s)²
0,013 (m/s)²
0,011 (m/s)²
0,040 (m/s)²
0,094 (m/s)²
0,058 (m/s)²
0,163 (m/s)²
0,80 m/s
1,56 m/s
Relative erweiterte Messunsicherheit
Anforderung nach 2000/76/EG und 2001/80/EG
Anforderung nach DIN EN 15267-3
U in % vom Messbereich 50 m/s
U in % vom Messbereich 50 m/s
U in % vom Messbereich 50 m/s
3,1
10,0
7,5
** Für diese Komponente sind keine Anforderungen in den EG-Richtlinien 2001/80/EG und 2000/76/EG enthalten.
Der angesetzte Wert wurde von der Zertifizierstelle vorgeschlagen.
#Ende#
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10. Bedienungsanleitung
TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH
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Bericht über die zweite Ergänzungsprüfung der Messeinrichtung
V-CEM5100 der Firma CODEL International Ltd. für die Komponente
Abgasgeschwindigkeit, Bericht-Nr.: 936/21216334/D
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Betriebsanleitung
SmartCem Emisions Monitoring System
Modell V-CEM5100
Durchfluss Monitor
CODEL International Ltd.
Station Building, Station Road, Bakewell, Derbyshire DE45 1GE United Kingdom t : +44 (0) 1629 814 351 f : +44 (0) 8700 566 307 e : [email protected] web : www.codel.co.uk
OPS.109
Issue : A Rev. : 2 Date 14/10/11 Doc. i/d : Ref. : j.con
Technische Betriebsanleitung Seite 1
CODEL
Wichtiger Hinweis
Dieses Dokument hilft Ihnen, die Betriebsbedingungen so einzurichten, dass der sichere und effiziente
Einsatz des Geräts gewährleistet ist. Außerdem sind im Dokument besonders zu berücksichtigende
Punkte und Sicherheitsvorkehrungen beschrieben, die jeweils in Verbindung mit den entsprechenden
Symbolen erscheinen.
Um Verletzungen des Anwenders bzw. Schäden am Gerät zu vermeiden, ist es erforderlich, dass Sie die Informationen in diesem Dokument aufmerksam lesen. Darüber hinaus sind die geltenden nationalen Standards, Sicherheitsbestimmungen sowie Unfallverhütungsvorschriften einzuhalten.
Falls Sie Probleme haben, den Inhalt dieses Dokuments zu verstehen, wenden Sie sich für Unterstützung an die örtliche Niederlassung des Herstellers. Der Hersteller kann keine Verantwortung für Sach- oder Personenschäden übernehmen, die dadurch hervorgerufen wurden, dass Informationen in diesem Dokument nicht richtig verstanden wurden.
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Betreiber. Der Hersteller übernimmt keine Haftung für Folgen von Fehlgebrauch durch den Betreiber.
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Die erstellten Inhalte und Werke in diesem Dokument unterliegen dem Urheberrecht. Die Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und jede Art der Verwertung außerhalb der Grenzen des Urheberrechtes bedürfen der schriftlichen Zustimmung des jeweiligen Autors bzw. des Herstellers.
OPS.109
Issue : A Rev. : 2 Date : 14/10/11 Doc. i/d : Ref. : j.con
Technische Betriebsanleitung Seite 2
Die Firma CODEL International Ltd. hat ihren
Sitz im Vereinigten Königreich, im Herzen des
Peak District National Park, in Bakewell,
Derbyshire. Sie ist auf die Entwicklung und
Produktion von high tech Messgeräten für die
Überwachung von Verbrennungsprozessen und Luftschadstoffen spezialisiert.
Die ständige Suche nach Produktverbesserungen und neuen Produkten sichert CODEL den technologischen Vorsprung. Mit der „einfachen“ Strategie, gut entwickelte, stabile und verlässliche Ausrüstung zu bauen, die über einen langen Zeitraum im Dauerbetrieb und mit einem Minimum an Wartung betrieben werden kann, hat CODEL Standards für sich selbst und den Rest der Industrie gesetzt.
Sämtliche Entwicklungs- und Konstruktionsarbeiten werden im Hause von erfahrenen Ingenieuren mit Hilfe von neuester CAD Software und erprobten Entwicklungsverfahren durchgeführt. Stringente Montage- und Testabläufe sichern die hohe Qualität der Produkte und sind ein Synonym für den CODEL Markennamen.
Großen Wert legen wir auf die Unterstützung unserer Kunden. CODEL´s dezidiertes Feldservice Team hilft bei allen Applikationsfragen und stellt sicher, dass die getätigte Investition in ein CODEL Gerät optimal genutzt wird.
Sollten Sie weitere Informationen über CODEL oder unsere Produkte benötigen, besuchen Sie unsere Webseite oder rufen Sie eine der nachstehenden Telefonnummern an:
Deutschland: T: +49 7223 2814010
F: +49 7223 2814019
Email: [email protected]
UK: T: +44 (0) 1629 814 351
F: +44 (0) 8700 566 307
Email: [email protected] web: www.codel.co.uk
CODEL
OPS.109
Issue : A Rev. : 2 Date : 14/10/11 Doc. i/d : Ref. : j.con
Technische Betriebsanleitung Seite 3
CODEL
Inhalt
1 Übersicht über den CODEL Model V-CEM5100 Flow Monitor ........................................ 7
1.4 Die Signalverarbeitungseinheit „Signal Processor Unit (SPU)“ ................................ 8
4.3.1 Einbau der Stichleitungen und der Montageflansche .......................................14
4.3.4 Netzteil (PSU) und Signalverarbeitungseinheit (SPU) .....................................16
OPS.109
Issue : A Rev. : 2 Date : 14/10/11 Doc. i/d : Ref. : j.con
Technische Betriebsanleitung Seite 4
CODEL
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Issue : A Rev. : 2 Date : 14/10/11 Doc. i/d : Ref. : j.con
Technische Betriebsanleitung Seite 5
CODEL
10 Test- und Kalibriereinrichtung für den Gasdurchflussmonitor VCEM5100 .....................45
10.2 Beschreibung der CODEL VCEM Test- und Kalibriervorrichtung ............................46
OPS.109
Issue : A Rev. : 2 Date : 14/10/11 Doc. i/d : Ref. : j.con
Technische Betriebsanleitung Seite 6
CODEL
0 Sicherheitshinweise
WICHTIG!
Die nachstehend mit ihren Symbolen und Bedeutungen aufgelisteten Warn- und Sicherheitshinweise werden in dieser technischen Betriebsanleitung verwendet. Sie dienen zu Ihrem persönlichen Schutz während der Installation, dem Betrieb und der Wartung des Gerätes. Bitte lesen Sie diese Hinweise sorgfältig, bevor Sie mit dem Gerät arbeiten.
Achtung, Verletzungsgefahr! Risiko eines elektrischen Stromschlages! Dieser Hinweis beschreibt die unmittelbare Gefahr beim Umgang mit Elektrizität.
Achtung, Gefahr! Diesen Warnungen ist ausnahmslos zu entsprechen. Selbst eine teilweise Nichtbeachtung dieser Warnung kann zu schweren Gesundheitsschäden bis hin zum Tode führen. Zudem besteht die Gefahr schwerer Schäden am Gerät oder
Teilen der Betreiberanlage.
Achtung Verbrennungsgefahr! Dieser Hinweis beschreibt die unmittelbare Gefahr von Verbrennungen durch Hitze oder heiße Oberflächen.
Massekontakt
Schutzleiter
Der Flow Monitor CODEL Model V-CEM5100 ist für die Durchflussmessung von Gasen in Rauchgaskanälen ausgelegt und konstruiert worden. Das Gerät darf nur bestimmungsgemäß eingesetzt werden.
Die verfügbaren Messbereiche und die jeweils zulässige Überlast sind auf dem Typenschild angegeben. Zur bestimmungsgemäßen Verwendung gehören auch folgende Punkte:
Die Anweisungen in dieser Anleitung müssen beachtet und befolgt werden
Die technischen Grenzwerte müssen eingehalten werden
Die zulässigen Messstoffe müssen beachtet werden
Montage, Inbetriebnahme, Bedienung und Wartung des Gerätes darf nur durch geeignetes und geschultes Fachpersonal erfolgen.
Die allgemein anerkannten Regeln der Technik müssen eingehalten werden.
Es ist nicht zulässig das Gerät zu verändern z. B. durch Anbohren, Ansägen, Abdrehen, Anschweißen und Anlöten von Teilen oder aber durch teilweises Überlackieren oder Beschichten. Ebenso ist die Verwendung des Gerätes als Steighilfe, z.B. zu Montagezwecken, als Halterung für Kabel, Rohre oder sonstige Lasten generell unzulässig. Der An- oder Einbau von Teilen ist nur soweit zulässig, wie dies in dieser Anleitung beschrieben wird beziehungsweise von CODEL oder einem zertifizierten Servicepartner schriftlich autorisiert wurde.
Bei Warenerhalt prüfen Sie bitte die Verpackungen sorgfältig auf Schäden bzw. Anzeichen, die auf unsachgemäße Handhabung hinweisen. Melden Sie eventuelle Schäden beim Spediteur und beim örtlichen Vertreter des Herstellers.
OPS.109
Issue : A Rev. : 2 Date : 14/10/11 Doc. i/d : Ref. : j.con
Technische Betriebsanleitung Seite 7
CODEL
1 Übersicht über den CODEL Model V-CEM5100 Flow Monitor
Das Messgerät ist mit Linsen aus Germanium ausgestattet. Germanium ist ein natürlich vorkommendes Halbleiterelement, welches sich gesundheitsschädlich auswirken kann, wenn die Linsen zerbrechen und der Staub eingeatmet wird.
1.1 Einführung
Durch die Rückführung von Messungen auf Standardtemperaturen, Standardsauerstoffgehalt, etc.
3 kann die Intensität der Emissionen unter Standardnormalbedingungen (z.B. in mg/Nm ) angegeben werden, um jedoch die Gesamtmenge der Emission zu bestimmen (z.B. in kg/Stunde) ist die Bestimmung der Durchflussrate zwingend erforderlich.
Viele Messmethoden erfordern einen direkten Kontakt mit den heißen, schadstoffbeladenen Abgasen, was sich in der Regel in hohen Gerätewartungskosten und einer großen Ungenauigkeit der Messungen niederschlägt. Der CODEL Model V-CEM5100 Gas Velocity Monitor verwendet hingegen eine
Infrarot Kreuzkorrelation, welche keinen Kontakt mit den Abgasen erfordert.
Die Methode ähnelt den Verfahren, die einen chemischen Farbstoff oder ein radioaktives Gas als
„Tracer“ verwenden, wobei die Transportzeit des Tracers zwischen zwei Sensoren mit bekanntem
Abstand zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit herangezogen wird. Statt jedoch einen „Tracer“ zu verwenden, werden die natürlichen, im Abgasstrom durch Wirbel hervorgerufenen Fluktuationen der Infrarotabsorbtion als Tracer benutzt.
Mit Spülluft beaufschlagte Sensoren ohne mechanisch bewegte Teile machen das System hoch zuverlässig und minimieren den Wartungsaufwand. Dieses „stand-alone-Gerät“ ist ideal geeignet, um die
Durchflussrate von heißen, schadstoffbeladenen Abgasen zu messen.
Das Gerät ist in Schema 1 dargestellt:
Downstream
Sensor
Rx2
(Ch B)
Prozess-
Gase
Upstream
Sensor
Spülluft
Netzteil Signalverarbeitung
Spülluft
Anzeiger
Rx1
(Ch A)
2-Draht-Leitung 4-Draht-Leitung
Netzanschluss
Abbildung 1: Genereller Aufbau des V-CEM5100
OPS.109
Issue : A Rev. : 2
Ausgänge
Date : 14/10/11 Doc. i/d : Ref. : j.con
Technische Betriebsanleitung Seite 8
CODEL
1.2 Die Sensor Einheiten „Transducer units“
Jede Sensoreinheit besteht aus einem Breitband-Infrarotdetektor, einer Linse welche die Strahlung auf den Detektor fokussiert und einem Vorverstärker. Alle Bauelemente sind in einem Epoxid beschichteten Aluminiumgehäuse dicht eingekapselt.
1.3 Das Netzteil „Power Suppy Unit (PSU)”
Das Netzteil wird vom Netz mit Wechselspannung gespeist und versorgt die Sensoreinheiten mit 48V
Gleichstrom.
1.4 Die Signalverarbeitungseinheit „Signal Processor Unit (SPU)“
Die Signalverarbeitungseinheit (SPU) wird mit 48V Gleichstrom vom Netzteil (PSU) versorgt. Die Signale der beiden Sensoren werden verarbeitet und miteinander verglichen, um die Transitzeit des Gasstroms vom Sensor 1 zum Sensor 2 zu ermitteln und daraus die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Diagnosewerte werden vom Anzeiger (DDU) übermittelt.
Die Einstellung der Empfindlichkeit der Sensoren „gain adjustment“ erfolgt stufenlos mit Hilfe von
Trimpotentiometern. Die Details der Einstellung lesen Sie bitte in Kapitel 6.6 nach.
1.5 Die Anzeigeeinheit „DataDisplay Unit (DDU)“
Die separate Anzeigeeinheit (DDU) ist mit der Signalverarbeitungseinheit (SPU) über ein vieradriges
Kabel, welches bis zu einem Kilometer lang sein kann, verbunden. Der Anzeiger ermöglicht es, Geräteeinstellungen, Messwerte und Diagnosemeldungen auf einem zweizeiligen, 32 Charakter umfassenden, alphanumerischen Display anzuzeigen, bzw. mit einer Tastatur zu editieren. Zudem stehen zwei
4 – 20 mA Ausgänge und zwei spannungsfreie Relaiskontakte für Alarmmeldungen zur Verfügung.
Die Ausgänge sind ebenfalls mit Hilfe des Anzeigers und der Tastatur einstellbar.
OPS.109
Issue : A Rev. : 2 Date : 14/10/11 Doc. i/d : Ref. : j.con
Technische Betriebsanleitung
2 Das Messprinzip
Seite 9
CODEL
Gasströmungen sind selten laminar. Turbulenzen in der Strömung verursachen Serien von Vortex und
Eddie Wirbel, die mit der Strömung mittransportiert werden. Die Infrarotstrahlung der heißen Gase ist durch ein „Flackern“, welches von diesen Gaswirbeln verursacht wird, gekennzeichnet. Zwei Infrarotsensoren (Sensor A und Sensor B), welche entlang der Durchflussrichtung (flow) in einem kleinen
Abstand (L) zueinander an der Kanalwand montiert werden, werden dasselbe charakteristische Infrarotsignalmuster eines „Gaspaketes“ detektieren, jedoch in einem kleinen zeitlichen Abstand. Diese
Zeitdifferenz entspricht der Transportzeit des betreffenden Gaspaketes von Sensor A nach Sensor B.
Der Durchflussmonitor V-CEM5100 verwendet eine Korrelationstechnik, um diese Zeitdifferenz zu bestimmen und daraus dem Durchfluss zu berechnen. Die beiden Infrarotsensoren geben, wie nachstehend dargestellt, zwei Signale A (t) und B(t) aus.
Durchfluss
Sensor A Sensor B
(Kanal A) (Kanal B)
Die Transportzeit der natürlich vorhandenen Wirbel in einem Gaspaket (und damit die Durchflussgeschwindigkeit) kann durch eine Korrelation der beiden Signale gemäß folgender Funktionsgleichung bestimmt werden:
R
BA
LIM.T
1
T
T
0
A t dt
Hierbei stellt τ eine einstellbare Zeitvariable dar, welche auf das Signal A(t) angewandt wird. Unter
Verwendung dieser Funktion kann ein Korrelationsdiagramm erstellt werden, welches einen Extremwert (Maximum) aufweist, wenn die Transportzeit und „t“ den gleichen Wert annehmen. Die lässt sich gut bei der Betrachtung der unten gezeigten Signale A(t) und B(t) erkennen:
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Zeit t
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CODEL
Die Anwendung von R(τ) auf beide Signale ergibt folgendes Korrelationsdiagramm:
Zeitkonstantenintervalle
Hinweis: Mit τ = 0 (also kein Zeitversatz bezogen auf das Signal A(t)) ergibt R(τ) = 0, bei einem Zeitversatz von sechs Zeitintervallen für A(t) nimmt R(τ) einen Maximalwert an. Die sechs Zeitintervalle stellen den Zeitversatz zwischen den beiden Signalen A(t) und B(t) dar.
Beide Signale werden in vorgegebenen Zeitintervallen aufgenommen und digitalisiert. Die Funktion R(τ) wird dann für eine festgelegte Anzahl von Intervallen berechnet und die Ergebnisse in ein Korrelationsdiagramm eingefügt. So sind beispielsweise im oben gezeigten Beispiel, bei dem die beiden Signale
A(t) und B(t) aus einem Rechteckimpuls bestehen und eine Korrelation in Dreieckform ergeben, nur 12
Zeitintervalle gezeigt. Das Gerät berechnet jedoch immer die Korrelationswerte für 256 Intervalle. Die
Zeitkonstante der Intervalle kann ausgewählt werden und ist definiert als „ DATA RATE“. Dies stellt die tatsächliche Auflösung der Messung mit Zeitintervallen dar. Normalerweise wird die Zeitkonstante auf
1msec eingestellt.
Betrachtet man nun zwei Detektorsignale wie nachstehend dargestellt:
Zeit t
Durch Anwendung der Funktion R(τ) auf die obenstehenden zwei Signalverläufe ergibt sich das folgende, typische Korrelationsdiagramm:
OPS.109
Issue : A
Zeitintervalle
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Im V-CEM5100 wird das Korrelationsdiagramm wie folgt invers dargestellt
CODEL
Zeitintervalle
MA/MI Vertrauensbereich
Um τ max. zu finden wird das Diagramm auf einen Minimalpunkt untersucht.
Das erste Element im Diagramm korrespondiert mit dem Zeitintervall „Null“, und das 256te Element mit dem 255ten Zeitinkrement. Wenn daher die DATA RATE auf 1 ms eingestellt wurde, ergibt sich für das 256te Zeitelement ein Zeitversatz von 255 ms.
Der Zeitversatz ergibt sich aus dem Punkt auf der „x“-Achse des Korrelationsdiagramms, welcher mit dem Kurvenminimumm zusammenfällt. Der Korrelationskoeffizient ist definiert als: und ist ein Maß für den Vertrauensbereich der Messung. Korrelationskoeffizienten kleiner 10% würden beispielsweise auf eine nicht akzeptable Messung hinweisen.
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Technische Betriebsanleitung
3 Spezifikationen
Messbereich
Antwortzeiten
Genauigkeit
Serielle Schnittstelle
Gehäuse
Umgebungstemperaturen
Netzspannungen:
PSU
V-CEM
Spülluftverbrauch
Analogausgänge (DDU)
Logische Ausgänge (DDU)
Anzeiger/Tastatur
Konstruktion :
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Seite 12 auswählbar bis 50m/s einstellbar von 10 Sekunden bis 30 Tage
< ±2% des Messwertes data bus I/P & O/P
-20°C bis +70°C
-20°C bis +50°C
90-264V AC max., 50/60Hz
48V DC (von der PSU)
PSU/SPU/DDU -
–
–
CODEL dichtes (IP65), mit Epoxyd beschichtetes Al Gehäuse
Sensorköpfe
PSU, SPU & DDU
1 l/s @ 1 bar (Druckluft), trocken (bei –20°C) & staubfrei
(besser 10μm)
2 x 0/4-20mA Stromausgang, galvanisch getrennt,
500Ω Bürde max., voll einstellbar über die Tastatur
2 x spannungsfreie SPCO Kontakte, 50V, 1A max., konfigurierbar als Alarmkontakte
1 x spannungsfreier SPCO Kontakt, 50V, 1A max., zur Datenvalidierung
DDU 32-Zeichen alphanumerisch, Hintergrund-LCD, beleuchtet, 4-Tasten-Soft-touch-Tastatur epoxidbeschichtetes Aluminium
OPS.109
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Technische Betriebsanleitung Seite 13
CODEL
4 Installation
4.1 Gerätebestandteile
Das Gerät CODEL Model V-CEM5100 besteht aus folgenden Teilen:
2 x Sensor mit 10m Kabel (Standard Länge)
2 x Anschlussfansch
2 x Spülluftanschluss
1 x Netzteil (PSU)
1 x Signalverarbeitungseinheit (SPU)
1 x Anzeiger (DDU)
4.2 Auswahl des Installationsortes
Die Gerätebestandteile wurden für den Einsatz im Freien und zur Montage an Rauchgaskanälen und Abgasschächten entwickelt. Sie entsprechen der Schutzklasse IP 65 und benötigen keinen zusätzlichen Wetterschutz. Bitte beachten Sie Folgendes:
Der Einbauort der Sensoren muss so gewählt werden, dass sich in Durchflussrichtung innerhalb einer Distanz von 3 – 5 Mal dem Kanaldurchmesser keine Verengungen, Einbauten oder Bogen befinden. Wir empfehlen, die Sensoren nicht unter einer Minimalentfernung von mindestens 4
Mal dem Kanaldurchmesser nach einem Gebläse zu montiert. Sollten Sie sich hierzu unsicher sein, kontaktieren Sie bitte CODEL.
Der Einbauort muss für die Wartung der Geräte zugänglich sein.
Die Sensoren sollten senkrecht zur Durchflussrichtung und auf einer zum Kanal parallel verlaufenden Linie montiert werden. Der empfohlene Abstand für die meisten Anwendungen beträgt 1 m. Sollten Sie sich hierzu unsicher sein, kontaktieren Sie bitte CODEL.
Die Signalverarbeitungseinheit (SPU) sollte in der Nähe der Sensoren montiert werden und ist hierfür mit einem 10 Meter langen Standardkabel ausgerüstet.
Die Sensoren sollen so montiert werden, dass eine maximale Durchströmungsdistanz (maximaler Zeitversatz zwischen Sensor A und B) unter Beibehaltung einer akzeptablen Korrelation erreicht wird. Idealerweise wird eine Distanz von einem Meter verwendet, hängt jedoch auch von anlagenspezifischen Parametern ab. Eine hohe Messgenauigkeit korrespondiert mit einer langen Transitionszeit zwischen den Sensoren. Treten jedoch hohe Turbulenzen im Abgaskanal auf, ist der „Infrarot - Fingerabdruck“ eines Wirbels nur kurzlebig, was die Wiedererkennung des
Signalmusters am zweiten Sensor erschwert. In einem solchen Fall muss die Distanz zwischen den Sensoren und so die Transitionszeit verkürzt werden, um einen akzeptablen Korrelationsfaktor für die Messung zu erhalten.
4.3 Installation
Das Messgerät ist bei Anlieferung durch eine Transportverpackung geschützt. Achten Sie beim
Auspacken darauf, dass keine Teile versehentlich weggeworfen werden. Sollten Teile fehlen, informieren Sie bitte sofort CODEL oder Ihren lokalen CODEL Partner.
Der Montageort muss frei zugänglich sein, Sicherheitsbestimmungen sind zu beachten!
Wir empfehlen folgende Vorgehensweise bei der Installation:
Installation der Stichleitungen und der Montageflansche
Installation der Spülluftadapter und der Druckluftversorgung
Montage der Sensorköpfe, der PSU, der SPU und des Anzeigers
Installation und Anschluss der Kabel
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4.3.1 Einbau der Stichleitungen und der Montageflansche
Bevor Sie weiter fortfahren, beachten Sie bitte, dass unter keinen Umständen Löcher in einen in Betrieb befindlichen Abgaskanal eingebracht werden dürfen, wenn das sich darin befindende Abgas einen Überdruck zum Atmosphärendruck aufweist. Selbst bei einem Kanalinnendruck, der unter dem Atmosphärendruck liegt, sollte mit großer Vorsicht vorgegangen werden und Schutzkleidung, Augenschutz und Atemschutz getragen werden.
Die Sensorköpfe werden vertikal übereinander in einer Distanz von nicht über 1 m montiert.
Verschweißen Sie jeweils einen Montageflansch mit einer passenden Stichleitung aus nichtlegiertem
Stahl, Nennweite 50 mm, Länge 600 mm. Montagevorschläge für die Stichleitung an Metall- und Betonkanälen sind nachstehend angeführt. Bei der Montage an Metallkanälen kann es notwendig sein,
Versteifungen anzubringen, um die Festigkeit der Stichleitung zu erhöhen.
Kanalwand
Stichleitung
Ø 75 mm
Flanschbohrung
Abstand
4 Löcher auf einem 125-mm-Lochkreis
(Orientierung beachten)
Versteifungsrippe
Montageflansch
Abbildung 2: Stichleitungsmontage
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4.3.2 Spülluftvorrichtung
Bevor Sie die Spülluftvorrichtung montieren, stellen Sie bitte sicher, dass Druckluft an der Spülvorrichtung anliegt. Wenn diese Vorsichtsmaßnahme nicht beachtet wird, können die optisch relevanten Oberflächen gravierend kontaminiert werden.
Die Aufgabe der Spülvorrichtung ist es, die Sensorfenster sauber zu halten. Spülluft kann durch eine der folgenden drei Methoden bereitgestellt werden:
Unterdruck im Abgaskanal: Wenn der Abgaskanal, an den das Messgerät angebracht wird, bei
Befeuerung während aller Betriebszustände einen Unterdruck zur Atmosphäre aufweist, kann das
Absperrventil, die Druckanzeige und der Durchflussregler entfernt werden. Der Unterdruck kann so
Luft in die geöffnete Spülluftöffnung saugen.
Überdruck im Abgaskanal erfordert Druckluft von einem Kompressor oder Gebläse.
Kompressor: Ein Durchflussregler und ein Filter muss verwendet werden, um den benötigten, niedrigen Durchfluss einzuregeln.
Gebläse: Ein Gebläse kann zur Spülluftversorgung eingesetzt werden. Kunden können eigene
Geräte verwenden. Das Gebläse muss 5Liter Luft pro Sekunde gegen den Kanalinnendruck bereitstellen. Wenn gewünscht, kann CODEL ein Gebläse spezifizieren.
Die Spülluftversorgung wird direkt auf den Montageflansch aufgesetzt. Trennen Sie den vorderen
Flansch von der Spülluftvorrichtung durch Lösen der vier Sicherungsmuttern. Der Flansch muss nun, nach dem Einlegen festen Dichtungsscheibe, mit den vier Senkkopfschrauben auf den Montageflansch aufgeschraubt werden.
Der hintere Flansch wird an den Vorderen auf die vorstehenden Bolzen angesetzt. Dabei beachten Sie, dass sich die O-Ringdichtung gleichmäßig in die zentrale Öffnung einfügt. Das Ganze wird nun durch die vier Muttern, welche auf justierbaren Flansch geschraubt werden, gesichert. Die montierte Einheit sollte nun wie in Abbildung 3 dargestellt aussehen.
Justierschrauben
Montageflansch
Sicherungsmutter
Spülluftvorrichtung
Dichtungsring, Nylon
Einsteckrohr justierbarer Flansch
Montagerohr
Front Flanschplatte feste Dichtung
Abbildung 3: Montagedetails
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4.3.3 Sensorköpfe
Die Sensorköpfe werden mit vier Sechskantschrauben an die Spüllufteinrichtung angeschraubt, wobei als Zwischenlage die beiliegenden flexiblen Dichtungen dienen. Die Sensorköpfe sind nur in einer bestimmten Position montierbar.
Stellen Sie sicher, dass die Nylon-Dichtungsringe in die Spülluftvorrichtung eingebaut sind. Falls die Dichtungsringe nicht vorhanden sind, bauen Sie die
Sensorköpfe NICHT an und kontaktieren Sie bitte sofort CODEL.
4.3.4 Netzteil (PSU) und Signalverarbeitungseinheit (SPU)
Bevor Sie das Netzteil (PSU) und die Signalverarbeitungseinheit (SPU) montieren, lösen Sie die 4 unverlierbaren Schrauben und entfernen Sie den Deckel. Das Gehäuse wird unter Verwendung der in den
Ecken des Gehäuses vorhandenen 4 Montagelöchern sicher an einen festen Untergrund oder Halter geschraubt. Da die Löcher außerhalb der Gehäusedichtung angebracht sind, ist es unnötig die Montagelöcher nach der Installation abzudichten oder die Verdrahtung vom Gehäuse für die Installation abzubauen. Wenn die Inbetriebnahme des Gerätes nicht sofort erfolgt, schließen Sie bitte den Deckel der
Netzversorgung wieder. Maße und Montagedetails sind in Abbildung 4 gezeigt.
Deckeldichtung. Die Montagelöcher befinden sich außerhalb des
Dichtungsbereiches.
Montiertes Gehäuse
Tiefe 110 mm
Deckel
Unterteil
4 Löcher für
M6-Schrauben
Hinweis: Verwenden Sie diese
Kabeleingänge nicht für den
Netzanschluss!
Unten ca. 150 mm Freiraum für Kabel benötigt
Kabelverschraubungen und
Blindstopfen
Anmerkung: Wenn Sie das Netzteil (PSU) an die Netzversorgung anschließen, verwenden
Sie einen Erdungsring unter der Gegenmutter der Kabelverschraubung um einen guten Erdungskontakt zu erhalten.
Abbildung 4: Montagedetails des Netzteils (PSU) und der Signalverarbeitung (SPU)
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CODEL
4.3.5 Anzeiger (DDU)
Bevor Sie den Anzeiger (DDU) montieren, lösen Sie die 4 unverlierbaren Schrauben und ziehen Sie den Flachbandkabelstecker am Gehäusedeckel heraus. Das Gehäuse wird unter Verwendung der in den Ecken des Gehäuses vorhandenen 4 Montagelöchern sicher an einen festen Untergrund oder Halter geschraubt. Da die Löcher außerhalb der Gehäusedichtung angebracht sind, ist es unnötig die Montagelöcher nach der Installation abzudichten oder die Verdrahtung vom Gehäuse für die Installation abzubauen. Wenn die Inbetriebnahme des Gerätes nicht sofort erfolgt, schließen Sie bitte den Deckel der Netzversorgung wieder.
Maße und Montagedetails sind in Abbildung 5 gezeigt.
Deckeldichtung. Die Montagelöcher befinden sich außerhalb des
Dichtungsbereiches.
Montiertes Gehäuse
Tiefe 90 mm
Deckel Unterteil
4 Löcher für
M6-Schrauben
Unten ca. 150 mm Freiraum für Kabel benötigt
Abbildung 5: Anzeiger (DDU) Montagedetails
Kabelverschraubungen und
Blindstopfen
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CODEL
5 Elektrischer Anschluss
Der Anschluss darf nur von qualifiziertem Fachpersonal ausgeführt werden.
Stellen Sie vor der Installation sicher, dass die Kabel spannungsfrei sind.
Schalten Sie die Netzspannung nicht wieder an, bevor die Anschlussarbeiten abgeschlossen sind.
5.1 Installation und Anschluss der Kabel
Legen Sie die Kabelführung für die von CODEL gelieferten Niederspannungskabel, wie auch für die
örtlich beigestellten Niederspannungskabel fest. Verwenden Sie eine gemeinsame Kabelführung wo immer möglich und sehen Sie genug freie Kabellänge am Kabelende für die endgültige Installation vor.
Die maximal empfohlene Kabellänge zwischen der Signalverarbeitung (SPU) und dem Anzeiger (DDU) beträgt 100m (Kabel durch Kunde beigestellt). Wenn eine größere Kabellänge benötigt wird, kontaktieren Sie bitte CODEL vor der endgültigen Installation.
Netzkabel (Kundenbeistellung) sollten wenn möglich in einer unterschiedlichen Kabelführung von den
Niederspannungskabeln verlegt werden, um das Risiko von elektromagnetischen Störungen zu vermeiden. Sehen Sie genug freie Kabellänge am Kabelende für die endgültige Installation vor. Die maximal empfohlene Kabellänge beträgt 5m. Wenn eine größere Kabellänge benötigt wird, kontaktieren Sie bitte
CODEL vor der endgültigen Installation.
Die von CODEL gelieferten Kabel sind gegen elektromagnetische Einflüsse geschirmt und sollten nicht verändert werden ohne CODEL vorher zu konsultieren.
Der Anschluss darf nur über eine elektrisch entsprechend abgesicherte Anschlussleitung erfolgen und nur von qualifiziertem Fachpersonal ausgeführt werden.
Beachten Sie die auf dem Typenschild des Netzteils (PSU) angegebenen elektrischen
Werte!
5.2 Anschluss-Schema
Der Verdrahtungsplan für das V-CEM5100, PSU, SPU & DDU ist in der nachstehenden Zeichnung (Abbildung 6) dargestellt. Beachten Sie bitte auch die Abbildungen 7 bis 9 mit den Details für die SPU Verdrahtung und den Adressschaltern in der SPU und dem Anzeiger (DDU).
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CODEL
Der Kabelschirm muss in der
Verschraubung geerdet sein.
Abbildung 6: Anschluss-Schema
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Technische Betriebsanleitung Seite 20
CODEL
Leitung zum Anzeiger
DDU
Abbildung 7: Verdrahtungsdetails der Signalverarbeitungseinheit
SW 2 SW 1
Drahtbrücken nicht entfernen!
Abbildung 8: Mikroprozessorkarte der Signalverarbeitungseinheit
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Adress-Schalter
Abbildung 9: Mikroprozessor-Karte
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CODEL
6 Inbetriebnahme
Das Gerät sollte nun vollständig montiert und fertig zur Inbetriebnahme sein. Dies bedingt die folgenden grundsätzlichen Schritte, die im bestimmungsgemäßen Betrieb der Abgasanlage durchgeführt werden sollten:
6.1 Überprüfungen vor der Inbetriebnahme:
Bevor Sie mit der Inbetriebnahme fortfahren sollten die folgenden Überprüfungen durchgeführt werden:
Wenn der elektrische Anschluss oder der Prozessanschluss von einer anderen Person durchgeführt wurde und vor allem, wenn Ihnen keine Bestätigung der Korrektheit der Anschlüsse vorliegt, prüfen Sie die gesamten Verdrahtungen und Prozessverbindungen auf Übereinstimmung mit dieser Betriebsanleitung.
Obwohl dieses Messgerät gegen die Folgen einer Fehlverdrahtung geschützt ist, kann ein vollständiger Schutz gegen alle Fehler nicht gewährleistet werden. Bitte bedenken Sie, dass Schäden, die durch eine falsche Verdrahtung entstehen, von der Garantie ausgeschlossen sind.
Überprüfen Sie das Funktionieren der Spülluftversorgung. Ist keine einwandfreie Luftversorgung gewährleistet, korrigieren Sie dies bitte sofort.
6.2 Einführung
Die Inbetriebnahme des Gerätes geschieht in der folgenden Reihenfolge:
Netzversorgung 85V bis 264V Wechselstrom
Netzspannung einschalten Schalten Sie die Netzversorgung ein und beobachten Sie die die
Netzversorgungs LED´s.
Ausrichten Richten Sie die Detektoren mit den einstellbaren Halterungen aus.
Verstärkereinstellung Prüfen Sie die automatische Verstärkereinstellung.
Betriebsparameter einstellen Stellen sie die Betriebsparameter im Mikroprozessor ein für einen korrekten Betrieb des Messgerätes.
Dieser Inbetriebnahmeprozess wird nachstehend im Detail erläutert:
6.3 Betriebsspannung
Schrauben Sie in spannungsfreiem Zustand die vier unverlierbaren Schrauben im Deckel der
Signalverarbeitungseinheit (SPU) auf und öffnen Sie den Deckel vorsichtig ohne das Flachbandkabel auszustecken.
6.4 Einschalten der Stromversorgung
Schalten Sie die Stromversorgung ein. Stellen Sie sicher, dass die drei Netzspannungs LED´s leuchten.
Wenn dies nicht der Fall ist, prüfen Sie die Sicherung und die Netzversorgung.
Schließen Sie den Deckel der Signalverarbeitungseinheit (SPU) wieder aber ziehen Sie die vier
Schrauben noch nicht fest an bevor die Inbetriebnahme noch nicht vollständig abgeschlossen ist. Das
Messgerät wird sich automatisch im normalen Anzeigemodus melden.
6.5 Ausrichten der Detektoren
Ein spezielles Ausrichten wird nicht benötigt. Die Detektoren sollten bei voll angezogenen Montageschrauben und Verriegelungsbolzen senkrecht zur Kanalwand stehen.
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Technische Betriebsanleitung vorderer Flansch
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Justierschrauben
Arretierschrauben
CODEL
Spülluft
Abbildung 10: Details der justierbaren Halterung
Geringfügige Justierungen müssen eventuell vorgenommen werden falls der Montage-
flansch nicht exakt eingeschweißt wurde.
6.6 Detektorvorverstärkung
Das Messgerät verwendet eine automatische Vorverstärkerkontrolle „automatic gain control“ (AGC). Der
Mikroprozessor in der Signalauswertung justiert kontinuierlich die Vorverstärkung der Ausgangssignale der beiden Detektoren, um beide Kanäle auf einem optimalen Detektionsniveau zu halten. Die Vorverstärkung und die Detektorausgänge können im „Mode 4“ des „Diagnostic Display“.
Die Signale der beiden optischen Sensoren werden durch das Messgerät korreliert. Daher ist es wichtig sicherzustellen, dass die Signalpegel der beiden Sensoren sich auf dem korrekten Niveau befinden. Es gibt zwei Möglichkeiten die Signalverstärkung einzustellen: a) eine Hardware Justierung im Detektorkopf und b) eine Einstellung per Software die auf den Signalprozessor wirkt.
Die softwareseitige Einstellung beinhaltet zwei Elemente:
Eine allgemeine Verstärkung welche auf beide Kanäle angewandt wird im Bereich „n“ 0 bis 4 und eine Verstärkung von 2 n bewirkt (also n = 0 hat eine Verstärkung von „1“zur Folge, n = 4 bewirkt eine Verstärkung von „16“).
Eine Verstärkung die nur auf „Kanal B“ wirkt.
Die Verstärkung für „Kanal B“ liegt im Bereich 1 bis 255. Diese Werte werden auf einen Faktor 64 normalisiert und die tatsächliche Verstärkung berechnet. Ein Einstellwert von 32 entspricht also einer tatsächlichen Verstärkung von 0,5, während ein Einstellwert von 128 einer tatsächlichen Verstärkung von
2 gleichkommt. Diese Softwareverstärkungsfaktoren werden normalerweise im automatischen Modus betrieben, wobei die Verstärkungsregelung des Kanal B so ausgelegt ist, dass die „rms Werte“ beider
Kanäle auf einem ähnlichen Signalpegel gehalten werden.
Eine manuelle Einstellung der Vorverstärkung ist normalerweise nicht notwendig. Sollte der Fehler „low channel 1“ oder „saturation channel 1“ auftreten bedeutet dies, das die Detektorausgangssignale au-
ßerhalb des Regelbereiches der automatischen Vorverstärkerkontrolle liegen und die Verstärkereinstellung der Detektoren erhöht oder reduziert werden muss.
Mit einem Satz von vier Schaltern, die in jedem der Detektoren eingebaut sind, kann die Vorverstärkung des Detektorsignals eingestellt werden. Die Schalter haben einen Einstellbereich von x1 bis x112. Abbildung 11 zeigt die Position der Schalter. Bei Auslieferung ist der Verstärkungsfaktor der Detektoren auf den Wert 4 (Schalterstellung 0100) eingestellt. Um die Vorverstärkereinstellung zu ändern:
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Technische Betriebsanleitung Seite 24
CODEL
Nehmen Sie den Detektordeckel nach dem Abschrauben der vier M4 Senkkopfschrauben ab.
Lösen Sie nicht die Kabelverschraubung.
Passen Sie die Schaltereinstellung entsprechend an.
Befestigen Sie den Deckel wieder auf den Detektoren unter Verwendung der vier Schrauben.
Abbildung 11: Position der Detektorverstärkereinstellung
Die Tabelle zeigt die Verstärkerfaktoren die durch die Schaltereinstellungen gesetzt werden:
Kodierschalter
Niederer Faktor
Hoher Faktor
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
2
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
3
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
4
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
Verstärkerfaktor
15.7
31.4
62.8
78.5
22.4
44.8
89.6
112.0
1
2
4
5
7.7
15.4
30.8
38.5
Wenn mit einer softwareseitigen Verstärkereinstellung von „0“ der „rms Wert“ für den Kanal A über „80“ liegen, muss hardwareseitig mit Hilfe der Kodierschalter der Verstärkungsfaktor reduziert werden. Sollte bei softwareseitiger Verstärkereinstellung von „4“ der „rms Wert“ für Kanal A unter „20“ liegen, muss der
Verstärkungsfaktor hardwareseitig erhöht werden.
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Bedienung des Anzeigers (DDU)
CODEL
7.1 Einführung
Nachdem das Gerät in Betrieb genommen worden ist, wird die Durchflussgeschwindigkeit zwischen den zwei Sensoren bestimmt und ein Ausgangssignal generiert, welches proportional zur Gasgeschwindigkeit ist. Ein integriertes 32 Character Display zeigt die berechneten Werte an.
Die Anzeigeeinheit (DDU) erlaubt es dem Benutzer, die Betriebsdaten aus dem Mikroprozessor abzurufen und die Parametereinstellungen gegebenenfalls zu ändern.
Eine menübasierte Bedienung wird ermöglicht über die vier am Frontpanel angebrachten Tasten.
Der Anzeiger (DDU) kommuniziert seriell mit der Signalverarbeitungseinheit (SPU). Aus diesem Grund müssen beide Einheiten (DDU und SPU) dieselbe serielle Adresse haben:
Serial comms. address – DDU Mikroprozessorkartendrehschalter – SW1
Serial comms. address – SPU Mikroprozessorkartendrehschalter – SW1 (SW2 = 0)
7.2 Bedienungsebenen
Das Gerät verfügt über fünf Ebenen der Bedienung, die durch vier Zahlen die in der oberen, linken Ecke des Displays angezeigt werden.
1. Betriebsebene – zeigt die aktuell gemessenen Werte an
2. Parameter Ebene – zeigt die aktuellen Betriebseinstellungen an
3. Normalisierungsebene – hier nicht zugänglich
4. Diagnose Ebene – prüft den Gerätebetrieb. Das Gerät führt ständig Selbstdiagnosen durch.
Bei Komplikation wird der Fehler in der Statusanzeige angezeigt.
5. Einstellungsebene – Einstellung der Betriebsparameter. Die Parameter für das Gerät müssen hier eingestellt werden, um den korrekten Betrieb des Instruments zu gewährleisten. Diese
Ebene ist nur mit einem Sicherheitscode zugänglich.
32-Charakter-
LCD-Anzeige
Tastenfeld
Data Valid (Werte gültig) und
Alarm
LED
Abbildung 12: Anzeiger Display und Tasten
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CODEL
7.3 Gerätebedienung mit den Tasten
Jede Bedienungsebene ist durch ein sequentielles Drücken der Taste „MODE“ zugänglich. Abbildung
12 stellt das Anzeiger Display und das Tastenfeld der Anzeigeeinheit (DDU) dar. Nachdem eine Bedienungsebene angewählt wurde, sind über die Pfeiltasten (↑ und ↓) die verschiedenen Optionen innerhalb der gewählten Betriebsebene erreichbar.
7.3.1 Taste „MODE“
Durch ein Drücken der „MODE“ Taste wird entweder die nächste Bedienungsebene erreicht oder es erfolgt ein Rücksprung in die Betriebsebene, wenn die Taste innerhalb einer Betriebsebene gedrückt wird.
7.3.2 Pfeiltasten
Durch Drücken der Pfeiltasten (↑ und ↓ ) werden je nach Position innerhalb der Bedienungsebene folgende Aktionen ausgelöst:
Erhöht (↑ ) oder reduziert (↓ ) den angezeigten Wert
Mit ständig gedrückter Taste erfolgt ein schnelles Vor- bzw. Rückspulen des einzustellenden
Wertes
Es erfolgt ein Weiterschalten zur nächsten verfügbaren Option innerhalb einer Ebene oder Unterebene
7.3.3 Taste „ENTER“
Das Drücken der Taste „ENTER“ hat entsprechend der Position in den Bedienungsebenen folgende
Auswirkungen:
Der angezeigte Wert wird übernommen und gespeichert
Die angezeigte Bedienungsebene oder Option wird ausgewählt.
7.3.4 Programmstruktur
Abbildung 13 stellt die Baumstruktur der oberen Bedienungsebene des Gerätes dar. Überall wo die
Bedienung umfangreicher wird, ist eine zusätzliche Baumstruktur im jeweiligen Abschnitt dargestellt
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Drücken Sie Enter entweder bei der Auswahl „Exit“ o. bei der getroffenen Auswahl
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Abbildung 13: Baumstruktur der oberen Bedienungsebene des Gerätes
7.4 Betriebsebenen
Anmerkung: Bitte beachten Sie dass die Daten, welche in den nachfolgenden Displayabbildungen gezeigt werden nur repräsentativen Zwecken dienen!
7.5 Operating Mode (Messbetriebsebene)
In dieser Betriebsebene können zur Mittelwertbildung verwendeten Zeiten geändert und die Durchflussmesswertewerte angezeigt werden. In dieser Betriebsebene ähnelt die Anzeige dem unten dargestellten Bild. Ist die Anzeige hiermit nicht vergleichbar, drücken Sie bitte die „MODE“ Taste bis die Zahl
„1“ in der oberen, linken Ecke des Displays erscheint.
1 Flow = 010.0 m/sec Av03h
Zur Änderung des angezeigten Wertes, drücken Sie „ENTER“ und ein blinkender Cursor wird am Anfang der Maßeinheit erscheinen, also bei m/sec oder m 3 /sec. Die Pfeiltasten (↑ und ↓ ) ermöglichen nun
OPS.109
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Technische Betriebsanleitung Seite 28
CODEL die Modifikation des optisch hervorgehobenen Parameters. Jeder Druck auf „ENTER“ wird in der folgenden Reihenfolge einen anderen Parameter auswählen:
Maßeinheiten - m/sec oder m 3 /sec
Zeit für die Mittelwertbildung – Sekunden, Minuten, Stunden oder Tage
Sobald die Anzeige wie gewünscht eingestellt ist, drücken Sie „ENTER“ wenn der Cursor auf „averaging time“ blinkt und der Cursor wird von der Anzeige verschwinden. Wenn benötigt, kann durch erneutes
Drücken von „ENTER“ der Cursor auf die Anzeige zurückgeholt werden
7.5.1 Calibration (Kalibrieranzeige)
Die Kalibrierung des Durchflussmonitors kann mit einer eingebauten Kalibriermethode verifiziert werden, welche auf unterschiedliche Art gestartet wird (siehe 7.9.8.1. Kalibrierung). Die Methode erlaubt die Kalibrierung je eines Messpunktes bei niedrigem bzw. hohem Durchfluss, und ermöglicht die Prüfung an zwei Punkten innerhalb der zugelassenen Spanne.
Das Kalibriersystem gibt den Detektoren über den Signalprozessor ein Signal vor. Der Prozessor kalkuliert für den hohen und den niedrigen Durchflusswert einen Zeitversatz in Millisekunden, den die Detektoren bei Beaufschlagung Abgaskanal mit Abgas messen würden.
Das dem Detektor in Zustrom vorgegebene Signal ist entsprechend zeitversetzt gegenüber dem Signal welches dem Detektor im Abstrom übermittelt wird. Das Gerät führt dann seine normale Korrelationsberechnung durch. Das Ergebnis sollte dann den für den hohen und den niedrigen Durchfluss eingegebenen Werten entsprechen.
Die Kalibrierzyklus besteht aus zwei dezidierten Phasen. Einer Phase zur Kalibrierung bei niedrigem und einer zweiten Phase zur Kalibrierung bei hohem Durchfluss. Der Status jeder Phase wird durch den
„count-down“ eines Zählers auf dem Display angezeigt.
Nach Abschluss der Kalibrierung (niedriger und hoher Durchfluss) startet der Prozessor neu in der normalen Betriebsebene (MODE 1). Die neuen Kalibrierdaten können in der Diagnose Ebene (MODE4) betrachtet werden. Alternativ können die Kalibrierdaten über den 4 – 20 mA Ausgang während der Kalibrierung ausgegeben werden (siehe Datenausgabe).
7.6 Parameter Mode (Parameter Ebene)
In dieser Ebene werden die bei der Inbetriebnahme gesetzten angezeigt, können aber nicht verändert werden. Drücken Sie „MODE“ bis eine „2“ in der linken, oberen Ecke des Displays erscheint. Drücken
Sie dann „ENTER“. Die Pfeiltasten (↑ und ↓ ) ermöglichen das Rollieren durch die verfügbaren Optionen. Drücken Sie „ENTER“ um die gewählte Option anzuzeigen.
Drücken Sie erneut „ENTER“ für den Rücksprung aus einer Option.
Siehe Einstellungsebene (Set-up mode) zu Details zur Parameter Anzeige / Veränderung
7.6.1 Identification (Geräteidentifikation)
Der Gerätetyp, die EPROM Programm ID und die Identifikationsnummer werden angezeigt.
7.6.2 Parameter
Folgenden Parameter werden mit den Pfeiltasten (↑ und ↓ ) ausgewählt und betrachtet:
Distanz zwischen den Detektoren (Distance)
Detektorabstand in mm. Der Wert wird gespeichert zur Berechnung der Durchflussgeschwindigkeit aus der Zeitdifferenz und sollte eine Toleranz von ± 5mm nicht überschreiten.
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Technische Betriebsanleitung Seite 29
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Querschnittsfläche des Abgaskanals
Mit der Abgaskanalquerschnittsfläche in m 2 wird der Volumendurchfluss berechnet.
Datenrate - Datenaquisitionsrate der Messung
Das System liest und speichert Daten von „Kanal A“ in exakt eingestellten Zeitintervallen von 0,5 bis 4
Millisekunden. Ein Fenster von 256 Messwerten stellt die Basis für das Korrelieren der Messdaten dar.
Die Datenrate bestimmt daher das Zeitfenster der Korrelation von 128 Millisekunden bei einer Datenrate von 0,5 m/s bis 1 s bei einer Datenrate von von 4 Millisekunden. Bei einem Detektorabstand von 1m ergibt eine Zeitdifferenz der korrelierten Signale von 1s eine Flussgeschwindigkeit von 1m/sec.
Die Datenrate bestimmt auch die Auflösung der Zeitmessung. Die empfindlichste Auflösung von
0,5msec wird für hohe Geschwindigkeiten benötigt, aber das Korrelationsfenster von 128msec erlaubt nur, dass eine Minimalgeschwindigkeit von 8m/sec gemessen werden kann. Aus diesem Grund wird die
Auswahl der Datenrate gewöhnlich automatisch durchgeführt, wobei das Gerät selbst die optimale Datenrate entsprechend den Durchflussbedingungen auswählt. Dies ermöglicht einen Arbeitsbereich des
Gerätes von 1m/s bis über 50m/s.
„Führender“ Detektorkanal
Die Auswahl „A“ oder „B“ bestimmt welcher der Detektoren sich im Zustrom befindet.
Kanal „A“ ist immer definiert als der Detektor, der sich im Zustrom befindet, der sogenannte „führende“
Kanal. Je nach Verkabelung kann der Kanal „A“ mit Detektor 1 oder 2 verbunden sein. Es ist daher notwendig den richtigen Detektor für Kanal „A“ auszuwählen.
7.6.3 Averages (Durchschnittswerte)
Diese Option zeigt die Zeiteinstellungen für jeden der vier Mittelwertspeicher an.
7.6.4 Output (Analogausgang)
Basis, Spanne und Mittelwertbildung der Analogausgänge werden hier angezeigt.
7.6.5 Alarm (Alarmeinstellungen)
Ein Wechserelaiskontakt ist verfügbar um einen hohen Durchfluss anzuzeigen. Die Schwelle, bei der dieser Kontakt auslöst und das Mittelwertregister, von dem dieser Wertz ausgelesen wird, kann in diesem Bildschirm angezeigt werden. Dieser Kontakt kann auch als „Kalibriervorgang wird ausgeführt“
Anzeige konfiguriert werden.
7.6.6 Plant Status (Anlagenzustand)
Wenn die Anlage nicht in Betrieb ist (plant status OFF und Klemmen 28 & 29 kurzgeschlossen) werden die Minuten-, Stunden-, und Tage- Mittelwertregister nicht aktualisiert. Es wird angenommen, dass die
Anlage nicht bestimmungsgemäß arbeitet und eine Aktualisierung der Daten daher zu falschen Mittelwerten führt.
Diese Option kann auch dazu verwendet werden um sicherzustellen, dass nur Daten gesammelt werden, wenn die Anlage vollständig in Betrieb ist. Der logische Eingang kann verwendet werden, um den
Anlagenzustand „ON“ oder „OFF“ festzulegen. Der Anlagenzustand und der hierfür bestimmende Faktor können auf diesem Bildschirm angezeigt werden.
Der logische Eingang des Anlagenstatus kann als Kalibrierstart-Eingang konfiguriert werden.
7.6.7 Uhreinstellungen
Diese Option zeigt die Uhrzeit und das Datum in folgender Weise an:
Zeit
Datum hr*mins*secs day/month/year
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7.6.8 Cal Config (Kalibriereinstellungen)
Diese Option ermöglicht die Anzeige alle Konfigurationsparameter der Kalibrierung:
Kalibrierintervalle in Stunden
Logischer Initialisierungs – Eingang ON oder OFF
Cal alarm ausführen ON oder OFF
Kalibrierdaten auf den Analogausgang legen ON oder OFF
Datum und Zeit der nächsten Kalibrierung
Die einzelnen Bildschirme werden durch Rollieren mit den Pfeiltasten aufgerufen.
7.7 Normalization (Normalisierung)
Diese Option ist hier nicht zugänglich. Der Durchfluss wird als aktueller Wert dargestellt.
7.8 Diagnostic Mode (Diagnose Ebene)
7.8.1 Detector Levels (Detekorsignalpegel)
Die Detektorsignalpegel werden hier angezeigt. Drücken Sie „ENTER“ wenn das Display „Detector Outputs“ anzeigt, und die Pegel beider Kanäle werden sichtbar.
4 DIAGNOSTICS
Detector Outputs
Die Signalpegel der Kanäle „A“ und „“B“ werden als „rms“ – Momentanwert auf der linken Seite und geglättet auf der rechten Seite angezeigt. Die Werte können den Bereich 30 – 60 überschreiten. Werte kleiner 30 veranlassen die Automatik auf einen 2 fach höheren Verstärkungsfaktor umzuschalten, Werte
über 60 bewirken eine Reduzierung um den Faktor 2.
Die Werte für Kanal „B“ werden zusätzlich softwareseitig justiert, um die Pegel der Kanäle „A“ und „B“ auf einem vergleichbaren Niveau zu halten.
4 ChA 0040 0041
ChB 0043 0044
7.8.2 System Gain (Automatische Verstärkung)
Die automatische Verstärkereinstellung der Detektorkanäle werden hier gemeinsam mit der softwareseitigen Kanal „B“ Verstärkereinstellung gezeigt.
4 DIAGNOSTICS
System Gain
Die Verstärkereinstellung variiert von 1 bis 128 in Multiplen von2.
Die Kanal „B“ Verstärkung ist softwaregeregelt, wobei Kanal „B“ relativ zu Kanal „A“ als eine Zahl zwischen 1 und 255 angezeigt wird.
4 Det gain 008
ChB gain 114
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7.8.3 Displacement (Korrelationsversatz)
Korrelationsversatz ist gleichbedeutend mit dem Extremwert für das Minimum im Diagramm der Korrelation und wird gemeinsam mit dem Korrelationsfaktor angezeigt.
4 DIAGNOSTICS
Displacement
Der Korrelationsversatz ist die Position des Minimums im Korrelationsfenster. Dieser Wert wird intern jede Sekunde berechnet. Den Zeitversatz zwischen Kanal „A“ und „B“ erhält man durch Multiplikation der geglätteten Werte für den Korrelationsversatz mit der Datenrate.
Der Korrelationsversatz nimmt Werte bis 254 an. Die tatsächliche Transitionszeit des Gases zwischen den zwei Messpunkten wird berechnet durch:
Zeit = Korrelationsversatz (t) x Datenrate (ms)
Der Korrelationskoeffizient ist ein Qualitätsmerkmal für die Güte der Daten
Koeffizienten kleiner 10% führen zu einer ungültigen Messung.
4 Corr coeff 091% t = 181 a>dr = 1.0m/s
7.8.4 Flow Data (Durchflussdaten)
Momentandurchfluss (flow(0)) und der 60 Sekunden Wert (flow(60)) werden angezeigt.
4 DIAGNOSTICS
Flow Data
4 Flw (0) 021.3m/s
Flw (60) 022.1m/s
7.8.5 Calibration Data (Kalibrierdaten)
Die letzten Kalibrierdaten sind hier zugänglich. Die Autofunktion kalibriert an einem hohen und einem niedrigen Durchflusspunkt aus. Kalibrierpunkte können ausgewählt und die Signale an die Detektoren für die entsprechenden Durchflusswerte vorgegeben werden. Die gemessenen Werte für den hohen / niedrigen Durchfluss sind in dieser Ebene sichtbar.
4 DIAGNOSTICS
Calibration Data
4 Hi cal 25.1m/s
Lo cal 05.0m/s
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7.8.6 Fault Condition (Fehlermeldungen)
Um die aktuellen Fehlermeldungen anzuzeigen drücken Sie „ENTER“ solang diese Meldung angezeigt wird .Dieser Anzeigemodus ist automatisch verfügbar, sollte ein Fehler auftreten. Folgende Fehlerzustände werden vom Gerät erkannt:
1. „ALL CLEAR“
2. Ch´A´ > low
3. Ch´B´> low
4. Ch´B´>range<
5. Comms Failure
-
-
-
-
- kein Fehler zu kleiner Signalpegel Kanal „A“ zu kleiner Signalpegel Kanal „B“
Softwareverstärkungsfaktor <16 oder >240
Kommunikationsverlust zwischen DDU und SPU
Durch Drücken der Pfeiltasten kann die vorhergehende Fehlermeldung angezeigt werden.
Befindet sich das Gerät im Fehlerzustand, werden die Mittelwertspeicherregister für die Minuten-, Stunden- und Tageswerte nicht aktualisiert.
7.9 Set-up Mode (Einstellungsebene)
Alle Betriebsparameter – Mittelwertszeiten, Analogausgangseinstellungen, Normalisierungsparameter,
Detektorabstand, Kalibrierung, etc. werden hier eingegeben. Um den nicht autorisierte Zugang zu verhindern, muss ein vierstelliger Sicherheitscode eingegeben werden.
Nach Auswahl dieser Ebene stellt das Gerät den Messbetrieb ein und die „Data Valid“
LED erlischt. Wird innerhalb von 5 Sekunden nach Anwahl dieser Ebene gedrückt, springt das Gerät in den normalen Betriebszustand zurück.
Drücken Sie die „MODE“ Taste bis die Zahl 5 an der oberen, linken Ecke des Display angezeigt wird.
Nachdem der Sicherheitscode korrekt eingegeben wurde, sind 5 Unterebenen zugänglich, auf denen die Betriebsparameter geändert werden können:
Set Averages (Mittelwertbildung einstellen). Die vier Mittelwertregister (seconds, minutes, hours & days) können eingestellt und auch zurückgesetzt werden.
Configure O/P1. Einstellung Analogausgang 1 – Datenquelle, Messeinheit, Spanne, gleitender Mittelwert und Fehlerkondition.
Configure O/P2. Einstellung Analogausgang 2 – Datenquelle, Messeinheit, Spanne, gleitender Mittelwert und Fehlerkondition.
Alarm Hi. Gleitender Mittelwert, Messeinheit, Auslöselevel
Alarm Lo. Gleitender Mittelwert, Messeinheit, Auslöselevel
Parameters. In dieser Ebene wird eingestellt: Sicherheitscode, Identizitäts Nr., Detektordistanz, Kanalquerschnitt und Datenrate.
Calibrate. Die Kalibrierung des Gerätes kann eingestellt werden.
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Nachdem der korrekte Code eingegeben wurde, kann der Anwender durch Verwenden der Pfeiltasten
(↑ und ↓ ) und durch das Drücken der „ENTER“ Taste, wenn die gewünschte Option angezeigt wird, auf jede der oben gelisteten Bedienungsebenen zugreifen.
7.9.1 Sicherheitscode Eingabe
Sobald die unten abgebildete Anzeige auf dem Display erscheint, drücken Sie „ENTER“ um auf die
Einstellungsebene (Set-up Mode) zuzugreifen. Der Cursor wird nun über der ersten Stelle des Sicherheitscodes blinken. Wählen Sie nun mit den Pfeiltasten die korrekte Zahl aus und drücken Sie „EN-
TER“. Wiederholen Sie diese Vorgehensweise für alle noch offenen Zahlen. Wenn Sie nach der korrekten Eingabe der letzten Zahl „ENTER“ drücken, wird der Zugang freigegeben. Ist der Code falsch, springt das Gerät in die Betriebsebene zurück.
Bei Auslieferung wird der Sicherheitscode von Codel auf „0000“ gesetzt. Dies sollte der Anwender während der Inbetriebnahme ändern. Siehe auch nachstehende Abbildung.
Abbildung 14: Baumdiagramm für die Einstellungsebene (Set-up Mode)
7.9.2 Set Averages (Mittelwerteinstellungen)
Das Gerät kalkuliert vier separate Mittelwerte. Diese sind durch die Zeiteinheiten Sekunden, Minuten,
Stunden und Tage definiert. Jedes dieser vier Speicherregister kann über den Analogausgang des Gerätes ausgegeben werden.
Jede Zeiteinstellung zur Mittelwertbildung kann innerhalb voreingestellter Grenzen gesetzt werden.
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Drücken Sie beim nachstehenden Anzeigebild „ENTER“ und das Display zeigt einen der Mittelwerte an.
Wählen Sie mit den Pfeiltasten den zu ändernden Wert aus und drücken Sie erneut „ENTER“. Ändern
Sie den Wert mit den Pfeiltasten und bestätigen Sie mit „ENTER“.
Einstellung des Mittelwertspeichers „Sekunden“ in 10 Sekunden-Schritten zwischen 10 bis 60 Sekunden.
Einstellung des Mittelwertspeichers „Minuten“ in 1-Minuten-Schritten zwischen 1 bis 60 Minuten.
Einstellung des Mittelwertspeichers „Stunden“ in 1-Stunden-Schritten zwischen 1 bis 24 Stunden.
Einstellung des Mittelwertspeichers „Tage“ in 1-Tages-Schritten zwischen 1 bis 30 Tagen.
7.9.3 Einstellungen Stromausgang 1
Die Einstellung des Stromausgangs 1 (Klemmen 19 & 20) erfolgt in dieser Ebene. Drücken Sie beim nachstehenden Anzeigebild „ENTER“ und rollieren Sie mit den Pfeiltasten durch die verfügbaren Optionen. Drücken Sie „ENTER“ um eine Option auszuwählen und die angezeigten Parameter zu ändern.
7.9.3.1 Einstellung unterer Stromwert Stromausgang 1
Der Ausgangspunkt für den Stromausgang kann entweder auf 0 oder auf 4 mA gesetzt werden. Wählen
Sie mit den Pfeiltasten zwischen diesen zwei Optionen aus und bestätigen Sie die Auswahl mit „EN-
TER“.
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7.9.3.2 Einstellung Zeitintervall Mittelwertbildung des Stromausgangs 1
Jeder der vier Mittelwertspeicher (sec, min, h, d) kann analog ausgegeben werden. Wählen Sie mit den
Pfeiltasten zwischen den Optionen aus und bestätigen Sie mit „ENTER“.
7.9.3.3 Einstellung Einheit Ausgabewert Stromausgang 1
Der Analogausgang kann den Messwert als Geschwindigkeit (m/sec) oder als Volumendurchfluss
(m 3 /sec) ausgeben. Wählen Sie mit den Pfeiltasten zwischen diesen zwei Optionen aus und bestätigen
Sie die Auswahl mit „ENTER“.
7.9.3.4 Einstellung Ausgabespanne Stromausgang 1
Stellen Sie jede Ziffer der Spanne mit den Pfeiltasten ein. Drücken Sie „ENTER“ um den ausgewählten
Wert zu bestätigen und die nächste Stelle einzustellen. Der Wert wird abhängig von der vorhergehenden Einstellung in m/sec oder m eingegeben werden.
3 /sec angezeigt. Bei Auswahl dieses Einstellungsbildschirms wird der aktuelle Wert für 1 Sekunde angezeigt. Danach springt die Anzeige auf „0“ und der Spannenwert kann
7.9.3.5 Einstellung Alarmausgabewert Stromausgang 1
Bei Auftreten eines Fehlerzustandes kann das Stromausgangsverhalten wie folgt eingestellt werden:
Stromausgang geht auf 0mA – ZERO
Ausgabe des aktuellen Messwertes auch im Fehlerfall – MEAS
Letzten Ausgabewert halten – HOLD
Stromausgang geht auf 20 mA – F.S.
Die Optionen können mit den Pfeiltasten ausgewählt werden. Wenn die gewünschte Option angezeigt wird, bestätigen Sie die Auswahl mit „ENTER“.
7.9.3.6 Kalibrierung des Stromausgangs 1
Vorsicht! Der Stromausgang wurde bei Auslieferung kalibriert und sollte nicht ohne triftigen Grund geändert werden!
In dieser Bedienebene kann der Stromausgang kalibriert werden. Drücken Sie „ENTER“ und der Anwender wird aufgefordert den Stromausgang bei 0 mA und 20 mA zu justieren.
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Bei dieser Displayanzeige muss der Stromausgang auf den Nullwert justiert werden. Dabei wird der
Strom mit einem kalibrierten Strommessgerät zwischen den Klemmen des Stromausgangs gemessen, ohne dass hierbei ein anderes Kabel angeschlossen sein darf. Justieren Sie den Ausgangsstrom mit den Pfeiltasten exakt auf 0 mA und bestätigen Sie mit “ENTER“.
Der Stromausgang muss in dieser Einstellung auf 0 mA justiert werden unabhängig davon, welcher mA Wert für die Basiseinstellung gewählt wurde!
In gleicher Weise wird nun der obere Stromausgangswert exakt auf 20 mA justiert.
Der Stromausgang muss in dieser Einstellung auf 20 mA justiert werden unabhängig davon, ob aktuell Gasdurchfluss gemessen wird
7.9.4 Einstellungen Stromausgang 2
Die Einstellung des Stromausgangs 1 (Klemmen 25 & 26) erfolgt in dieser Ebene. Drücken Sie beim nachstehenden Anzeigebild „ENTER“ und rollieren Sie mit den Pfeiltasten durch die verfügbaren Optionen. Drücken Sie „ENTER“ um eine Option auszuwählen und die angezeigten Parameter zu ändern.
7.9.4.1 Einstellung unterer Stromwert Stromausgang 2
Der Ausgangspunkt für den Stromausgang kann entweder auf 0 oder auf 4 mA gesetzt werden. Wählen
Sie mit den Pfeiltasten zwischen diesen zwei Optionen aus und bestätigen Sie die Auswahl mit „EN-
TER“.
7.9.4.2 Einstellung Zeitintervall Mittelwertbildung des Stromausgangs 2
Jeder der vier Mittelwertspeicher (sec, min, h, d) kann analog ausgegeben werden. Wählen Sie mit den
Pfeiltasten zwischen den Optionen aus und bestätigen Sie mit „ENTER“.
7.9.4.3 Einstellung Einheit Ausgabewert Stromausgang 2
Der Analogausgang kann den Messwert als Geschwindigkeit (m/sec) oder als Volumendurchfluss
(m 3 /sec) ausgeben. Wählen Sie mit den Pfeiltasten zwischen diesen zwei Optionen aus und bestätigen
Sie die Auswahl mit „ENTER“.
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7.9.4.4 Einstellung Ausgabespanne Stromausgang 2
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Stellen Sie jede Ziffer der Spanne mit den Pfeiltasten ein. Drücken Sie „ENTER“ um den ausgewählten
Wert zu bestätigen und die nächste Stelle einzustellen. Der Wert wird abhängig von der vorhergehenden Einstellung in m/sec oder m eingegeben werden.
3 /sec angezeigt. Bei Auswahl dieses Einstellungsbildschirms wird der aktuelle Wert für 1 Sekunde angezeigt. Danach springt die Anzeige auf „0“ und der Spannenwert kann
7.9.4.5 Einstellung Alarmausgabewert Stromausgang 2
Bei Auftreten eines Fehlerzustandes kann der Stromausgang wie folgt eingestellt werden:
Stromausgang geht auf 0mA – ZERO
Ausgabe des aktuellen Messwertes auch im Fehlerfall – MEAS
Letzten Ausgabewert halten – HOLD
Stromausgang geht auf 20 mA – F.S.
Die Optionen können mit den Pfeiltasten ausgewählt werden. Wenn die gewünschte Option angezeigt wird, bestätigen Sie die Auswahl mit „ENTER“.
7.9.4.6 Kalibrierung des Stromausgangs 2
Vorsicht! Der Stromausgang wurde bei Auslieferung kalibriert und sollte nicht ohne triftigen Grund geändert werden!
In dieser Bedienebene kann der Stromausgang kalibriert werden. Drücken Sie „ENTER“ und der Anwender wird aufgefordert den Stromausgang bei 0 mA und 20 mA zu justieren.
Bei dieser Displayanzeige muss der Stromausgang auf den Nullwert justiert werden. Dabei wird der
Strom mit einem kalibrierten Strommessgerät zwischen den Klemmen des Stromausgangs gemessen, ohne dass hierbei ein anderes Kabel angeschlossen sein darf. Justieren Sie den Ausgangsstrom mit den Pfeiltasten exakt auf 0 mA und bestätigen Sie mit “ENTER“.
Der Stromausgang muss in dieser Einstellung auf 0 mA justiert werden unabhängig davon, welcher mA Wert für die Basiseinstellung gewählt wurde!
In gleicher Weise wird nun der obere Stromausgangswert exakt auf 20 mA justiert.
Der Stromausgang muss in dieser Einstellung auf 20 mA justiert werden unabhängig davon, ob aktuell Gasdurchfluss gemessen wird.
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7.9.5 Hochalarm
Der spannungsfreie Alarmkontakt (Klemmen 12, 13 & 14)wird in dieser Bedienebene konfiguriert.
7.9.5.1 Einstellung alarmauslösenden Parameters für Hochalarm
Die Alarmschwelle kann für eine der vier Mittelwerte (sec, min, h, d)gesetzt werden.
7.9.5.2 Einstellung der Maßeinheit für die Alarmgröße für Hochalarm
Die Maßeinheit für die Alarmauslösung wird gewählt zwischen m/sec oder m 3 /sec.
7.9.5.3 Einstellung Alarmschwelle für Hochalarm
Die Alarmschwelle wird hier in der vorher ausgewählten Maßeinheit konkret gesetzt.
Wählen Sie jede Ziffer des Schwellenwertes einzeln an und justieren Sie den Wert mit den Pfeiltasten.
Bestätigen Sie mit „ENTER“
7.9.6 Tiefalarm
Der spannungsfreie Alarmkontakt (Klemmen 15, 16 & 17)wird in dieser Bedienebene konfiguriert.
7.9.6.1 Einstellung alarmauslösenden Parameters für Tiefalarm
Die Alarmschwelle kann für eine der vier Mittelwerte (sec, min, h, d)gesetzt werden.
7.9.6.2 Einstellung Alarmgröße für Tiefalarm
Die Maßeinheit für die Alarmauslösung wird gewählt zwischen m/sec oder m 3 /sec.
7.9.6.3 Einstellung Alarmschwelle für Tiefalarm
Die Alarmschwelle wird hier in der vorher ausgewählten Maßeinheit konkret gesetzt.
Wählen Sie jede Ziffer des Schwellenwertes einzeln an und justieren Sie den Wert mit den Pfeiltasten.
Bestätigen Sie mit „ENTER“
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7.9.7 Parametrierebene
Wählen Sie diese Option mit „ENTER“ aus. Mit den Pfeiltasten wählen Sie in dieser Unterebene verfügbaren Optionen aus. Um die ausgewählte Option zu ändern drücken Sie erneut „ENTER“. Wenn alle
Änderungen durchgeführt sind wählen Sie EXIT und drücken „ENTER“.
7.9.7.1 Eingabe Sicherheitscode
Um eine nicht autorisierte Veränderung der Einstellungsparameter zu verhindern ist es unbedingt notwendig den bei Auslieferung gesetzten Sicherheitscode zu ändern. Jede der vier Ziffern wird mit „EN-
TER“ ausgewählt und durch Drücken der Pfeiltasten verändert.
Notieren Sie den Sicherheitscode und verwahren Sie ihn sorgfältig, da ohne Eingabe des Codes die Einstellungsparameter nicht verändert werden können!
7.9.7.2 Eingabe Maßeinheiten
Das System arbeitet mit metrischen Maßeinheiten und gibt Daten in m/sec aus.
7.9.7.3 Eingabe Detektordistanz
Der aktuelle Wert wird eine Sekunde angezeigt, danach springt die Anzeige auf „Null“ Die Distanz muss erneut eingegeben werden, damit das Gerät den Durchfluss korrekt berechnet.
7.9.7.4 Eingabe Kanalquerschnitt
Zur Volumendurchflussberechnunung die Kanalquerschnittsfläche in m 2 eingegeben.
7.9.7.5 Eingabe Datenrate
Die Datenrate wird in Abhängigkeit von der Spanne der zu messenden Durchflussgeschwindigkeiten gewählt. Schätzen Sie die Transitionszeit (time of flight TOF) eines Gaspaketes zwischen den Detektoren für die niedrigste bzw. höchste Strömungsgeschwindigkeit ab:
Maximum TOF (msec) = Detektordistanz (mm) / Minimalgeschwindigkeit (m/sec)
Minimum TOF (msec) = Detektordistanz (mm) / Maximalgeschwindigkeit (m/sec)
Die verfügbaren Datenraten sind: 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 und 8,0 msec
Wählen Sie die Datenrate so, dass: o Max. TOF/Datenrate > 255 und o Min. TOF/Datenrate > 50
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Sind beispielsweise die erwarteten Maximal- und Minimalgasgeschwindigkeiten 5 m/sec bzw. 20 m/sec ergibt sich bei einer Detektordistanz von 1000mm eine max. TOF = 200 und eine min. TOF = 50. Die ideale Datenrate ist daher 1,0 msec. Die Auswahl von 0,5 msec wäre nicht geeignet, weil dann max.
TOF/Datenrate = 400 ergeben würde, was größer 255 ist. 2,0 msec wäre ebenfalls nicht wünschenswert, weil dann min. TOF/Datenrate = 25 ergibt, was kleiner 50 ist.
Für das obige Beispiel limitiert eine Datenrate von 0,5 msec die min. Durchflussgeschwindigkeit auf 1000/(0,5 x 255) = 7,84 m/sec. Eine Datenrate von 2 msec und größer erlaubt zwar die volle Spanne der angenommenen Durchflussgeschwindigkeiten, begrenzt aber die verfügbare Meßwertauflösung.
Automatische Auswahl
Wenn Sie die Option „auto“ einschalten, wählt das Gerät selbst die geeignete Datenrate aus.
7.9.7.6 Kanalschalter
Normalerweise werden die Detektoren so installiert, dass Detektor „A“ sich im Anströmbereich befindet
(„Lead Detector“). Sollte jedoch Detektor „B“ im Anströmbereich montiert worden sein, muss der Kanalschalter (channel switch) von „A“ nach „B“ mit den Pfeiltasten umgeschaltet werden.
7.9.7.7 Spannenfaktor
Dies ist ein durch den Hersteller eingestellter Verstärkungsfaktor, der NICHT ohne Rücksprache mit dem Werk geändert werden sollte.
7.9.7.8 Uhreinstellungen
Der Signalprozessor besitzt eine batteriegepufferte Echtzeituhr, welche die Kalibrierung in spezifischen
Intervallen ermöglicht. Diese Bedienebene ermöglicht das Einstellen der Uhr.
Rollieren Sie die Jahreszahl mit den Pfeiltasten.
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7.9.8 Kalibrierebene
In dieser Ebene wird die Art der Kalibrierauslösung und die Ausgabe der Kalibrierdaten konfiguriert.
Ebenso kann hier eine Kalibrierung manuell ausgelöst werden.
7.9.8.1 Kalibrierung
Set Cal. Data – Stellt die Parameter für die Kalibrierung ein.
Stellen Sie die Kalibrierung des unteren Spannenwertes jeweils pro Stelle mit den Pfeiltasten ein und drücken SIE „ENTER“.
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Stellen Sie die Kalibrierung des oberen Spannenwertes jeweils pro Stelle mit den Pfeiltasten ein. und drücken SIE „ENTER“.
Stellen Sie die Anzahl der Zyklen je Kalibrierung jeweils pro Stelle mit den Pfeiltasten ein und drücken
SIE „ENTER“.
Calibrate manually – Aktiviert die manuelle Kalibrierung
Config. Cal – Einstellung der Parameter für zeitfenstergesteuerte und Fernkalibrierung
Initialisierung
Diese Bedienebene ermöglicht die Zeiteinstellung für die Kalibrierung. Die Kalibrierung kann durch Einstellung des logischen Eingangs „Plant Status“ (Anlagenzustand) ausgelöst werden, wenn der Eingang als „Kalibrierauslöser“ konfiguriert wurde. Zusätzlich kann die Kalibrierung in vordefinierten Zeitintervallen durch die Echtzeituhr ausgelöst werden.
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Cal Timer
Die ermöglicht die Auslösung der Kalibrierung in Zeitintervallen, gesteuert von der Echtzeituhr. Zuerst muss das Intervall in einem Rahmen von 0 bis 168 (eine Woche) mit den Pfeiltasten eingestellt werden.
Anmerkung: Die Einstellung „0000“ blockiert den Kalibrierstart durch die Echtzeituhr.
Die Startzeit der ersten Kalibrierung kann in Echtzeit unter „next cal.“ eingestellt werden. Unter Verwendung der Pfeiltasten kann die Tageszeit, an der die Kalibrierung startet, von „0000“ bis „2400“ Uhr gesetzt werden. Alle folgenden Kalibrierung werden dann ebenfalls zu dieser Tageszeit gestartet.
Logic
Der Eingang „Plant Status“ (Anlagenzustand) kann als Fernauslöser für eine Kalibrierung konfiguriert werden. Das Kommando wird dann durch Kurzschließen der Eingangsklemmen (28 & 29) vom Signalprozessor initialisiert. Konfigurieren Sie diese Option durch die Auswahl „ YES“ oder „NO“ im Menüpunkt
„ Initiate via Plant Status“.
Cal. Alarm
Das Hochalarm Relais kann als „ cal in progress“ (Kalibrierprozess läuft) Melder eingestellt werden.
Wenn dieser Menüpunkt angezeigt wird, wählen Sie „ YES“ oder „NO“ aus. Bei der Auswahl von „YES“ ist die normale Alarmfunktion ausgeschaltet.
Output Data
In diesem Menüpunkt kann der Analogausgang durch Auswahl von „ YES“ so konfiguriert werden, dass er das Kalibrierergebnis ausgibt. Bei Auswahl dieser Option schaltet der Analogausgang bei Ausführung der Kalibrierung für den unteren Durchfluss (etwa 20 Sekunden) auf den vordefinierten Nullwert (0 oder
4 mA). Während nun im Anschluss die Kalibrierung für den oberen Durchflusswert ausgeführt wird
(ebenfalls etwa 20 Sekunden), erfolgt in diesem Zeitraum die analoge Ausgabe des Kalibrierwertes für den niedrigen Durchfluss. Die Kalibrierung des oberen Durchflusswertes wird dann wiederholt und gleichzeitig der Kalibrierwert für den oberen Durchflusswert analog ausgegeben.
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8 Routinewartungen
Das Gerät wurde so konzipiert, dass die Wartung auf ein Minimum beschränkt werden kann.
8.1 Fensterreinigung
Es ist wichtig, dass die Sensorfenster verhältnismäßig sauber bleiben. Eine Reinigung ist durch ein
Herausziehen des Detektors aus der Spüllufteinrichtung möglich. Lösen und entfernen Sie die drei Innensechskantschrauben und ziehen Sie den Detektor heraus. Reinigen Sie die Fenster mit einem sauberen, trockenen, sehr weichen Tuch.
Reinigen Sie die inneren Flächen des Prozessanschlusses von abgelagertem Staub oder Asche.
Üblicherweise sollte eine Fensterreinigung alle sechs Monate erfolgen. Dieses Zeitintervall hängt jedoch stark von den Prozessbedingungen ab. Je partikelbeladener und „dreckiger“ diese Bedingungen sind, desto häufiger sollte eine Reinigung erfolgen.
Bei Überdruckverhältnissen im Abgaskanal stellen Sie VOR dem Ausbau der Detektoren zur Fensterreinigung sicher, dass entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen wurden. Wenn dies nicht befolgt wird besteht das Risiko, dass das Wartungspersonal gefährlichen, heißen, toxischen Gasen ausgesetzt wird!
9 Basisfehlersuche
Die Elektronik benötigt keine Routinewartung, da sie solide gebaut ist und in der Fabrik einen „burn-in“
Prozess durchlaufen hat. Sollten Zweifel an der einwandfreien Funktion bestehen, kann mit Hilfe der
Tastatur der Mikroprozessor ausgelesen werden um zu bestimmen, ob das Messgerät normal arbeitet.
Die typischen Displayanzeigen und die Grundeinstellungen der Parameter sind in Abschnitt 7 dieser
Betriebsanleitung gezeigt. Die Bedienung des Gerätes mit dem Anzeiger dient als Wegweiser, ob das
Gerät korrekt arbeitet. Dies lässt sich jederzeit durchführen, ohne dass dabei die Analogausgaben des
Gerätes gestört werden.
Die Detektoren der Serie SmartCem sind hochentwickelte Instrumente und jedes Problem, welches eine detektorinterne Reparatur erfordert, sollte nur von einem vollständig trainierten und ausgebildeten
Techniker ausgeführt werden.
Sollte im Fehlerfall auf dem Werksgelände kein von CODEL trainierter Techniker zur Verfügung stehen, wird stark angeraten sofort CODEL oder einen autorisierten, lokalen Servicebeauftragten zu kontaktieren. Bitte übermitteln Sie auch in diesem Fall die genauen Daten des Gerätes.
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10 Test- und Kalibriereinrichtung für den Gasdurchflussmonitor VCEM5100
Der VCEM5100 Durchflussmonitor ist dafür ausgelegt, die Gasgeschwindigkeiten von Abgasen in Kaminen oder Abgaskanälen zu messen. Dabei verwendet der Monitor das Messprinzip der Signalphasenkorrelation von zwei Sensoren, welche im Abgaskanal installiert sind. Da die von den heißen Abgasen empfangenen Signale im Infrarotbereich liegen, lässt sich der Durchflussmonitor nicht in einem
Standardwindtunnel bei Raumtemperatur testen oder kalibrieren. Daher wird ein Signalsimulator als
Test- und Kalibriereinrichtung verwendet, der die Signale, welche in einem heißen Abgaskanal empfangen werden, nachbildet.
10.1 Das VCEM5100 Messprinzip
Die Gasströmung in einem Abgaskanal oder ist selten laminar. Turbulenzen erzeugen Serien von „Eddie- und Vortexwirbel“, welche durch den Abgasstrom mittransportiert werden. Die von den heißen Gasen ausgehende Infrarotstrahlung ist durch „flackernde“ Signale gekennzeichnet, welche von den vorgenannten Wirbeln erzeugt werden. Zwei Infrarotdetektoren, die in einem kleinen Abstand (typischerweise 1m) voneinander montiert sind, zeigen im Signalausgang sehr ähnliche „flackernde“ Signale, jedoch mit einem zeitlichen Versatz, der dem Zeitabstand entspricht, der benötigt wird um die Wirbel mit dem Gasdurchfluss von der ersten Sensorposition zur zweiten Sensorposition zu transportieren.
Der VCEM5100 Durchflussmonitor verwendet eine Kreuzkorrelationsfunktion um diesen Zeitversatz zu messen und damit die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Die Infrarotsignale von den zwei Sensorköpfen sind definiert als mathematische Funktionen A(t) und B(t), wie nachstehend gezeigt:
Durchfluss
Sensor A Sensor B
(Kanal B) (Kanal A)
Betrachten wir nun den jeweiligen Signalausgang der beiden Sensorköpfe:
Zeit t
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Durch eine kontinuierliche Korrelation der beiden Signale mit einem wachsenden Zeitversatz Ƭ, kann eine maximale Korrelation berechnet werden, wie nachstehend dargestellt.
Dieser Zeitversatzwert Ƭmax entspricht genau der Transitionszeit des Gases um von Sensorkopf A zu
Sensor B zu strömen und die Gasgeschwindigkeit kann einfach in folgender Weise berechnet werden:
Gasgeschwindigkeit = L / Ƭmax
Der Messrechner des VCEM5100 berechnet fortlaufend diesen Zeitversatz für die maximale Signalkorrelation und bestimmt hieraus die Gasgeschwindigkeit.
10.2 Beschreibung der CODEL VCEM Test- und Kalibriervorrichtung
Da es mit sinnvollem Aufwand nicht möglich ist, die Verhältnisse in einem realen Abgaskanals im Labor akkurat zu reproduzieren, wurde die CODEL VCEM Test- und Kalibriervorrichtung ausgelegt, um die für ein testen und kalibrieren notwendigen Gasparameter unter kontrollierten Bedingungen nachzubilden.
Die Parameter, die benötigt werden um eine heiße Gasströmung für einen Test nachzubilden sind:
1.
2.
Die Erzeugung von zwei variierenden Infrarotsignalen
Die Möglichkeit einer Vorgabe des Zeitversatzes zwischen diesen beiden Infrarotsignalen
3. Die Möglichkeit diesen Zeitversatz akkurat zu variieren und zu messen
Die CODEL Test- und Kalibriervorrichtung (siehe unten) besteht aus einer Basisplatte mit vier Montagepositionen für VCEM Sensorköpfe. Unterhalb dieser Basisplatte ist eine Scheibe mit einem zufälligen
Lochmuster angebracht, welche sich vor den, auf die Test- und Kalibriervorrichtung aufgesetzten Sensorköpfen vorbeidreht.
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Rotierende Scheibe mit einem zufälligen
Lochmuster
1 4
Schrittmotor
VCEM Sensor
Montageposition 2 3
Geschwindig- keitsregler
Abbildung 15: VCEM5100 Test- und Kalibriervorrichtung
Unter jeder der Montagepositionen für die Sensorköpfe befindet sich ein kleines Widerstandsheizelement als Infrarotquelle. Die Scheibe wird von einem Schrittmotor angetrieben, die Rotationsgeschwindigkeit durch einen Frequenzgenerator eingestellt und kontrolliert. Eine Eingangsfrequenz für den
Schrittmotor von 800 Hz resultiert in einer akkuraten Drehgeschwindigkeit der Scheibe von einer Umdrehung pro Sekunde. Durch das zufällige Lochmuster in der sich drehenden Scheibe wird unterhalb jeder der vier Montagepositionen für die Sensorköpfe ein identisches „flackerndes“ Infrarotsignal erzeugt.
Werden die Sensorköpfe in Nachbarpositionen (1&2, 2&3, 3&4 oder 1&4) positioniert, resultiert eine
Drehgeschwindigkeit der Scheibe von einer Umdrehung pro Sekunde in einem Zeitversatz von 250
Millisekunden (1/4 Umdrehung der Scheibe) für die von den Sensorköpfen empfangenen Signale. Mit einer am Monitor eingestellten Sensordistanz von einem Meter, errechnet sich hieraus eine Gasdurchflussgeschwindigkeit von 4 m/s. Durch eine Veränderung der Eingangsfrequenz für den Schrittmotor lässt sich die Drehgeschwindigkeit der Scheibe variieren, wodurch Gasdurchflussgeschwindigkeiten von
1 bis 50 m/s simuliert werden können.
Frequenz (Hz)
200
2000
4000
6000
8000
10000
Scheibenrotation
(Hz)
0.25
2.5
5.0
2
10.0
12.5
Zeitversatz (ms)
1000
100
50
33
25
20
Separation
(m)
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
Geschwindigkeit
(m/s)
1.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
Durch Zeitkorrelation der empfangenen Sensorsignale berechnet der VCEM5100 Gasdurchflussmonitor die simulierte Durchflussgeschwindigkeit, die dann direkt mit den vorgegebenen Werten verglichen werden kann, um die Kalibrierung und die Linearität des Durchflussmonitors zu prüfen.
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11 Abbildungsverzeichnis
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Abbildung 1: Genereller Aufbau des V-CEM5100
Abbildung 2: Stichleitungmontage
Abbildung 3: Montagedetails
Abbildung 4: Montagedetails des Netzteils (PSU) und der Signalverarbeitung (SPU)
Abbildung 5: Anzeiger (DDU) Montagedetails
Abbildung 6: Anschluss Schema
Abbildung 7: Verdrahtungsdetails der Signalverarbeitungseinheit
Abbildung 8: Mikroprozessorkarte der Signalverarbeitungseinheit
Abbildung 9: Mikroprozessor Karte
Abbildung 10: Details der justierbaren Halterung
Abbildung 11: Position der Detektorverstärkereinstellung
Abbildung 12: Anzeiger Display und Tasten
Abbildung 13: Baumstruktur der oberen Bedienungsebene des Gerätes
Abbildung 14: Baumdiagramm für die Einstellungsebene (Set-up Mode)
Abbildung 15: VCEM5100 Test- und Kalibriervorrichtung
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12 Anhänge
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Wenn Sie das Gerät oder Geräteteile zu CODEL oder einem Servicestützpunkt senden, kopieren Sie bitte das nachstehende Formblatt und legen es ausgefüllt der Sendung bei. Beachten Sie bitte, das kontaminierte Ausrüstung vor dem Transport vollständig gereinigt werden muss!
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