Obr.1: Úrovne zabezpečenia kvality AMS-E
Kritické body AMS-E
IN-SITU metóda
Systémy IN-SITU sú z hľadiska údržby jednoduchšie ako extraktívne systémy, pretože sú založené na technicky jednoduchšom riešení s menším prístrojovým vybavením. Ani IN-SITU meranie však nie je bezúdržbové. Analyzačná technika je priamo vystavená vzorke, ktorá môže byť agresívna, príliš vlhká, prípadne s vysokou koncentráciou prachu. Analyzátor je prevažne umiestnený vo vonkajšom prostredí a tak na neho vplývajú aj atmosférické podmienky. Tieto faktory zapríčiňujú nižšiu životnosť meraní. Prístroje sú pred vplyvom vzorky chránené neustálym prefukovaním. To kladie vysoké požiadavky na prívod stlačeného vzduchu alebo na elektrické napájanie prefukovacích ventilátorov. Prístrojový vzduch je z hľadiska údržby vhodnejší, pretože odpadá starostlivosť o filter na saní ventilátora. Ak však je zdroj prístrojového vzduchu nestabilný, kvalita vzduchu je nízka prípadne premenlivá, alebo je rozvod stlačeného vzduchu vyhotovený z nevhodných materiálov, môže prísť k výpadkom merania spôsobených znečistením alebo poškodením prístroja. V takomto prípade sa dopĺňa lokálna filtrácia vzduchu. Ofukovanie prístroja ventilátorom vyžaduje predradený filter cez ktorý sa nasáva okolitý vzduch. V prípade zložitejších prevádzok ako cementárne, vápenky, magnezitky nastáva problém so zanášaním filtra, ktorý následne potrebuje časté výmeny. Niektoré prístroje môžu byť vybavené tzv. bezpečnostnou klapkou, ktorá uzavrie resp. oddelí analyzátor od spalín v prípade výpadku prefukovania, v opačnom prípade hrozí poškodenie častí prístroja v priamom styku so vzorkou. Pri meraní prietoku rýchlostnou sondou hrozí upchávanie otvorov a tým pádom ovplyvnenie samotného merania. Preto je potrebné sondu v pravidelných intervaloch kontrolovať a čistiť prefukom. Čistenie rýchlostnej sondy sa vykonáva buď ručne alebo automaticky pomocou riadiacej jednotky.
In-Situ meranie je osvedčené procesné meranie, no pri meraniach emisií je náročné dosiahnuť súlad medzi kontrolným a kontinuálnym meraním pri skúškach QAL2. Z tohto dôvodu je rozšírenejším spôsobom merania pri AMS-E extraktívna metóda.
Extraktívna metóda
Extraktívna metóda je z hľadiska údržby náročnejšia. Aby sa vzorka pripravila pre analyzátor na vyhovujúce parametre, je potrebné použiť viacero zariadení a to zvyšuje celkové nároky na ich údržbu. Analyzačná technika je pri tejto metóde chránená vplyvu agresívnej vzorky systémom prípravy vzorky. Prevažne je chránená aj pred atmosférickými vplyvmi umiestnením v klimatizovaných kontajneroch alebo rozvádzačoch. Preto sú extraktívne merania stabilnejšie a dosahujú vyššiu životnosť.
Najproblematickejšie časti extraktívneho merania sú:
- odberový filter
- čerpadlo vzorky
- chladič vzorky s peristlaltickými čerpadlami
- dodatočná jemná filtrácia
- tesnenia (najmä v HOT-WET) systémoch
- zdroje energie (elektrické napájanie, prívod vzduchu)
Odberový filter býva prevažne keramický, prípadne nerezový a výnimočne z iného materiálu. Filter okrem zanášania sa prachovými časticami vie absorbovať aj ostatné látky ktoré môžu spomaliť reakciu meracieho systému. To môže byť vyhodnotené ako nezhoda pri QAL2/AST. Toto môže spôsobiť aj prípadný sorbent, ktorý je do systému dávkovaný a následne sa usadí vo filtri.. Filter je vždy ohrievaný aby neprišlo ku kondenzácii. Vysoká teplota a agresívne látky negatívne vplývajú na tesnenia filtra, ktoré degradujú a najmä pri otváraní filtra dochádza k ich poškodeniu.
Čerpadlo vzorky ako výkonná súčasť systému s pohyblivými časťami podlieha trvalému opotrebovaniu. Často dochádza k pretrhnutiu membrány alebo priamo k zadreniu motora. Injektor ako náhradné riešenie odčerpávania vzorky podlieha zanášaniu a tým pádom prichádza k zníženiu výkonu.
Chladič vzorky je obyčajne vybavený peristaltickými čerpadlami, ktoré odčerpávajú vzniknutý kondenzát. Časom prichádza k zdeformovaniu hadičiek v čerpadlách a tým pádom k znefunkčneniu odčerpávania. Ostatné časti chladiča vzorky sú z prevádzkového hľadiska dlhodobo spoľahlivé
Dodatočná filtrácia vzorky býva väčšinou realizovaná za chladičom vzorky, kde sa používajú filtre s koalescenčnou funkciou, jemné filtre, prípadne absorpčné filtre. Zvyknú sa používať aj pasce kondenzátu ako posledné ochranné elementy, ktoré ochránia analyzátor pred poškodením.
Tesnenia bývajú veľmi exponovaný spotrebný materiál najmä v HOT-WET systémoch, kedy sú udržiavané pri vysokých teplotách, bežne 180°C. Problém nastáva najmä na častiach udržiavaných v podtlaku. Tesnenia podobne ako v odberovom filtri podliehajú degradácii vplyvom vysokej teploty a agresívnych látok.
Častým zdrojom porúch AMS-E sú problémy s prívodmi energií. V prípade výpadkov elektrického prúdu nedochádza len k výpadku AMS-E ale vznikajú aj následné poškodenia jemných elektroník prístrojov. Prívod prístrojového vzduchu pre systémy, ktoré ho potrebujú pre svoju činnosť býva taktiež častým zdrojom výpadkov merania. Týka sa to najmä analyzátorov s princípom FID a HOT-WET systémov využívajúcich injektor na odčerpávanie vzorky.
Riešenie kritických problémov
Pre zabezpečenie prevádzkyschopnosti AMS-E je potrebné stanoviť a zdokumentovať plán preventívnych kontrol ako aj plán výmeny kritického spotrebného materiálu. Nápomocná je aplikácia postupov zadefinovaných v STN EN 14181 ako QAL3. Je nevyhnutné udržiavať dostatočnú materiálovú základňu pre výkon údržby. V zariadeniach, ktoré to umožňujú je vhodné aplikovať automatizované diagnostické procedúry so záznamom poruchových hlásení a ich indikáciou procesným pracovníkom.
- vizuálna kontrola znečistenia optických častí systému
- kontrola diagnostických ukazovateľov zaznamenaných pri automatickej kontrole a ich trend
- kontrola znečistenia filtra prefukovacieho ventilátora a jeho plánované výmeny
- ručné prečistenie merania
- kontrola súosovosti v prípade meraní s protiprírubami, ktoré musia byť na jednej osi
Plánovanie údržby extraktívnych meracích systémov spočíva v nasledovných činnostiach:
- kontrola odberovej sondy a odberového filtra, prípadné vyčistenie filtra
- plánované výmeny filtračnej vložky a tesnení v odberovom filtri
- kontrola ohrevu vyhrievaného vedenia
- kontrola chodu chladiča vzorky, znečistenie jeho výmenníka, kontrola bezproblémového chodu ventilátora a kompresora ak sa nejedná o peltierov chladič
- kontrola funkcie peristaltických čerpadiel ako aj pravidelné výmeny hadičiek, prípadne celých čerpadiel
- bežná kontrola zanesenia filtrov za chladičom vzorky a ich plánované výmeny
- kontrola chodu čerpadla vzorky a plánované výmeny spotrebných dielov ako membrány a tesnenia, prípadne vlnovce, klapky a podobne.
- kontrola funkčnosti injektora a plánované prečistenie s výmenou tesnení
- kontrola správneho chodu konvertora NOx s pravidelnými výmenami katalizátora
- kontrola samotného analyzátora – zanesenie alebo znehodnotenie meracích komôr, znečistenia optických častí, intenzita signálu a podobne.
- pravidelná výmena tesnení najmä u HOT-WET systémov
- kontrola tesnosti systému
- pravidelné kontroly QAL3
Pre jednotlivé činnosti je potrebné stanoviť dostatočne krátky časový interval údržby, aby prevádzkovateľ minimalizoval pohotovostný servis. Jednotlivé činnosti aj periodicitou ich vykonávania musia byť stanovené v príručke AMS-E. Vhodné je uviesť tieto informácie aj v prevádzkovej dokumentácii AMS-E, kde sa zároveň potvrdzuje ich vykonávanie jednotlivými zápismi. Stanovenie intervalu revízií AMS-E musí zohľadňovať náročnosť aplikácie, robustnosti použitých metód a zariadení, veku zariadení ako aj výskytu mimoriadnych situácií, ktoré sa udiali medzi revíziami. Štandardne sa vykonávajú polročne alebo raz ročne. Výsledkom revízie by mala byť správa, ktorá zhodnotí stav zariadenia, jeho opotrebenie a dosiahnuté parametre pri skúške. Zároveň by mala vopred indikovať potrebu významnej opravy alebo dokonca výmeny zariadenia. V prípade zlyhania zariadení najmä sofistikovanejších systémov hrozí dlhodobý výpadok AMS-E.
Požiadavku na dostupnosť AMS-E tak ako je zadefinovaná v legislatíve sleduje vyhodnocovací systém. Je vyjadrená na všetkých protokoloch v percentách pre každú znečisťujúcu látku samostatne.
Zodpovednosť za údržbu AMS-E
Legislatíva určuje povinnosť udržiavať AMS-E prevádzkovateľovi. V závislosti od technických a personálnych možností prevádzkovateľa je potrebné zhodnotiť rozloženie kompetencií a povinností tak aby bola legislatívna požiadavka naplnená. Údržbu zariadení je potrebné zabezpečiť technicky spôsobilými osobami, ktoré sú pravidelne školení v školiacich centrách výrobcov zariadení. Bežné obhliadky a kontroly na dennej až týždennej báze sú vykonávané prevažne pracovníkmi prevádzkovateľa. Mesačné servisy sú riešené interne, prípadne dodávateľsky, pre ich výkon je potrebné mať k dispozícii referenčné materiály pre výkon QAL3 a potrebné náhradné diely a spotrebný materiál. Polročné alebo/a ročné revízie je vhodné vykonávať výrobcom certifikovanou servisnou organizáciou. V prípade zabezpečenia ktorejkoľvek servisnej činnosti internou údržbou v podniku je vhodné mať zabezpečený pohotovostný servis zmluvou s externou organizáciou.
Spoločnosť 3D s.r.o. zabezpečuje služby spojené s návrhom, projekciou, inštaláciou, schvaľovaním AMS-E a ich udržiavanie v súlade s aktualizovanou legislatívou. Pre zmluvných partnerov zabezpečuje taktiež prevádzkovanie týchto zariadení v rozsahu bežných kontrol, (QAL3), vykonávanie mesačných, polročných, ročných revízií, prípadne aj zabezpečenie pohotovostného servisu.
Záver
Starostlivosť o AMS-E je rovnako dôležitá ako jeho návrh a inštalácia. S ohľadom na legislatívne požiadavky na udržiavanie AMS-E je potrebné viac energie venovať preventívnej údržbe, ktorú je možné naplánovať na čas, kedy sa zdroj znečisťovania neprevádzkuje.
Použité zdroje
- Vyhláška MŽP č. 411/2012 v aktuálnom znení z 19.12.2017
- Norma STN EN 14181:2016, Ochrana ovzdušia, Stacionárne zdroje znečisťovania, Zabezpečovanie kvality automatizovaných meracích systémov