Приложение С (обязательное). Определение параметров контроля

Приложение С
(обязательное)

Определение параметров контроля

До начала испытаний следует определить контрольные параметры по заданным предельным значениям и характеристикам контролируемого фильтра. Если при этом получены недостижимые значения, то следует изменить исходные данные путем итерации.

Все полученные значения чисел и концентрации частиц относятся к размерам частиц монодисперсного аэрозоля или к диапазону размеров частиц, используемых для определения эффективности фильтра при работе с полидисперсным аэрозолем (8.5.3).

С.1 Предельные значения

Предельные значения параметров при испытаниях:

- поперечные сечения отверстия пробоотборника	A р = (9 1) см 2;
- минимальное число частиц для подачи сигнала о проскоке (нижний предел 95 %-ного доверительного интервала)	N min,95 % = 5;
- ожидаемое значение числа частиц при контроле проскока частиц	N min, leak = 10
минимальное число частиц после фильтра для определения эффективности	N min, abs = 100;
скорость движения пробоотборника	u p 10 см/с.

С.2 Данные о контролируемом фильтре

При планировании испытаний следует учесть класс фильтра, который определяется:

- интегральным проскоком	Р class, i;
- локальным проскоком	Р class, l;
- номинальным расходом воздуха	;
- номинальной площадью лицевой поверхности фильтра	A d.

С.3 Технические характеристики оборудования

С.3.1 Счетчики частиц

Основными характеристиками системы счета частиц являются:

- скорость отбора проб	;
- максимальная концентрация частиц	C max,с;
- число счетчиков, работающих параллельно	М.

В данном случае вместо нулевого счета счетчика (ИСО 29463-2) должен быть известен нулевой счет всей системы счета частиц после фильтра. Концентрации частиц после фильтра определяются при установленном контролируемом фильтре и выключенном генераторе аэрозолей. Нулевой фон стенда включает загрязнение контрольного воздуха и возможное выделение частиц оборудованием.

Минимальную концентрацию частиц после фильтра определяют по нулевому счету для стенда по формуле

,

(С.1)

где - минимальная концентрация частиц после фильтра;

- нулевой счет системы после фильтра.

С.3.2 Пробоотборники в зоне после фильтра

Пробоотборники могут иметь поперечное сечение круглой или прямоугольной формы. Диаметр или длины сторон должны быть такими, чтобы площадь сечения отверстия пробоотборника удовлетворяла установленным требованиям (см. С.1). Отношение длин сторон прямоугольного пробоотборника не должно превышать 15:1 (см. 6.3.1).

При использовании круглых пробоотборников может возникнуть ряд трудностей. Например, время пересечения места утечки зависит от его положения относительно пробоотборника, поскольку утечка не может быть надежно обнаружена без достаточного перекрывания полос сканирования. Для круглого пробоотборника перекрытие величиной 20 % диаметра, как правило, дает хорошие результаты для величины а _p.

Прямоугольный пробоотборник характеризуется следующими параметрами (вычисления, однако, могут быть выполнены по аналогии с круглыми пробоотборниками):

- внутренний размер в направлении сканирования а _р;

- внутренний размер в направлении перпендикулярно сканированию b _p.

С.3.3 Коэффициент потерь

Условие минимальной концентрации частиц для утечки по С.1 также должно быть выполнено, если утечка приходится на край полосы прохождения пробоотборника. В связи с этим предполагается, что средняя концентрация частиц для утечки, приходящейся на центр полосы, будет выше:

,

(С.2)

где N _min - минимальная концентрация частиц для утечки, приходящейся на середину пробоотборника;

N _min,leak - ожидаемое минимальное число частиц для утечки;

K _b - коэффициент потери для утечки, приходящейся на край полосы прохождения пробоотборника.

В случае если полосы движения сканирования пробоотборника соприкасаются, но не пересекаются, коэффициент потери может быть принят равным K _b = 0,5. В этом случае минимальное число частиц для утечки должно быть N _min = 20. При пересечении полос значение коэффициента потери может быть увеличено. В случае сомнения рекомендуется определить коэффициент потерь экспериментально с помощью стационарного пробоотборника.

С.4 Последовательность вычислений

Блок-схема вычислений контрольных параметров приведена на рисунке С.1. Из нее видно, что если параметры не соответствуют заданным требованиям или разность сигнала не удовлетворительна (см. С.9.2), то исходные параметры должны быть изменены до значений, позволяющих проводить испытания.

С.5 Проверка изокинетичности отбора проб

Среднюю скорость движения воздуха в пробоотборнике вычисляют по скорости отбора пробы и площади поперечного сечения отверстия пробоотборника по формуле

,

(C.3)

где - скорость отбора пробы;

А _р - площадь поперечного сечения отверстия пробоотборника.

Следует сравнить вычисленное значение со средней скоростью воздуха в зоне движения воздуха после фильтра. Эти значения не должны отличаться более чем на 25 % (6.3.1).

Если скорость отбора проб может изменяться, то скорость воздуха в пробоотборнике может быть установлена равной скорости воздуха в контролируемой зоне.

С.6 Определение скорости движения пробоотборника

Скорость движения пробоотборника при сканировании не должна превышать 10 см/с.

Время пересечения пробоотборником места утечки t _leak может быть определено по формуле

,

(С.4)

где а _р - размер отверстия пробоотборника в направлении сканирования;

u _p - скорость движения пробоотборника.

Может быть также вычислено общее время сканирования t _p,tot.

Счет частиц следует выполнять по крайней мере в течение интервала времени (интервала счета t _i), который соответствует времени прохождения пробоотборником ширины его отверстия а _р. Время регистрации частиц и обработки данных счетчиком должно удовлетворять этим требованиям. Погрешность в определении длительности времени счета должна быть менее 10 %.

Если пробоотборник начинает пересечение передней стороной места утечки в начале интервала счета, то будут сосчитаны все частицы, прошедшие место утечки за это время. Если, например, в начале интервала счета над местом утечки будет находиться середина пробоотборника, то число частиц из места утечки будет посчитано в двух интервалах счета. Поэтому рекомендуется рассматривать два соседних интервала счета одновременно.

Рисунок С.1 - Последовательность определения контрольных параметров

Для локализации мест утечки необходимо также знать время задержки t _del при движении аэрозоля по тракту системы контроля (время прохождения аэрозоля до счетчика) по формуле

,

(С.5)

где а _р - размер отверстия пробоотборника в направлении его движения;

u _p - скорость движения пробоотборника.

С.7 Минимальная концентрация частиц в аэрозоле

Минимальную концентрацию частиц выбирают по максимальному значению четырех граничных условий или лимитирующим параметрам, получаемым по формулам (С.6)-(С.9).

Минимальную концентрацию частиц для определения утечки c _u,min вычисляют по формуле

,

(С.6)

где N _min - минимальное число частиц утечки в середине пробоотборника;

P _class,l - предельный локальный проскок для фильтра данного класса;

t _leak - время прохождения пробоотборником места утечки;

- скорость отбора пробы.

Минимальную концентрацию частиц C _u,min для получения минимального числа частиц, считаемых счетчиком, после фильтра определяют по формуле

,

(С.7)

где P _eff,i - эффективное значение интегрального проскока;

- минимальное число частиц, считаемых счетчиком;

- скорость отбора пробы.

Поскольку эффективное значение интегрального проскока P _eff,i через контролируемый фильтр может быть значительно меньше предельного локального проскока P _class,i, следует использовать эффективное значение для уравнения (С.7). Если эффективное значение P _eff,i не получено ранее, то его нужно определить путем измерений.

Дальнейшие граничные условия для минимальной концентрации частиц С _u,min для достижения N _min,abs после фильтра определяются счетчиками частиц. Таким условием для счетчиков после фильтра является формула (С.8):

,

(С.8)

где P _eff,i - эффективное значение интегрального проскока;

N _min,abs - минимальное число частиц (С.1), равно 100;

- скорость отбора пробы;

t _p,tot - общее время движения пробоотборника.

Минимальную концентрацию частиц C _u,min для получения минимального числа частиц, N _min,abs, до фильтра определяют по формуле

,

(C.9)

где k _D - коэффициент разбавления до фильтра;

N _min,abs - минимальное число частиц (см. С.1), равно 100;

- скорость отбора пробы;

t _p,u - общее время движения пробы до фильтра.

С.8 Максимальная концентрация частиц в аэрозоле

Максимальную концентрацию частиц определяют по трем предельным значениям [уравнения (С.10-С.12)], контролируемым индивидуально. Наименьшее из них принимается в качестве минимальной концентрации частиц. Чтобы избежать искажения распределения размеров частиц контрольного аэрозоля из-за коагуляции, не допускается превышение следующей максимальной концентрации [формула (С.10)]:

,

(С.10)

где с _u,max - максимальная концентрация частиц для исключения потерь в счете.

Максимальная концентрация частиц с _u,max, определяемая счетчиком, дает два граничных условия.

Граничным условием для счетчиков после фильтра является формула (С.11):

,

(C.11)

где с _u,max - максимальная концентрация частиц для счетчика до фильтра;

с _max,с - максимальная концентрация частиц для счетчика после фильтра;

Р _max,l - максимальный определяемый проскок (должен быть задан и быть больше или равным P _class,l).

Соответственно для счетчика частиц до фильтра максимальную концентрацию частиц до фильтра с _u,max определяют по формуле

,

(С.12)

где c _max,с - максимальная концентрация частиц, регистрируемых счетчиком до фильтра;

k _D - коэффициент разбавления после фильтра.

С.9 Сигнал о проскоке

С.9.1 Эффективное значение

Минимальное ожидаемое значение числа частиц при пересечении пробоотборником места утечки, если оно приходится на середину полосы движения пробоотборника, N _min,em, равно

,

(С.13)

где c _u - концентрация частиц до фильтра;

P _class,l - предельный локальный проскок для данного фильтра данного класса;

- скорость отбора пробы;

t _leak - время прохождения пробы над местом утечки.

Для места утечки, расположенного на краю полосы сканирования, определяют ожидаемое минимальное число частиц N _min,eb, проходящих через место утечки на краю полосы сканирования по формуле

,

(С.14)

где N _min,em - ожидаемое минимальное число частиц в середине полосы сканирования;

k _b - коэффициент потерь для мест утечки, расположенных на краю полосы сканирования.

Статистический минимум величины для 95 %-ного доверительного интервала величины N _min,eb определяют по ИСО 29463-2 с присвоением обозначения N _{min,eb,95 %}. По достижении этой величины прибор должен регистрировать утечку (дать сигнал об утечке).

С.9.2 Разность для сигнала

Термин "разность для сигнала" обозначает разность между числом частиц при наличии утечки и числом частиц при ее отсутствии.

Среднее ожидаемое число частиц N _em при пересечении пробоотборником участка фильтра, для которого проскок равен предельному значению для данного класса фильтра, определяют по формуле

,

(С.15)

где c _u - концентрация частиц до фильтра;

P _class,i - предельное значение интегрального проскока;

- скорость отбора пробы;

t _leak - время прохождения пробы над местом утечки.

Верхний предел 95 %-ного доверительного интервала N _em определяется по ИСО 29463-2 и обозначается как N _{em,95 %} ¹⁾ _.

-----------------------------

¹⁾ Поскольку число частиц, вычисленное по концентрации частиц, является действительной ожидаемой величиной, то полоса погрешности может использоваться вместо доверительного предела по ИСО 29463-2. Несмотря на то, что численные значения доверительного предела и полосы ошибок различаются, доверительный предел также используется здесь для простоты.

-----------------------------

Разность S для сигнала определяют по уравнению (С.16):

,

(С.16)

где N _min,eb,95% - нижний предел 95 %-ного доверительного интервала для минимального ожидаемого числа частиц, проходящего через место утечки на краю полосы сканирования;

N _{em,95 %} - верхний предел 95 %-ного доверительного интервала для ожидаемого числа частиц при пересечении пробоотборником участка фильтра, для которого проскок равен предельному значению для данного класса фильтра.

При положительном знаке величины S разность для сигнала удовлетворительна. При отрицательном знаке следует ожидать ложных сигналов о проскоке при сканировании.

Типовые значения контрольных параметров для фильтров класса ИСО 45 Н приведены в приложении D.