Kalibrierung von PM-Luftkeimsammlern im Feld mit dem FP-25
Die Durchflussmessung ist für Luftüberwachungsprozesse von entscheidender Bedeutung, und Qualitätsdaten erfordern einen konstanten Luftstrom mit minimalen Schwankungen. Dies ist in einem Labor, in dem Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit sorgfältig kontrolliert werden, leicht zu erreichen. Natürlich finden die meisten Luftüberwachungen im Freien statt, wo die Instrumente und Daten den wechselnden Wetterbedingungen ausgeliefert sind.
Mit dem FP-25 Durchflussstandardist die Erfassung von Qualitätsdaten zu Luftquellen einfacher und genauer als je zuvor. Diese Durchflussmessgeräte können zur Kalibrierung jedes Partikelsammlers mit geringem Volumen auf Ihrem Deck verwendet werden.
In diesem Artikel erörtern wir die Herausforderungen bei Luftüberwachungsanwendungen und stellen die Geschichte der Lösungen vor, die in der Entwicklung des FP-25 gipfelte.
FP-25 Luftüberwachungssystem
Herausforderungen bei der Luftüberwachung
- Langwierige Kalibrierungszeiten
- Atmosphärische Druckverhältnisse
- Extreme Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit
Raumlufttechniker haben eine Reihe von Lösungen ausprobiert. Von Verdrängungsmessgeräten über handelsübliche tragbare Massendurchflussmesser bis hin zu Massendurchflussmessern mit niedrigem Druckabfall - jedes Gerät hat auf seine Weise versagt.
Verdrängungszähler haben einen 20-Punkte-Kalibrierungsprozess, was sie zu sehr zeitaufwändigen Lösungen macht.
Alicat veröffentlichte die Flüsterleise tragbare laminare DP-Durchflussmesser mit geringem Druckverlustdie mit einem Druckabfall von nur 0,07 PSID messen können. Diese hochpräzisen Laborstandards wurden jedoch für den Einsatz in Innenräumen entwickelt. Wenn sie im Freien verwendet wurden, dauerte es oft zu lange, bis sie sich auf die Umgebungstemperatur einstellten, insbesondere an heißen, sonnigen Tagen. Selbst nachdem die Strömungskörper verkleinert und von Edelstahl auf Aluminium umgestellt wurden, hatten diese Geräte immer noch Probleme mit der Strahlungswärme. Wasserdampf stellte eine zusätzliche Herausforderung dar, da er die Dichte und Viskosität der Luft verändert und den Luftstrom beeinflusst.
Die optimale Lösung müsste selbst bei extremen Temperaturen hochpräzise Messungen liefern, denn die Luftüberwachung kann im trockenen, heißen Sommer in Arizona bei 42°C (108°F), während der feuchten Hurrikansaison im Golf von Mexiko bei 30°C (86°F) oder an einem Wintertag in Alaska bei -29°C (-20°F) erfolgen.
Das FP-25 Kalibrierungsset für die Überwachung der Luftqualität
Der FP-25 Durchflussstandard wurde speziell für den Einsatz im Freien entwickelt. Er nutzt Live-Messungen der Temperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit und des Drucks des Durchflusses, um den Viskositätswert des gemessenen Gases kontinuierlich zu aktualisieren. Diese Geräte verwenden mehrere Drucksensoren, um sowohl den barometrischen Umgebungsdruck als auch den Innendruck des Durchflusses zu erfassen und genaue Messungen in Umgebungen von -30 bis 60 °C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von bis zu 95% vorzunehmen.
FP-25 Luftüberwachungssystem
Verkürzung der Temperaturausgleichszeit
Das FP-25 ist mit zwei Temperatursensoren ausgestattet. Der erste ist direkt im Durchfluss montiert, was zu einer verbesserten Genauigkeit der Lufttemperaturmessungen führt. Der zweite ist ein schnell ansprechender externer Temperaturfühler, der die interne Strömungstemperatur an die Umgebungsbedingungen anpasst.
Dieser neue Durchflussstandard gleicht sich schnell aus und kann an einem heißen Tag unter direkter Sonneneinstrahlung verwendet werden. Selbst wenn Sie gerade aus einem beheizten Fahrzeug in eine Umgebung mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt gekommen sind, benötigt das Gerät nur wenige Minuten, um sich auszugleichen.
Berechnet tatsächliche Volumendurchflüsse in Übereinstimmung mit den EPA-Massendurchflussstandards
Das FP-25 enthält außerdem zwei Drucksensoren, um sowohl den externen barometrischen Druck als auch den internen Strömungsdruck zu messen. Der barometrische Drucksensor (der sich im Gerätegehäuse oberhalb des Displays befindet) wird zur Überwachung des atmosphärischen Umgebungsdrucks verwendet. Der interne Drucksensor misst den Differenzdruck zwischen Ein- und Auslass des Stroms und den absoluten Druck des Stroms.
Das Gerät verwendet die Rohdaten dieser Druck- und Temperatursensoren sowie eines Feuchtigkeitssensors, um sowohl den tatsächlichen (volumetrischen) Durchfluss als auch die standardisierten (Massen-)Durchflussmesswerte pro Millisekunde zu berechnen. Diese Messungen werden auf eine Reihe von Standardtemperatur- und -druckbedingungen (STP) bezogen. Standardmäßig verwendet das FP-25 die von der EPA festgelegten Massendurchflussstandards: 25 °C und 1 atm.
Das FP-25 verwendet die externe Temperatursonde, um die standardisierten Durchflussmesswerte mit der Umgebungstemperatur zu vergleichen, und das Barometer, um den internen Druck mit dem Umgebungsdruck zu vergleichen. Es zeigt dann die tatsächliche volumetrische Durchflussrate an, die das Luftvolumen widerspiegelt, das pro Zeiteinheit in den Luftkeimsammler einströmt (bei lokalem barometrischen Druck und Sondentemperatur).
Hält die Durchflussgenauigkeit unter Null
Die Luftüberwachung findet das ganze Jahr über statt, so dass Techniker im Norden der USA und in Kanada Durchflusskalibrierungen im Freien bei Temperaturen von bis zu -30 °C durchführen. Der Einsatz von Elektronik bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt kann eine Herausforderung sein. Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt frieren die Kolben von Verdrängungsmessgeräten ein, was sie unbrauchbar macht. Im Falle von Venturis reagieren die Drucksensoren weniger schnell, was die Messungen ungenauer macht. Selbst die Standardgeräte von Alicat funktionieren nur bis zu einer Temperatur von -10°C.
Um dieses Problem zu lösen, werden die FP-25 Drucksensoren sorgfältig von -30°C bis +60°C kalibriert. Jede Messung innerhalb dieses Temperaturbereichs ist mit einer Genauigkeit von ±1% des Messwerts möglich.
Bekämpft Wind, Staub und Regen
Da Volumenstromnormale in der Regel einen minimalen Druckabfall aufweisen, sind sie auch recht windempfindlich - und Wind führt zusätzlich zu Staub. Dieses Problem wurde mit ein paar Tricks der Hersteller von Luftprobennehmern gelöst. Die Einlässe der Luftprobenehmer sind mit Sieben ausgestattet, um große Staubpartikel herauszufiltern, und ihre Lamellenkonstruktion verhindert, dass Wind die Durchflussrate in den Fallrohren beeinflusst.
Das Alicat FP-25 nutzt die Eigenschaften des Einlasses des Luftkeimsammlers in vollem Umfang, wenn es in einer Linie mit dem Unterrohr des Luftkeimsammlers montiert ist, eine Konfiguration, die als "Direktmodus" bezeichnet wird. In dieser Konfiguration wird das FP-25 direkt unter dem PM10-Einlass positioniert. Über dem PM2,5-Einlass wird jedoch ein sehr scharfkantiger Zyklon (VSCC) verwendet. Dieser schützt den Durchflusssensor vor Wind, Staub und Regen und ermöglicht es dem FP-25, genau die gleichen Durchflussbedingungen zu überwachen, die der Probenehmer im Normalbetrieb wahrnimmt.
Ausgestattet mit Bluetooth-Kommunikation
Das FP-25 verfügt außerdem über Bluetooth-Kommunikation (kompatibel mit Android-Mobilgeräten), so dass das Gerät am Luftkeimsammler montiert bleiben kann. Das bedeutet, dass man weniger die Leiter hinauf- und hinuntersteigen muss, um die Messwerte bei Hitze oder Kälte zu überprüfen, so dass sich die Luftüberwachungstechniker auf die Kalibrierung in der Unterkunft konzentrieren können.
Widersteht Tropfen
Außerdem ist das Gerät so konstruiert, dass es auch einen Sturz von einem Dach übersteht.
Technologie, die für Sie arbeitet
Das FP-25 Durchflussmessgerät von Alicat wurde in enger Zusammenarbeit mit Luftüberwachungstechnikern aus verschiedenen Ländern entwickelt. Das Ergebnis ist ein robustes, langlebiges, hochpräzises und einfach zu bedienendes Kalibriergerät für Luftprobennehmer. Das FP-25 wird in einem Kit geliefert, das alle Geräte enthält, die zur vollständigen Kalibrierung eines EPA-zugelassenen Luftüberwachungsgeräts erforderlich sind.