📏 Qualitätssicherung von AMS — Kalibrierung QAL2, Kontrolle QAL3 und jährliche Prüfung AST

Metrologie PN-EN 14181

Übersicht

EN 14181 beschreibt die Qualitätssicherungsverfahren, die erforderlich sind, um nachzuweisen, dass ein zur Messung der Emissionen in die Luft installiertes automatisches Messsystem (AMS) die Anforderungen an die Unsicherheit der Messwerte erfüllt, die sich aus dem Recht (EU-Richtlinien, nationale Vorschriften) oder von den zuständigen Behörden ergeben. Es sind drei Stufen der Qualitätssicherung festgelegt: QAL1 — die Eignung des AMS für die Aufgabe (nach EN 15267-3 und EN ISO 14956, mit der Berechnung der Gesamtunsicherheit aus den Leistungskenngrößen), QAL2 — die Validierung nach der Installation, QAL3 — die Kontrolle während des Betriebs, sowie die jährliche Überwachungsprüfung (AST). Die Norm legt fest: das Verfahren QAL2 zur Kalibrierung des AMS und zur Ermittlung der Variabilität der Messwerte, um die Eignung des AMS nach der Installation nachzuweisen; das Verfahren QAL3 zur Aufrechterhaltung und zum Nachweis der Qualität der Ergebnisse im Normalbetrieb durch die Prüfung der Übereinstimmung der Kenngrößen des Null- und des Referenzpunkts mit den in QAL1 festgelegten; das Verfahren AST zur Beurteilung, ob das AMS richtig arbeitet und ob die Kalibrierfunktion und die Variabilität weiterhin gültig sind. Sie wird nach der Zertifizierung des AMS nach der Normenreihe EN 15267 angewendet; die Verfahren QAL2 und AST führen Prüflaboratorien durch, QAL3 — der Anlagenbetreiber. Die Ausgabe 2014 ersetzte EN 14181:2004. In Polen verlangt die Verordnung über die Durchführung von Emissionsmessungen, dass die Systeme für kontinuierliche Messungen Verfahren nach PN-EN 14181 unterliegen, darunter mindestens einmal jährlich einer Kontrolle durch Parallelmessungen mit Referenzverfahren (Staub, SO₂, NOx, CO, O₂, Wasserdampf), dem vollständigen Kalibrier- und Validierungsverfahren für neue Systeme, für bestehende mindestens alle fünf Jahre und nach größeren Änderungen, sowie dass die Vertrauensbereiche des Einzelergebnisses nach dieser Norm ermittelt werden.

Prinzip der Methode

Für das AMS muss in QAL1 die Eignung für die Aufgabe (Parameter und Gaszusammensetzung) nachgewiesen sein — neue Anlagen erfordern eine Zertifizierung nach EN 15267-1, -2, -3; EN 15267-3 verlangt, dass die Gesamtunsicherheit aus der Prüfung mindestens 25 % unter der maximal zulässigen liegt, um einen Spielraum für den Einfluss der Installation zu lassen. QAL2: An einem richtig installierten und in Betrieb genommenen AMS wird eine Reihe von Parallelmessungen mit dem Standardreferenzverfahren (SRM) im selben Messquerschnitt durchgeführt; aus den Wertepaaren werden eine lineare Kalibrierfunktion (für Staub ist nach EN 13284-2 auch eine quadratische zulässig) sowie die Variabilität — die Standardabweichung der Differenzen zwischen dem SRM und dem kalibrierten AMS — ermittelt und mit einem Test gegen die maximal zulässige Unsicherheit verglichen (σ₀ wird aus den Vorschriften abgeleitet, z. B. σ₀ = P·E/1,96, wenn die Unsicherheit als Hälfte des 95-%-Vertrauensbereichs in Prozent P des Grenzwerts E angegeben ist). QAL2 wird regelmäßig wiederholt, nach einer größeren Änderung des Anlagenbetriebs, nach einem Ausfall des AMS oder wenn das Recht es verlangt. QAL3: regelmäßige Prüfungen des Null- und des Referenzpunkts mit Referenzmaterialien (wie in den Wiederholbarkeitsprüfungen von QAL1) und die Beurteilung der Ergebnisse mit CUSUM- oder EWMA-Regelkarten gegenüber den Unsicherheitsanteilen aus QAL1; erforderlichenfalls Justierung oder Instandhaltung. AST: Funktionsprüfungen und eine begrenzte Zahl von Parallelmessungen mit dem SRM, mit denen geprüft wird, ob die Unsicherheit und die Kalibrierfunktion aus dem vorangegangenen QAL2 weiterhin gelten. Die Norm erfasst nicht die Unsicherheit des Datenerfassungssystems (DAHS); sie unterscheidet den Zertifizierungsbereich (≤ 1,5 × Tages-ELV für Verbrennungsanlagen, ≤ 2,5 × für Großfeuerungsanlagen), den Kalibrierbereich und den Messbereich.

Anwendungen

• Kalibrierung und Validierung (QAL2) der Systeme zur kontinuierlichen Emissionsüberwachung von SO₂, NOx, CO, Staub, O₂, H₂O, HCl, NH₃, Hg und anderen nach der Installation
• Jährliche Kontrolle (AST) und die alle fünf Jahre fällige vollständige Kalibrierung der Systeme für kontinuierliche Messungen, die von der Verordnung über Emissionsmessungen gefordert wird
• Laufende Kontrolle durch den Betreiber (QAL3) — Regelkarten für Drift und Präzision des Null- und des Referenzpunkts
• Ermittlung der Vertrauensbereiche des Einzelergebnisses einer kontinuierlichen Messung für den Vergleich mit den Emissionsgrenzwerten
• Beurteilung bestehender, nicht zertifizierter AMS (Anhang H.2) und peripherer Systeme (Temperatur, Druck, O₂, Wasserdampf)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN 14181:2015-02 (EN 14181:2014)

Titel (PL)

Emisja ze źródeł stacjonarnych — Zapewnienie jakości automatycznych systemów pomiarowych

Title (EN)

Stationary source emissions — Quality assurance of automated measuring systems

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. QAL1 — Eignung

   Vergewissere dich, dass das AMS nach EN 15267-1/-2/-3 für den Parameter und die Gaszusammensetzung zertifiziert ist und dass seine Gesamtunsicherheit aus QAL1 die Anforderungen der Vorschriften mit einem Spielraum von 25 % erfüllt; wende für bestehende, nicht zertifizierte Systeme Anhang H.2 an.

2. QAL2 — Parallelmessungen

   Führe nach der Installation und Inbetriebnahme durch ein Laboratorium eine Reihe von Parallelmessungen mit dem SRM durch (im selben Messquerschnitt, unter Bedingungen, die den Betriebsbereich der Anlage abdecken), mit gleichzeitiger Aufzeichnung des AMS-Signals und nach der Funktionsprüfung des AMS.

3. QAL2 — Kalibrierfunktion und Variabilität

   Ermittle aus den Paaren (xi, yi) die Kalibrierfunktion (beste Schätzwerte für a und b), berechne die Differenzen Di und ihre Standardabweichung sD, führe den Variabilitätstest gegen σ₀ durch; lege den Kalibrierbereich fest (ys,min – ys,max). Ein nicht konformes Ergebnis → Korrekturmaßnahmen und Wiederholung.

4. QAL3 — laufende Kontrolle

   Der Betreiber prüft in regelmäßigen Abständen (nicht länger als das Wartungsintervall) den Null- und den Referenzpunkt mit Referenzmaterialien, trägt die Ergebnisse in CUSUM- oder EWMA-Karten ein und vergleicht sie mit den Grenzen aus QAL1; bei einer Überschreitung — Justierung oder Instandhaltung.

5. AST — jährliche Prüfung

   Das Laboratorium führt jährlich Funktionsprüfungen des AMS und eine begrenzte Zahl von Parallelmessungen mit dem SRM durch; es prüft, ob die Variabilität innerhalb der Kriterien liegt und ob die Kalibrierfunktion aus QAL2 weiterhin gültig ist; bei Nichtkonformität — ein neues QAL2.

6. Wiederholung von QAL2 und Dokumentation

   Wiederhole QAL2 regelmäßig (in Polen mindestens alle 5 Jahre), nach einer größeren Änderung des Anlagenbetriebs, nach einem Ausfall oder einer Reparatur des AMS; dokumentiere die Kalibrierfunktion, die Variabilität, die Vertrauensbereiche des Einzelergebnisses und alle Prüfungen.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Parallelmessungen mit dem SRM auf der Schornsteinbühne — Absturzsicherung, heiße Messöffnungen, giftige Gase
• Prüfgase für die Kontrolle des Null- und des Referenzpunkts (NO, CO, SO₂) — gesicherte Flaschen, Lüftung, Ableitung der Auslässe

Häufige Fragen