QAL2/AST

QAL2/AST

Hur fungerar kvalitetssäkring av automatiska mätsystem enligt SS-EN 14181:2014?

Denna sida är tänkt att fungera som en översiktlig förklaring av gällande krav för kvalitetssäkring av automatiska mätsystem, enligt förordning om stora förbränningsanläggningar (SFS 2013:252) och vidare utarbetad standard om detsamma, SS-EN 14181:2014.

Här går vi kortfattat igenom de tre huvudsakliga momenten för kvalitetssäkring av automatiska mätsystem och beskriver både verksamhetsutövarens och ackrediterade luftmätningslaboratoriers ansvar.

Texten hänvisar till SFS 2013:252 samt SIS SS-EN 14181:2014, vilka båda två bör läsas parallellt med denna rapport. Utöver det kan Avfall Sveriges rapport 2016:08, ”Handbok för tillämpning av SS-EN 1481, utgåva 2” rekommenderas som stöd i det fortlöpande arbetet.

Luftutsläpp

Vilka olika moment innehåller kvalitetssäkringen av AMS?

Förordning om förbränning av avfall och förordning om stora förbränningsanläggningar (SFS 2013:252, gäller förbränningsugnar över 50 MW) ålägger verksamhetsutövare att kontinuerligt mäta och dokumentera mätvärden för flera parametrar. Hur detta ska göras är inte definierat, utan tillvägagångssätt har istället utarbetats i standarder, som av den anledningen även är dokument av juridisk vikt.

Enligt standard SS-EN 14181:2014 ska kvalitetssäkring av automatiska mätsystem ske genom tre utarbetade moment: QAL1, QAL2 samt QAL3. QAL1 och QAL3 är moment som VU ansvarar för, medan QAL2 främst är riktat mot luftmätningslaboratorier, men också innehåller delar som VU måste förhålla sig till.

Vad står förkortningarna inom QAL2/AST för?

  • AMS – Automatiska mätsystem, det fast installerade mätsystemet. Hela systemet, från mätplan i rökgaskanal till redovisat resultat i miljödatorn avses.
  • AST – Annual surveillance tests, årlig kontroll av QAL2-funktionens giltighet
  • CUSUM – Cumulative sum. Används oftast i termer av CUSUM-diagram, en uppföljningsmetod vid QAL3 som visar AMS funktionalitet under drift i förhållande till QAL1 och QAL2.
  • ELV – Emission limit value. Utsläppsbegränsningsvärde enligt SFS 2013:252, SFS 2013:253 eller miljödom.
  • SRM – Standardreferensmetod. Fastställd genom EU-standard (CEN). Måste användas av luftlaboratorierna vid parallellmätning.
  • VU – Verksamhetsutövare
  • QAL – Quality assurance levels. Kvalitetssäkring enligt SS-EN 14181. Tre nivåer finns: QAL1, QAL2 samt QAL3.

Vad innebär QAL1?

Den första kvalitetssäkringsnivån. QAL1 lägger grunden för att kunna utföra QAL2-mätningar och genomföra uppföljning genom QAL3 på rätt sätt. QAL1 är VU:s ansvar att genomföra på egen hand.
QAL1 går ut på att försäkra att det AMS som installeras är godkänt för att kontinuerligt mäta den parameter som avses, under rådande förhållanden hos VU. En process för certifiering av godkänt AMS finns framtagen i en serie standarder på EU-nivå: SS-EN 15267-1:2009, SS-EN 15267-2:2009, SS-EN 15267-3:2007 samt SS-EN 15267-4:2017. Innehållet i denna serie täcker många typer av mätningar vid olika typer av verksamheter, vilket innebär att varje VU får identifiera och följa de delar som är av relevans för dem.

Genom att följa dessa standarder ska VU bevisa att den totala mätosäkerheten i resultaten från AMS uppfyller kraven på mätosäkerhet som finns i gällande lagstiftning. Den totala mätosäkerheten i QAL1 beräknas genom att addera all relevant osäkerhet som är kopplat till AMS, det vill säga det fasta mätsystemets prestanda. Detta innefattar även yttre, mer slumpmässiga faktorer som till exempel omgivningstemperatur. Observera att vissa osäkerhetsfaktorer, exempelvis tillfällig installation av SRM vid parallellmätning och mätpunktens utformning och skick kan påverka mätosäkerheten av de AMS-värden som presenteras vid en QAL2-mätning, men dessa ska inte räknas in vid QAL1.

Hur går en kalibreringsmätning (QAL2) till?

QAL2 är den andra kvalitetssäkringsnivån och går ut på att fastställa en kalibreringsfunktion och dess variabilitet inom ett visst giltighetsområde. Mätningen testar variabiliteten i AMS mätvärden och jämför dessa mot högst tillåtna mätosäkerhet enligt gällande lagkrav. QAL2 kalibrering genomförs på intiativ av VU och måste utföras av ett ackrediterat luftmätningslaboratorium.

Mätningen går till så att ett luftmätningslaboratorium tillfälligt installerar SRM för att utföra parallellmätningar (minst 15 stycken, minst 30 minuter långa, minst fördelat över tre dagar) vars värden jämförs mot AMS. Om någon eller flera utliggare identifieras av dessa 15 värden ska de plockas bort. Då standarden kräver minst 15 värden för jämförelse vill man därför ofta ta något fler än 15 prover. För att kalibreringsfunktionen ska bli så representativ som möjligt vill man under de tre dagarna mäta under olika utsläppsförhållanden (låga halter, ”normala” halter och slutligen höga halter). Detta kräver ibland mycket planering och finkänslighet i förhållande till driften av mätobjektet, för att forcera fram låga respektive höga halter. Parametrarna som ska forceras ändras med hjälp av driften av pannan och/eller eventuella reningssteg. Till exempel ger hög CO oftast låg NO/NOx och att slå av delar av elektrofilter tillfälligt bör ge högre stofthalter. En viss typ av bränslen kan även användas för att forcera fram mätvärden. Det är viktigt att komma ihåg att forceringen aldrig får göra så att:

– anläggningens drift riskeras.
– anläggningens ELV överskrids
– mätvärden hamnar utanför AMS mätområde

Man bör heller inte nå halter som aldrig inträffar under normal drift.

Såhär kan ett normalt QAL2-schema se ut:

QAL2-schema

Kalibreringsfunktionen som luftmätningslaboratoriet sedan räknar fram är en linjär ekvation (y = kx + m). Kalibreringsfunktionen har ett giltighetsområde som inte får överskridas mer än 5% av årets halvtimmar. Giltighetsområdet bestäms av det högsta uppmätta värdet under QAL2-mätningen plus ca 10 %. Om det är olämpligt att forcera fram höga nivåer av en parameter ska nollgas och referensgas ledas på och användas i utvärderingen. Dessa värden kommer då att höja giltighetsområdet. Efter att rapport har avlagts från luftmätningslaboriatorie till VU ska VU lägga in aktuell kalibreringsfunktion i sitt miljörapporteringssystem, skilt från det instrument som sitter i mätplanet. Då ges möjlighet att följa både rådatasignal direkt från instrument samt beräknad utsläppshalt som rapporteras av miljödator. Fördelen med detta är att man lättare kan upptäcka och spåra eventuella fel i AMS.

QAL2 utförs vart femte år eller oftare om ålagt av tillsynsmyndighet, efter större förändringar i driftförhållanden hos VU, om förändringar eller reparation av AMS påverkar mätvärden eller slutligen om AMS inte klarat AST (den årliga kontrollen av QAL2-funktionens giltighet, se avsnitt 5.2). Nedan följer ett flödesschema som ger en överblick av QAL2-processen. Observera att i de fall en parameter understiger förbestämd procentuell andel av ELV minst 95 % av årets alla halvtimmar (som mätobjektet varit i drift) så görs istället en förenklad mätning, vilket innebär provtagning med minst fem parallella mätningar (i praktiken blir detta samma typ av mätning som en AST). Syftet med de fem parallellproverna är då att bekräfta AMS värden nära detektionsgräns.

Schematisk bild över proceduren för QAL2 enligt SS-EN 14181

Vad är AST enligt SS-EN 14181?

AST är en årlig kontroll som utförs som komplement till QAL2. Syftet är att kontrollera om mätosäkerheten i de av AMS uppmätta värdena fortfarande uppfyller mätosäkerhetskraven fastställda enligt lag. Vid en AST-mätning kontrolleras också om den kalibreringsfunktion som togs fram vid den senaste QAL2-mätningen fortfarande är giltig. AST-mätningen består av en serie funktionalitetstest samt ett mindre antal parallellmätningar med SRM (vanligen 6-7 stycken, till skillnad från QAL2 där mellan 15 och 18 prover är normalt). Om AST underkänner AMS i förhållande till ovan nämnda krav måste en ny QAL2-mätning göras.

 

Provrör

Vad innebär QAL3?

QAL3 är den tredje och sista kvalitetssäkringsnivån. Den är till för att kontrollera och visa att AMS fungerar tillfredsställande under drift, det vill säga att AMS håller sig inom tillåtna osäkerhetsnivåer och att man mäter inom kalibreringsfunktionens giltighetsområde. QAL3 kräver att VU regelbundet kontrollerar AMS noll- och referenspunkt och dokumenterar resultatet av dessa kontroller i någon form av kontrollschema.

Det är inte ovanligt att AMS över tid blir mer osäkert och att till exempel avdrifter uppstår. Avdrift kan bero på en mängd faktorer – optiska delar i instrument kan täckas för, filter kan sätta igen; förbrukningsdelar i instrumentet kan nötas ut och så vidare. Detta kan skapa tillfälliga eller mer permanenta felaktigheter i de mätvärden AMS rapporterar. För att säkerställa AMS funktionalitet under drift ska noll- och referenspunkt kontrolleras regelbundet. Enligt standarden innebär ”regelbundet” minst en gång i kvartalet, men detta är alldeles för sällan om man vill få en bra bild av hur väl AMS fungerar. Vid kontroll tittar man på AMS precision samt eventuell avdrift, och denna kontroll ska baseras på noll- och referenspunktstest som utförts under QAL1.

Resultaten av QAL3-kontrollen ska utvärderas genom kontrollscheman som VU fyller i vid varje kontroll. Utvärderingen kan resultera i att allt ser bra ut eller att AMS är i behov av kalibrering eller underhåll. Det finns olika typer av scheman, en exempel är något som kallas CUSUM. Ett utarbetat CUSUM-diagram där VU fyller i resultatet av utförda noll- och spanpunktskontroller synliggör trender i AMS avdrift och hjälper VU att göra korrekta justeringar när det behövs (se exempel i bilaga 1). Tanken är att CUSUM ska hjälpa VU att identifiera systematiska avvikelser (som måste justeras), om slumpmässiga faktorer (se under QAL1) ger alltför stora avvikelser (och kräver någon form av åtgärd i förhållande till AMS), eller om de slumpmässiga faktorerna bara ger avvikelser som ligger inom tillåtna gränser. Observera att QAL3-utvärderingen inte nödvändigtvis måste göras manuellt, det finns exempel där kontrollen är inbyggd i AMS som då skickar varningar till VUnär åtgärder krävs.

Mer information om hur man kan upprätta kontrollscheman finns i SS-EN 14181:2014.