Aufbau und Inbetriebnahme einer dynamischen Prüfgasstrecke

Status:

abgeschlossen 12/2020

Zielsetzung:

Das IFA betreibt seit 2006 eine dynamische Prüfgasstrecke (PGS), an der zum einen die Messverfahren des IFA für Gase und Dämpfe validiert werden und zum anderen Ringversuche für Messstellen angeboten werden. An einer dynamischen PGS können die klimatischen Bedingungen simuliert werden, wie sie an Arbeitsplätzen auftreten.

Mit dem Umzug in ein neues Laborgebäude ergab sich die Möglichkeit, eine größere und leistungsfähigere PGS aufzubauen. Die bisherige PGS war hinsichtlich ihrer Größe und Leistungsfähigkeit nicht mehr zu erweitern bzw. zu verbessern. Insbesondere erweiterte Einstellungsmöglichkeiten für die klimatischen Bedingungen und eine deutlich verbesserte Regelungstechnik sollen die Flexibilität der PGS erhöhen.

Das ist wichtig im Zusammenhang mit der Entwicklung von Messverfahren und der Durchführung von Ringversuchen.

Das Ziel des Projektes war es, eine leistungsfähigere dynamische PGS aufzubauen und in Betrieb zu nehmen. Hinsichtlich der Ringversuche sollte durch eine Verdopplung der möglichen Teilnehmerzahl zur gleichzeitigen Probenahme eine wesentliche Verbesserung erzielt werden.

Aktivitäten/Methoden:

Nach erfolgtem Aufbau sollte die PGS an die Hausversorgung angeschlossen werden. Dies betraf die Gasversorgung, die elektrische Versorgung, die Inbetriebnahme der Thermostatisierung und das Sicherstellen einer vollständigen Absaugung der flüchtigen Substanzen am Ausgang der PGS.

Daraufhin sollte geprüft werden, ob alle geforderten Kombinationen aus Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Durchflussgeschwindigkeit der Luft über den gesamten Verlauf der PGS erreicht und geregelt werden können. Nach erfolgter Funktionsprüfung sollten drei Onlineüberwachungssysteme an die PGS gekoppelt und das System auf Blindwerte geprüft werden. Die Analysensysteme “selected ion flow tube mass spectrometer” (SIFT-MS), ein Online-Gaschromatograph mit Thermodesorber sowie ein herkömmlicher Flammenionisationdetektor waren mit der Prüfgasstrecke zu verbinden. Für sämtliche Geräte musste eine umfassende Funktionsprüfung erfolgen.

Nach der Kopplung der Online-Systeme war zu prüfen, ob das Grundgas den Anforderungen entspricht. Das Grundgas wird aus der vorgereinigten hauseigenen Druckluft mit einer zweistufigen Aufreinigung hergestellt; es muss frei von flüchtigen organischen Verunreinigungen sein.

Abschließend mussten Prüfgase mit flüchtigen Substanzen für unterschiedliche Konzentrationsbereiche hergestellt werden, um sowohl Herstellung und Qualität des Prüfgases als auch die Online-Überwachung zu testen. Außerdem war bei diesen Versuchen die Gleichwertigkeit der Probenentnahmestellen über den gesamten Verlauf der Prüfgasstrecke zu überprüfen.

Ergebnisse:

Zunächst wurde die Prüfgasstrecke aufgebaut und an die entsprechenden Versorgungen angeschlossen und die Absaugung der Abluft wurde installiert.

Die klimatischen Einstellungen wurden bei verschiedenen Varianten aus Durchfluss, Feuchte und Temperatur überprüft. Dabei stellte sich heraus, dass die ursprünglich vorgesehene Kühlung der Anlage zu schwach ausgelegt war. Die Lieferfirma musste daraufhin nachbessern und hat einen zusätzlichen zweistufigen Kühler installiert.

Mit diesem Kühler war die vollumfängliche klimatische Kontrolle über die gesamte Anlage gewährleistet und die Einstellung der unterschiedlichen klimatischen Bedingungen in der Steuersoftware war möglich. Die optimalen Einstellungen in der Steuersoftware wurden experimentell in umfangreichen Versuchen ermittelt.

Nach Festlegung der klimatischen Parameter wurden erste Versuche zur Eignung der PGS mit Prüfgas durchgeführt. Die hauseigene Druckluft wird über eine mehrstufige Reinigungseinheit von Spuren an organischen Restverunreinigungen befreit, Blindwerte können vernachlässigt werden. Die Langzeitstabilität der Dosierung wurde mit einem Lösemittelprüfgas (Standardmischung aus neun Lösemitteln) mittels Online-Gaschromatographie abgesichert. Für die Gleichmäßigkeit der Entnahmestellen für Prüfgase über die gesamte Strecke wurde an sämtlichen Entnahmestellen die Zusammensetzung mittels Online SIFT-Massenspektrometer Proben überprüft, darüber hinaus wurden an jeder Entnahmestelle Proben belegt und "offline" mit der Standardmethode für Lösemittel des IFA untersucht. Die Gleichmäßigkeit erfüllt die Anforderungen von weniger als 2,0 % Streuung zwischen den Entnahmestellen.

Die Eignung wurde im Ringversuch zur Messung von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) abschließend sichergestellt. Die Resultate dieses Ringversuches erfüllten alle Anforderungen.

Stand: