Uncertainty budget and interlaboratory field tests in SO2 and NOx emission measurements

International audienceThis paper compares two techniques to assess uncertainty on emission measurements. The first one, described in ISO 14956, gives an appropriate procedure to establish uncertainty budgets from systematic assessment of factors influencing the result. The second approach consists in the quantification of the fidelity of the method during inter and intra-laboratory field experiments set out according to ISO 5725-2. The comparison has been carried out for two reference methods described in the drafts prepared by CEN/TC264/WG16. For the SO2 manual reference method Uncertainty budgets lead to very realistic overall uncertainty comparable to the repeatability and reproducibility confidence intervals determined in field tests. This agreement is reached thanks to the fact that the major contribution to the uncertainty calculation is the analysis reproducibility, determined during an inter-laboratory exercise. For the NOx automatic method, the comparison shows rather big discrepancies between both approaches and enlightens the conclusion that a rather good reliability can be reached using the uncertainty budget approach only if the following conditions are met: - trained personnel to correctly establish and interpret uncertainty budgets, - sufficient information on the performance characteristics of the method at the studied concentration, - knowledge of the variation range of influent parameters in the field, such as temperature, humidity, voltage, etc

Uncertainty of emission measurements for manual and automatic reference methods. Comparison between uncertainty budget approach and inter-laboratory field test approach

The aim of this presentation is to give a comparison of the GUM approach which gives an overall uncertainty calculated through an uncertainty budget and the field approach which gives repeatability and reproducibility uncertainties. Two examples will be shown from the experiences within CEN TC264 WG16 by means of a manual reference method for SO2 and an automatic reference method for NOX

Interlaboratory tests of emission measurements in France using a testing bench

It is well known that interlaboratory tests are a powerful tool to improve the quality of measurements. However they are difficult and costly to organise in the framework of emission measurements because of several reasons (too small measuring platforms, access to industrial plants...). In order to facilitate these tests, French authorities asked INERIS to built a testing bench, which could simulate industrial gaseous emissions of easily modified composition. The bench was originally designed mainly for having a constant concentration of gaseous pollutants (SO2, NOX, HC1, VOC). Work is in progress for semi-volatile pollutants injection

New good practices for emission measurements and relevance of the SRM with respect to these requirements / practice

The French accreditation body (Cofrac) has recently improved its reference document “LAB REF 22” dedicated to emission measurements by fixing enhanced measurement practices and new requirements to implement SRMs and to determine measurement results. The French regulation is also moving forward with Cofrac to fix new requirements to be in line with this new document

De nouvelles règles de mise en œuvre des contrôles réglementaires et des contrôles QAL2 ou AST

Les performances des systèmes de mesurage automatiques pour l’autosurveillance (AMS) ou des méthodes de référence (SRM), est caractérisée principalement par l’incertitude de mesure que l’on peut associer à un résultat de mesurage. Deux modes d’estimation de l’incertitude de mesure sont aujourd’hui mis en œuvre. Il apparait que la première approche, dite approche GUM, qui se base uniquement sur les caractéristiques métrologiques du système de mesurage conduit à des résultats sous-estimés par rapport à la seconde approche basée sur les résultats d’essais interlaboratoires où le facteur « mise en œuvre de la méthode » apparait comme un contributeur majeur de l’incertitude de mesure. Ainsi par exemple, la norme européenne pour la détermination de la concentration en masse de poussières (EN 13284-1), fait apparaître des incertitudes maximales de 30 % avec l’approche GUM à 10 mg/m03, alors que les essais de terrain auxquels ont participé 4 laboratoires, conduisent à une incertitude élargie de l’ordre de 50 %..

A new test bench for interlaboratory comparisons (ILC). New prospects to demonstrate and improve the performance of test houses

International audienc

Uncertainty attached to the results of a calibrated AMS

International audienceThe calibration of a method by comparison with the reference method is commonly used in metrology. If the reference method is supposed to give the true value of the measurand by convention, the uncertainty attached to the results may be rather high. If the uncertainty sources that influence the resuit are randomly contributing to the overall uncertainty of the method, this drawback can be overcome by carrying out several successive measurements, the uncertainty attached to the average value being equal to that of a simple measurement divided by a factor 1/Vn. However, if the reference method is not described accurately enough and influent parameters not ail identified, its implementation may lead to systematic deviations between laboratories Thus, several manual reference methods prepared by CEN working groups have led to confidence intervais of reproducibility higher than expected : e.g. 20% for the manual method for SO2 (EN 14791) determinations. The following question then arises: is it still relevant to use such methods to calibrate an AMS and to check if its variability is acceptable, according to EN 14181? Directives 2001/80/CEE and 2000/76/CEE fix a maximum uncertainty of 20% at the limit value for AMS measuring SO2 and 30% for particulates... The presentation shows how to calculate the uncertainty attached to the results of a calibrated AMS on the whole measuring range and how the uncertainty of the reference method affects the quality of the QAL2 and consequently what is the maximum acceptable uncertainty for the SRM.L'étalonnage d'une méthode par comparaison avec la méthode de référence est souvent employé en métrologie. Si la méthode de référence est censée donner la valeur vraie du mesurande par convention, l'incertitude attachée aux résultats peut être plutôt élevée. Cet inconvénient peut être surmonté aisément en effectuant plusieurs mesurages successifs dans le cas où les sources d'incertitude influençant le résultat du mesurage contribuent aléatoirement à l'incertitude globale de la méthode. L'incertitude attachée à la valeur moyenne sera ainsi égale à celle d'une mesure simple divisée par un facteur 1/Vn; Cependant, si la méthode de référence n'est pas suffisamment bien définie ou les facteurs d'influence mal connus, la mise en oeuvre de la méthode peut mener à des écarts systématiques de mesurage entre laboratoires. Ainsi les essais de validation de plusieurs méthodes de référence manuelles par les groupes de travail du CEN ont conduit à des incertitudes de reproductibilité plus élevées qu'escomptées : 20% pour la méthode manuelle pour la détermination du SO2 (en 14791). La question suivante se pose alors : l'usage de telles méthodes pour étalonner les AMS et vérifier si leur variabilité est acceptable selon les exigences de l'EN 14181, est-il pertinent? Les directives 2001/80/CEE et 2000/76/CEE fixent une incertitude maximum de 20% et 30% à la valeur limite pour la mesure par un AMS du SO2 et des poussières respectivement... La présentation montre comment calculer l'incertitude attachée aux résultats d'un AMS étalonné sur la gamme de mesure et comment l'incertitude de la méthode de référence affecte la qualité du QAL2 et par voie de conséquence quelle pourrait être la limite acceptable d'incertitude pour la SRM

Evaluation d'analyseurs multigaz portables à l'émission de dispositifs de combustion

National audienceIn 1995, the National Institute for Industrial Environment and Hazards (INERIS) was commissionned by the Working Group Air Pollution to assess five multigas portable analyzers, using electrochemical cells. Laboratory tests showed different levels of uncertainty due to repeatability errors and a lack of linearity. The apparatus were tested on site at a waste management incinerator and a coal fired plant. The results confirmed a lack of trueness due to cross interference sensitivity. These analyzers have insufficient performance characteristics to be used to accurate measurements of pollutants, but they are very useful measuring devices for adjusting combustion parameters in boiler rooms. At a low cost, boiler operators can easily measure gas temperatures, CO, SO2, O2 and NOx concentrations, underpressure in furnaces, Baccarach index and evaluate the losses in the stackEn 1995, l'Institut National de l'Environnement industriel et des RISques (INERIS) a été chargé par le groupe de travail Pollution de l'Air de l'EXERA d'évaluer cinq analyseurs portables multigaz, utilisant le principe des cellules électrochimiques. Les essais de laboratoires ont montré des niveaux d'incertitudes variables dus aux erreurs de répétabilité et aux défauts de linéarité. Les appareils ont été testés sur site dans un incinérateur d'ordures ménagères et dans une chaufferie charbon. Les résultats confirment un défaut de justesse provenant des effets croisés des gaz interférents. Ces analyseurs ont des caractéristiques métrologiques insuffisantes pour mesurer des polluants de façon précise, mais ils sont très utiles pour régler les paramètres de combustion dans les chaufferies. Pour un coût modeste, les exploitants peuvent aisément mesurer les températures de gaz, les concentrations en CO, SO2, O2 et NOx, la dépression du foyer, l'indice Baccharach et évaluer les pertes par les fumée

Robustness of the QAL2 calibration (EN14181). Uncertainty on the results given by a calibrated AMS

International audienceThe European Directives on waste incineration (2000/76/CE) and on large combustion plants (2001/80/CE) require to refer to international and national standards for emission monitoring and they specify requirements for the performance characteristics and the total uncertainty attached to the results provided by the automated monitoring systems (AMS) used for continuous monitoring. CEN TC 264 worked out in 2004 the EN 14181 standard which defines the various stages of quality assurance to be implemented to guarantee the reliability of the continuous emission monitoring. It applies to incineration and combustion plants but its use could be extended to other industrial plants after the publication of the future integrated European Directive which will replace the 7 already existing European directives. The EN 14181 standard specifies three levels of quality assurance (indicated by initials QAL) and an annual test of monitoring: (annual monitoring test indicated by initials AST)