МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

ГОСТ

ISO 16110-2-2016

ГЕНЕРАТОРЫ ВОДОРОДНЫЕ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ

ТОПЛИВА

Часть 2

Методы измерения рабочих характеристик

(ISO 16110-2:2010, ЮТ)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2017

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «КВТ» (ООО «КВТ») и Некоммерческим партнерством «Национальная ассоциация водородной энергетики» (НП «НАВЭ»), на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 5 стандарта

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 029 «Водородные технологии»

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 25 октября 2016 г. № 92-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по MK (ИСО 3166) 004—97	Код страны по МК(ИСО 3166) 004—97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Азербайджан	AZ	Азстандарт
Армения	AM	Минэкономики Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Грузия	GE	Грузстандарт
Казахстан	KZ	Госстандарт Республики Казахстан
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Молдова	MD	Молдова-Стандарт
Россия	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт
Украина	UA	Минэкономразвития Украины

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 марта 2017 г. № 204-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 16110-2-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2017 г.

5    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IS016110-2:2010 «Генераторы водородные на основе технологий переработки топлива. Часть 2. Методы измерения рабочих характеристик» («Hydrogen generators using fuel processing technologies — Part 2: Test methods for performance», IDT).

Международный стандарт разработан техническим комитетом по стандартизации ISO/TC 197 Международной организации по стандартизации (ISO).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты» (по состоянию на 1 января текущего года), а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2017

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ ISO 16110-2-2016

b)    температура;

c)    водородный показатель pH;

d)    химическая потребность в кислороде (COD) или, если необходимо, биохимическая потребность в кислороде (BOD).

5.3.5.2    Водородный показатель pH

Величину pH следует измерять в соответствии с требованиями ISO 10523.

5.3.5.3    Химическая потребность в кислороде (COD)

Химическую потребность в кислороде следует измерять в соответствии с требованиями ISO 6060.

5.3.5.4    Биохимическая потребность в кислороде (BOD)

Биохимическую потребность в кислороде следует измерять в соответствии с требованиями ISO 10707.

5.3.6 Уровень акустического шума

Уровень акустического шума, создаваемого водородным генератором, следует измерять с помощью измерительного оборудования в соответствии с требованиями IEC 61672-1. Испытание следует выполнять в соответствии с ISO 3744, при этом следует регистрировать следующие параметры:

a)    измерительная поверхность (на расстоянии от корпуса водородного генератора);

b)    число точек измерения;

c)    уровень фонового шума, измеряемый для водородного генератора в холодном состоянии.

5.4    Условия окружающей среды

Для окружающей среды необходимо определить характеристики влажности, силы ветра, давления и температуры.

Характеристики влажности окружающей среды следует измерять в соответствии с ISO 4677-1 и ISO 4677-2.

Характеристики силы ветра следует измерять в соответствии с ISO 16622.

6 Планирование испытаний

6.1    Общие сведения

Необходимо подготовить подробный план испытаний, включающий следующие разделы:

a)    испытательные режимы работы в соответствии с 6.2;

b)    процедуры измерений, периодичность и продолжительность испытаний в соответствии с 6.3;

c)    анализ неопределенности в соответствии с 6.4.

6.2    Режимы испытаний

Водородный генератор необходимо испытывать на режимах работы, перечисленных ниже и показанных на рисунке 2:

a)    запуск из холодного состояния до минимальной номинальной производительности генератора;

b)    установившийся режим работы при минимальной номинальной производительности генератора;

c)    повышение производительности генератора от минимального до максимального номинального уровня;

d)    установившийся режим работы при максимальной номинальной производительности водорода;

e)    понижение производительности водорода от максимального до минимального номинального уровня;

f)    отключение и переход в холодное состояние;

д) режим ожидания.

Примечание — Вышеперечисленные режимы работы водородного генератора не исключают необходимости документирования дополнительных состояний процессов с использованием методов, указанных в настоящем стандарте, а также не ограничивают добавление дополнительных результатов испытаний в отчеты.

7

X — время; У — входная энергия; Z — производительность водорода; 1 — холодное состояние; 2 — режим ожидания (необязательно); 3 — рабочий режим (начало производства водорода); 4 — максимальная номинальная производительность водорода; 1-3 — холодное состояние (рабочий режим); 2-3 — режим ожидания (рабочий режим); 3-4 — повышение производительности водорода от минимального до максимального номинального уровня; 4-3 — понижение производительности водорода от максимального до минимального уровня

Рисунок 2 — Режимы работы водородного генератора

Для испытания установившегося режима работы необходимо использовать критерии таблицы 1, в которой определены допустимые отклонения каждого параметра в процессе испытаний. При испытании переходных режимов значения параметров, которые напрямую не учитываются, должны соответствовать значениям из таблицы 1.

Таблица 1 — Максимально допустимые отклонения условий испытаний во время установившегося режима

Наименование параметра Среднее значение отклонения в течение часа Подводимая мощность, кВт ±2% Атмосферное давление в месте испытания, кПа ± 0,5 % Теплотворная способность, кДж/моль ±2% Давление газообразного топлива при подаче в систему, кПа ± 1 % Давление газообразного водорода на выходе генератора, кПа ± 1 % Расход топлива и выходной поток водорода, м3/с ±2%

Уровни загрязнения генерируемого водорода не должны превышать значений, указанных изготовителем, при повышении и понижении производительности во время переходных процессов.

6.3 Проведение измерений, периодичность и продолжительность испытаний

Измерения во время каждого этапа испытаний следует выполнять в соответствии с требованиями, приведенными в таблице 2.

Примечание — При отсутствии одного или нескольких режимов работы водородного генератора проведение соответствующих измерений не требуется, поэтому результаты таких измерений отсутствуют в отчете об испытаниях. Для соответствующих случаев можно выбрать другие установившиеся значения производительности в диапазоне между минимальной и максимальной номинальной производительностью водорода.

8

Таблица 2 — Объекты испытаний и состояние системы

Порядковый номер Объект испытания Установившееся состояние Режим ожи дания Запуск и отключение Повышение и понижение производительности Максимальная номинальная производительность водорода Минимальная номинальная производительность водорода Параметры работы 1 Электрическая мощность (см. 5.2.1) X X X X 2 Характеристики текучей подводимой газовой среды (см. 5.2. 2) X X X X X 3 Характеристики текучей отводимой газовой среды (см. 5.2.2) X X X X X 4 Характеристики непрерывной выработки (см. 5.2.3) X X X X Экологические аспекты 1 Выброс твердых частиц (см. 5.3.1) X X X 2 Выбросы оксидов серы и оксидов азота (см. 5.3.2) X X X 3 Выбросы оксида и диоксида углерода (см. 5.3.3) X X X 4 Суммарный выброс углеводородов (см. 5.3.4) X X X 5 Качество отводимой воды (см. 5.3.5) X X X 6 Уровень акустического шума (см. 5.3.6) X X X X X

Продолжительность и периодичность измерений в ходе испытаний должна определяться с учетом типа водородного генератора. Набор измерений и их число зависит от требований, предъявляемых к колебанию измеряемых величин, стабильности средних значений и анализу неопределенности в соответствии с 6.4. Периодичность измерений необходимо выбирать с учетом ожидаемой продолжительности переходных процессов, указанных в настоящем стандарте. Результаты испытаний следует анализировать с целью определения абсолютной и относительной неопределенностей.

Интервал между отдельными измерениями не должен быть меньше 10 мин. Периодичность дискретных измерений необходимо учесть при анализе неопределенности в соответствии с 6.4.

Для непрерывного текущего контроля показаний требуется как минимум 1 ч установившегося режима работы.

Примечание — При обработке результатов испытаний может быть применен расчет на основе усредненных значений измеренных параметров, полученных во время одиночного испытания.

6.4 Анализ неопределенности измерений

6.4.1 Общие сведения

Анализ неопределенности измерений необходимо выполнять для всех испытаний. Результаты испытаний должны анализироваться с целью определения абсолютной и относительной неопределенности.

Примечание — Рекомендации по выполнению анализа неопределенности измерений представлены в приложении В.

9

6.4.2 Неопределенность измерений с использованием приборов

Неопределенность производимых измерений устанавливается до начала испытаний, на основании сопроводительной документации средств измерения. Неопределенность должна выражаться значением со знаками «+» или «—» и соответствующей единицей измерения. Для значений (например, скорости потока), получаемых на основе измерения нескольких физических величин, необходимо учесть суммарную неопределенность измерения всех применяемых приборов.

7 Методика испытания

7.1    Безопасная эксплуатация генератора и испытательного оборудования

Во время выполнения испытаний необходимо соблюдать инструкции по эксплуатации, предоставленные изготовителем водородного генератора.

Примечание — Необходимо учитывать все риски, связанные с использованием газовых сред и испытательного оборудования. Указания по технике безопасности содержатся в соответствующих инструкциях по эксплуатации, а также в паспортах безопасности (MSDS) газов и материалов системы.

7.2    Реализация плана испытаний

7.2.1    Эксплуатационные данные

План испытаний, указанный в разделе 6, следует выполнять по графику.

Необходимо, чтобы итоговый отчет об испытании содержал сведения как минимум о следующих характеристиках:

a)    время пуска;

b)    режим минимальной производительность водорода, в том числе:

1)    производительность,

2)    величина и периодичность колебаний давления и температуры водорода,

3)    величина и периодичность изменения потока водорода,

4)    величина и периодичность изменения чистоты водорода (в случае несоответствия требованиям, предъявляемым к чистоте);

c)    скорость повышения производительности водорода от минимального до максимального значения, в том числе следующие данные:

1)    производительность

2)    и периодичность изменения потока водорода,

3)    и периодичность колебаний давления и температуры водорода,

4)    и периодичность изменения чистоты водорода (в случае несоответствия требованиям, предъявляемым к чистоте);

d)    максимальная номинальная производительность водорода, в том числе следующие данные:

1)    производительность

2)    и периодичность колебаний давления и температуры водорода,

3)    и периодичность изменения потока водорода,

4)    и периодичность изменения чистоты водорода (в случае несоответствия требованиям, предъявляемым к чистоте);

e)    скорость понижения производительности водорода от максимального до минимального значения, в том числе следующие данные:

1)    производительность

2)    и периодичность изменения потока водорода,

3)    и периодичность колебаний давления и температуры водорода,

4)    и периодичность изменения чистоты водорода (в случае несоответствия требованиям, предъявляемым к чистоте);

1) период выключения.

7.2.2    План сбора данных

При определении неопределенности измерений в соответствии с В.2 необходимо учитывать характеристики системы сбора данных (например, продолжительность и периодичность измерений). Перед началом испытаний необходимо подготовить аппаратуру для регистрации данных, которая может обеспечить соответствующую периодичность и скорости измерений.

10

ГОСТ ISO 16110-2-2016

8 Расчеты

8.1 Подводимая электрическая мощность

После измерения напряжения, тока и коэффициента мощности вычисляют подводимую электрическую мощность Р_т по следующим формулам:

a)    трехфазная система

^n=>/3-V4i-bin.    (1)

где P_in — подводимая электрическая мощность, Вт,

V_m — напряжение подводимой электрической мощности (между фазами), В,

7_in — ток подводимой электрической мощности, А,

X_in — коэффициент подводимой электрической мощности;

b)    однофазная система

^n=W4i.    (2)

где P_in — подводимая электрическая мощность, Вт,

V_m — напряжение (между фазой и нейтралью), В,

7_in — ток подводимой электрической мощности, А,

X_in — коэффициент подводимой электрической мощности;

с) постоянный ток

Pin = Vin-4v    (3)

где P_in — подводимая электрическая мощность, Вт,

V_m — напряжение подводимой электрической мощности, В,

7_in — ток подводимой электрической мощности, А.

8.2 Расчет скоростей потоков

Скорости входных потоков топлива, возвратного газа и пара, а также скорость выходного потока водорода, необходимо вычислять с помощью нижеследующих формул.

8.2.1    Газообразное топливо

9mf ⁼ ^vfO ' PfO-    (⁴)

где g_mf — весовая скорость газообразного топлива, кг/с;

<7_Vfo — объемная скорость при нормальных условиях, вычисленная по формуле (5), м³/с; р_го — плотность газообразного топлива при нормальных условиях, кг/м³;

^mfo = <7_Vf ’ т ’ (Р/Ро)-    (⁵)

где g_vf — объемная скорость топлива при температуре f_f и давлении p_f, м³/с; t₀ — нормальная температура (288,15 К);

f_f — температура газообразного топлива при условиях испытаний, К; p_f — давление газообразного топлива при условиях испытаний, кПа; р₀ — нормальное давление (101,325 кПа).

8.2.2    Жидкое топливо

9ml ⁼ ^vIO ' Pl0’    (⁶)

где р_т| — расход жидкого топлива по массе, кг/с;

gr_V|₀ — объемный расход топлива при нормальных условиях, м³/с; р_ю — плотность жидкого топлива при нормальных условиях, кг/м³.

8.2.3    Возвратный, остаточный газа

9mrh ⁼ 9_vf0 ^Ph0’

где g_mrh — скорость подачи водорода в возвратном газе по массе, кг/с;

p_vf0 — объемный расход газа при нормальных условиях, вычисленный по формуле 8, м³/с;

Pho — плотность водорода при нормальных условиях, кг/м³.

11

^vrhO " ^vrO ' ^xrh-

где qr_ur0 — объемный расход возвратного газа при нормальных условиях, вычисленный по формуле (9), м³/с;

x_rh — молярная концентрация водорода в возвратном газе.

QvrO = <7_Vr ' (*<Л) ' (Р/Ро)-    (9)

где qr_vr — объемный расход газа при температуре t_r и давлении р_г, м³/с; t₀ — нормальная температура (288,15 К); t_r — температура газа при условиях испытаний, К; р_г — давление газа при условиях испытаний, кПа; р₀ — нормальное давление (101,325 кПа).

8.2.4 Подача пара

Pms = PvsO ' PsO-    00)

где qr_ms — расход пара по массе, кг/с;

q_ygo — объемный расход пара при нормальных условиях, вычисленный по формуле (11), м³/с; p_s0 — плотность пара при нормальных условиях, г/м³.

<7vs0 = %s ' W ' (Р/Ро)-    01)

где q_ys — объемный расход пара при температуре t_s и давлении ps, м³/с; t₀ — нормальная температура (288,15 К); t_s — температура пара при условиях испытаний, К; p_s — давление пара при условиях испытаний, кПа; р₀ — нормальное давление (101,325 кПа).

8.2.5 Определение производительности генератора водорода

Скорость генерации водорода в водородсодержащем газе g_mh, кг/с, вычисляют по формуле

^mh ^- ^vhO PhO’    0 2)

где g_vh0 — объемная скорость генерации водорода в водородсодержащем газе при нормальных условиях, вычисленная по формуле (13), м³/с; p_h0 — плотность водорода при нормальных условиях, кг/м³.

9vh0 ⁼ ^vhrO '^xh-    (I³)

где g_vhr0 — объемная скорость выделения водородсодержащего газа при нормальных условиях, вычисленная по формуле (14), м³/с; x_h — молярная концентрация водорода в водородсодержащем газе.

^vhro ⁼ <7vhr ’ W ' (Ph/Po);    0    ⁴)

где g_vhr — объемная скорость выделения водородсодержащего газа при температуре f_h и давлении p_h,

м³/с;

t₀ — нормальная температура (288,15 К);

/_h — температура водородсодержащего газа при условиях испытаний, К; p_h — давление водородсодержащего газа при условиях испытаний, кПа; р₀ — нормальное давление (101,325 кПа).

8.3 Расчет энергии топлива, пара и водорода

8.3.1 Общие сведения

Энергию на входе и выходе генератора необходимо вычислять с помощью приведенных ниже формул.

В уравнениях вместо теплотворной способности, вычисленной на основе состава текучей среды, можно использовать теплотворную способность, определенную с помощью калориметрических методов в соответствии с 5.2.2.3.

9 Протоколы испытаний

9.1    Общие сведения

В протоколах испытаний должна быть предоставлена полная, точная и объективная информация, подтверждающая, что все цели испытаний достигнуты. Существуют три типа протоколов (отчетов): сводный — в соответствии с 9.2, подробный в соответствии с 9.3 и полный — в соответствии с 9.4. Отчеты каждого типа должны содержать одинаковую титульную страницу и оглавление.

Титульная страница должна предоставлять следующую информацию:

a)    регистрационный номер (необязательно);

b)    тип протокола (итоговый, подробный или полный);

c)    авторы протокола;

d)    наименование организации, проведшей испытания;

e)    дата составления;

f)    место проведения испытания;

д)    наименование испытаний;

h)    дата проведения испытания;

i)    идентификационный номер установки и наименование производителя водородного генератора;

j)    тип топлива, используемого для проведения испытаний, со ссылкой на справочную таблицу газов (см. приложение Е);

k)    методики испытаний, соответствующие настоящему стандарту.

9.2    Сводный протокол

Сводный (короткий) протокол должен содержать информацию, указанную на паспортной табличке испытуемого водородного генератора. Служебная информация не указывается в сводном отчете. Сводный отчет должен содержать следующую информацию:

a)    цели испытания;

b)    описание испытания, оборудования и измерительных приборов;

c)    общие сведения об испытании:

-характеристики входных потоков системы при максимальной и минимальной производительности водорода (с указанием допусков);

-    характеристики выходных потоков системы при максимальной и минимальной производительности водорода (с указанием допусков);

-    скорость изменения производительности системы (указывается при различии скоростей увеличения и уменьшения производительности);

-    среднее давление при максимальной и минимальной производительности водорода;

d)    достоверность и неопределенность каждого результата испытания;

е)    выводы.

9.3    Подробный протокол

Подробный протокол (отчет) должен содержать следующую информацию, дополняющую сведения из сводного отчета:

a)    результаты всех испытаний;

b)    сведения о типе и рабочей конфигурации водородного генератора вместе с технологической схемой, демонстрирующей границы испытуемой системы;

c)    описание схем, местоположения и условий эксплуатации оборудования и измерительных приборов;

d)    ссылки на метод расчета;

e)    табличное и графическое представление результатов;

f)    обсуждение испытаний и их результатов (например, комментарии и результаты наблюдений);

д) описание методов испытаний, отличающихся от указанных в настоящем стандарте.

ГОСТ ISO 16110-2-2016

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................1

3    Термины, определения и обозначения...................................................2

3.1    Термины и определения ...........................................................2

3.2    Условные обозначения.............................................................3

4    Условия испытаний...................................................................3

5    Методика измерений..................................................................4

5.1    Общие сведения .................................................................4

5.2    Рабочие параметры...............................................................5

5.3    Экологические аспекты............................................................6

5.4    Условия окружающей среды........................................................7

6    Планирование испытаний..............................................................7

6.1    Общие сведения..................................................................7

6.2    Режимы испытаний................................................................7

6.3    Проведение измерений, периодичность и продолжительность испытаний...................8

6.4    Анализ неопределенности    измерений................................................9

7    Методика испытания.................................................................10

7.1    Безопасная эксплуатация генератора и испытательного оборудования....................10

7.2    Реализация плана испытаний......................................................10

8    Расчеты............................................................................11

8.1    Подводимая электрическая мощность...............................................11

8.2    Расчет скоростей потоков.........................................................11

8.3    Расчет энергии топлива, пара и водорода............................................12

8.4    Расчет коэффициента полезного действия...........................................15

9    Протоколы испытаний................................................................16

9.1    Общие сведения ................................................................16

9.2    Сводный протокол...............................................................16

9.3    Подробный протокол.............................................................16

9.4    Полный протокол................................................................17

Приложение А (обязательное) Условные обозначения и сокращения...........................18

Приложение В (справочное)    Рекомендации по анализу неопределенности......................21

Приложение С (обязательное) Расчет теплотворной способности топлива......................23

Приложение D (справочное) Определение коэффициента полезного действия водородного

генератора .............................................................27

Приложение Е (справочное) Эталонный газ ...............................................28

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

межгосударственным стандартам.........................................31

Библиография........................................................................32

ГОСТ ISO 16110-2-2016

9.4 Полный протокол

Полный протокол (отчет) должен содержать копии таблиц исходных данных, дополняющих сведения из подробного отчета. Таблицы исходных данных должны содержать следующую информацию, дополняющую результаты измерений:

a)    дату и время испытания;

b)    номер модели и измерительная точность приборов, используемых для проведения испытаний;

c)    условия испытательной среды;

d)    имена и должности лиц проводивших, испытания;

e)    полный и подробный анализ неопределенности в соответствии с 6.4;

f)    результаты анализа топлива.

17

Введение

Международная организация по стандартизации (ИСО) является всемирной федерацией комитетов по национальным стандартам (комитеты — члены ИСО). Подготовка международных стандартов выполняется техническими комитетами ИСО. Каждый комитет-член отвечает за область, которая ему поручена. Правительственные и неправительственные, международные организации при взаимодействии с ИСО также принимают участие в данной работе. ИСО тесно сотрудничает с Международной электротехнической комиссией (МЭК) по всем вопросам стандартизации в электротехнике.

Международный стандарт ИСО 16110-2:2010 разработан Техническим комитетом «Водородные технологии» Международной организации по стандартизации ИСО/ТК197. Он состоит из следующих частей под общим названием: Водородные генераторы на основе технологий переработки топлива:

-    часть 1. Безопасность;

-    часть 2. Методы измерения рабочих характеристик.

Настоящий стандарт содержит описание методов измерения и документирования характеристик стационарных водородных генераторов для бытовых, коммерческих и промышленных целей.

IV

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГЕНЕРАТОРЫ ВОДОРОДНЫЕ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТОПЛИВА

Часть 2

Методы измерения рабочих характеристик

Hydrogen generators using fuel processing technologies. Part 2. Test methods for performance

Дата введения —2017—09—01

1    Область применения

Настоящий стандарт определяет технические требования к методам измерения рабочих характеристик водородных генераторов производительностью менее 400 м³/ч при 0 °С и 101,325 кПа (далее — водородные генераторы), преобразующих топливо в вод о род содержащий газ, состав и свойства которого пригодны для устройств, использующих водород в энергоустановках, системах компримирования, хранения и транспортирования водорода.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на международные стандарты. Для недатированных ссылок используется последнее издание документа (включая все изменения и поправки).

ISO 3744, Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Engineering methods for an essentially free field over a reflecting plane (Акустика. Определение уровней звуковой мощности и уровней звуковой энергии источников шума с использованием звукового давления. Технические методы в условиях свободного звукового поля над отражающей поверхностью)

ISO 4677 (all parts), Atmospheres for conditioning and testing — Determination of relative humidity (Газовые среды для предварительной подготовки и проведения испытаний. Определение относительной влажности)

ISO 5167 (all parts), Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full (Измерение потока текучей среды с помощью устройств для измерения перепада давления, помещенных в заполненные трубопроводы круглого сечения)

ISO 6060, VMater quality — Determination of the chemical oxygen demand (Качество воды. Определение химической потребности в кислороде)

ISO 6326 (all parts), Natural gas — Determination of sulfur compounds (Газ природный. Определение содержания сернистых соединений)

ISO 6974 (all parts), Natural gas — Determination of composition with defined uncertainty by gas chromatography (Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии и погрешности метода)

ISO 6975, Natural gas — Extended analysis — Gas-chromatographic method (Газ природный. Расширенный анализ. Метод газовой хроматографии)

ISO 7934, Stationary source emissions; determination of the mass concentration of sulfur dioxide; hydrogen peroxide/barium perchlorate/thorin method (Отходы газообразные промышленные. Определе-

Издание официальное

ние весовой концентрации диоксида серы. Метод с применением перекиси водорода, перхлората бария или торина)

ISO 9096, Stationary source emissions — Manual determination of mass concentration of particulate matter (Выбросы стационарных источников. Определение ручным методом массовой концентрации твердых частиц)

ISO 10101 (all parts), Natural gas — Determination of water by the Karl Fischer method (Газ природный. Определение содержания воды методом Карла-Фишера)

ISO 10523, Water quality — Determination of pH (Качество воды. Определение pH)

ISO 10707, Water quality — Evaluation in an aqueous medium of the «ultimate» aerobic biodegradability of organic compounds — Method by analysis of biochemical oxygen demand (closed bottle test) (Качество воды. Оценка способности органических соединений к «конечному» аэробному биологическому разложению в водной среде. Метод анализа биохимической потребности в кислороде (испытание в закрытой склянке))

ISO 11042 (all parts), Gas turbines — Exhaust gas emission (Установки газотурбинные. Выбросы отработавших газов)

ISO 11541, Natural gas — Determination of water content at high pressure (Газ природный. Определение содержания воды при высоком давлении)

ISO 11564, Stationary source emissions — Determination of the mass concentration of nitrogen oxides — Naphthylethylenediamine photometric method (Источники выбросов стационарные. Определение массовой концентрации окислов азота. Фотометрический метод с применением нафтилэтиленди-амина)

ISO 14687-1, Hydrogen fuel — Product specification — Part 1: All applications except proton exchange membrane (PEM) fuel cell for road vehicles (Топливо водородное. Технические условия на продукт. Часть 1. Все случаи применения, кроме топливных элементов с протоннообменной мембраной для дорожных транспортных средств)

ISO 14687-2, Hydrogen fuel — Product specification — Part 2: Proton exchange membrane (PEM) fuel cell applications for road vehicles (Топливо водородное. Технические условия на продукт. Часть 2. Топливные элементы с протоннообменной мембраной для дорожных транспортных средств)

ISO 16622, Meteorology — Sonic anemometers/thermometers —Acceptance test methods for mean wind measurements (Метеорология. Акустические анемометры и термометры. Методы приемочных испытаний для результатов измерений средних характеристик ветров)

IEC 61010-1, Safety requirements for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use — Part 1: General requirements. Interpretation sheet 1 (Требования к безопасности электрооборудования для проведения измерений, управления и лабораторного использования. Часть 1. Общие требования. Интерпретационный лист 1)

IEC 61672-1, Electroacoustics — Sound level meters — Part 1: Specifications (Электроакустика. Измерители уровня звука. Часть 1. Технические требования)

3 Термины, определения и обозначения

3.1    Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1    уровень акустического шума (audible noise level): Уровень звукового давления, измеренный на определенном расстоянии от водородного генератора.

Примечание — Уровень акустического шума выражается в децибелах (дБА) и измеряется в соответствии с настоящим стандартом.

3.1.2    уровень фонового шума (background noise level): Уровень звукового давления шума окружающей среды в точке измерения мощности.

3.1.3    холодное состояние (cold state): Состояние водородного генератора при температуре окружающей среды и отсутствии значительной подачи топлива или подводимой мощности.

3.1.4    отводимая вода (discharge water): Вода, сливаемая из полостей водородного генератора.

ГОСТ ISO 16110-2-2016

Примечание — Отводимая вода не является частью системы рекуперации тепла, поскольку образована сточными водами и технологическим конденсатом (см. рисунок 1).

3.1.5    водородный генератор (hydro gen generator): Система, преобразующая топливо в водородсодержащий газ.

Примечание — Водородный генератор может содержать следующие подсистемы, связанные с переработкой топлива, контролем рабочей среды, температурным контролем и др. (см. ISO 16110-1).

3.1.6    точка присоединения (interface point): Контрольная точка водородного генератора, через которую осуществляется впуск или выпуск веществ и/или энергии.

3.1.7    возвратный газ, остаточный газ (return gas, tail gas): Водородсодержащий газ, который возвращается в водородный генератор и используется в качестве топлива, если в водородном генераторе используется энергия части генерируемого им водорода.

Примечание — Возвратный газ обычно содержит водород, диоксид углерода, водяной пар и углеводороды.

3.1.8    режим ожидания (standby state): Состояние, при котором водородный генератор обладает рабочей температурой и может быстро переключиться в рабочий режим генерирования водорода (см. рисунок 2, элемент 2).

3.1.9    время пуска (start-uptime): Интервал времени между моментом холодного запуска и подачей газообразного водорода с номинальным давлением (см. рисунок 2, элемент 1-3).

3.1.10    сбрасываемое тепло (waste heat): Тепловая энергия, выделенная без последующей рекуперации.

3.2 Условные обозначения

Условные обозначения и их описания даны в приложении А.

4 Условия испытаний

Число подсистем в водородных генераторах определяется особенностями процессов преобразования энергии, связанными с областью применения генератора. Для оценки параметров водородного генератора можно предложить общую схему, показанную на рисунке 1, а также определить границы системы.

Для определения условий испытаний водородных генераторов необходимо учесть следующие условия:

-    все подсистемы рекуперации энергии должны находиться в границах системы;

-    расчет теплотворной способности подаваемого топлива (например, природного газа, пропана и т. д.) должен учитывать состояние подаваемого топлива на границе водородного генератора;

-    расчет теплотворной способности водородсодержащего газа должен учитывать состояние газового потока на границе водородного генератора;

-    механические системы, необходимые для работы водородного генератора (например, вентиляторы, микротурбины, расширители или компрессоры), должны учитываться в процессе испытаний, прямое измерение характеристик таких механических систем в пределах области испытаний не требуется (их воздействие необходимо учитывать при работе водородных генераторов), если механическая мощность и энергия (например, связанные с валом) пересекают границу испытуемой системы, требуются дополнительные измерения и вычисления.

Примечание — В настоящем стандарте не учитывается подводимая или отдаваемая механическая энергия или мощность (например, вала).

3

1    Граница водородного генератора, охватывающая подсистемы и интерфейс, определяется концептуально или функционально

2    Входы.    3 Выходы.

2.1    Водяной пар (в случае подачи извне).    3.1    Сточные воды.

2.2    Вода.    3.2    Выхлопной газ.

2.3    Химикаты.    3.3    Вентиляционные воздуховоды.

2.4    Воздух/окислитель.    3.4 Рекуперация тепла.

2.5    Топливо.    3.5 Технологический конденсат.

2.6    Продувочный газ.    3.6    Твердые отходы.

2.7    Хладагент.    3.7    Водород.

2.8    Технологический газ.    3.8    Хладагент.

2.9    Ввод электрической энергии.    3.9 Вытяжная вентиляция.

2.10    Атмосферный воздух.    3.10 Шум.

3.11 Сбрасываемое тепло.

4 Подсистемы (конфигурации зависят от типа топлива, топливного элемента или системы).

4.1    Обработка воды и генерация пара.

4.2    Система обработки воздуха/окислителя.

4.3    Сжатие и обработка исходных реагентов.

4.4    Система переработки топлива.

4.5    Очистка водорода (необязательный элемент).

4.6    Измерение расхода и анализ водорода.

4.7    Технологические подсистемы (хладагент, продувочный газ, электропитание и т. д.).

4.8    Вентиляционная система.

» точки присоединения на исследуемой границе для расчетных данных.

Примечание — Подача топлива осуществляется с учетом остаточного газа.

Рисунок 1 — Схема типового водородного генератора

5 Методика измерений

5.1 Общие сведения

Измерительная аппаратура и методы измерений должны соответствовать международным стандартам. Неопределенность измерений выбранной аппаратуры и методов должна согласовываться с

ГОСТ ISO 16110-2-2016

процедурой анализа неопределенности, указанной в 6.4. В отдельных случаях необходимо использовать внешнее оборудование с соответствующими техническими характеристиками.

5.2 Рабочие параметры

5.2.1    Электрическая мощность

Электрическую мощность, подводимую к водородному генератору, (напряжение, ток и др.), необходимо измерять в соответствии с требованиями IEC 61010-1.

5.2.2    Характеристики текучей среды на входе и выходе

5.2.2.1    Общие сведения

Состав, теплотворная способность (только для топлива), температура, давление и скорость потока текучих сред на входе и выходе генератора должны определяться в соответствии с 5.22.2 — 5.2.2.6.

Если отклонение любого измеренного значения превышает ± 2 %, необходимо измерить амплитуду и частоту отклонения с последующим занесением измеренных данных в отчет о результатах испытаний.

5.2.2.2    Состав текучих сред

Необходимо определять и измерять компонентный состав каждой текучей среды на входе и выходе. Методика измерения должна применяться с учетом химического состава исследуемой текучей среды. Если состав и параметры текучих сред не существенно влияют на определение параметров работоспособности генератора, прямое измерение состава текучих сред может не соответствовать требованиям настоящего стандарта.

Если в качестве окислителя используется атмосферный воздух, достаточно измерить степень его влажности.

Состав природного газа следует измерять с помощью методов, которые описаны в ISO 6974 и ISO 6975.

Состав соединений серы (в том числе ароматических веществ) в природном газе следует измерять с помощью методов, которые описаны в ISO 6326.

Концентрацию паров воды в природном газе следует измерять с помощью методов, которые описаны в ISO 10101 и ISO 11541.

Концентрацию водорода следует определять по ISO 14687-1 или ISO 14687-2 с учетом особенностей их применения.

Состав других текучих сред следует определять в соответствии с требованиями соответствующих национальных и международных стандартов.

5.2.2.3    Теплотворная способность

Теплотворную способность текучих сред на входе и выходе следует измерять только для горючих веществ. Теплотворную способность необходимо рассчитывать с помощью калориметрических методов или на основе состава смеси в соответствии с разделом 8. Необходимо оценить точность и границы применимости методики определения состава, а также ее влияние на анализ неопределенностей в соответствии с 6.4. Предварительно проанализированный топливный газ можно заменить на тарированную газовую пробу при условии, что неопределенность анализируемого газа согласуется с погрешностью, необходимой для анализа неопределенностей в соответствии с 6.4.

Обычно для всех расчетов, определенных настоящим стандартом, используется низшая теплотворная способность (НТО). Если вместо НТО необходимо использовать высшую теплотворную способность (ВТС), то к результатам, полученным на основании высшей теплотворной способности, добавляется аббревиатура «ВТС». Например, для расчета теплотворной способности газообразного топлива — по формуле (15), энергии газообразного топлива — по формуле (16), подводимой энергии газообразного топлива — по формуле (15) и КПД согласно формулам в приложении D.

Пример — Если расчет КПД проводится с учетом высшей теплотворной способности, его значение выражается следующим образом:

it _h = ХХ% (ВТС).

Примечание — Добавление аббревиатуры «НТС» необязательно.

5.2.2.4    Температура

Температуру каждой текучей среды следует измерять на границе водородного генератора.

5

5.2.2.5    Давление

Статическое давление каждой текучей среды измеряют на границе водородного генератора.

Необходимо фиксировать значения высоты над землей в точках впуска и выпуска текучих сред.

Потенциальное влияние конденсата следует учитывать при анализе погрешностей в соответствии с 6.4 и выборе места расположения средств измерения давления.

При отводе текучей среды в атмосферу измерение давления такой среды необязательно.

5.2.2.6    Скорость потока

Для каждой текучей среды необходимо измерить скорость потока на границе водородного генератора.

Скорость потока текучей среды допускается определять с помощью объемного расходомера, расходомера массы или расходомера турбинного типа. Если такой метод практически неосуществим, необходимо измерять расход с использованием расходомеров Вентури или других счетчиков, которые должны применяться в соответствии с требованиями ISO 5167.

Если измеряемая текучая среда не испытывает химических превращений в водородном генераторе (например, хладагент, технологический воздух или продувочный газ), достаточно измерить только входную или выходную скорость потока.

Необходимо учитывать влияние процедуры измерения скорости потока на работоспособность водородного генератора.

5.2.3    Выходные характеристики

Требуется охарактеризовать процесс выработки каждого вещества при работе водородного генератора, которые непрерывно или периодически отводятся или удаляются во время циклического процесса. Следует измерять следующие характеристики:

a)    состав;

b)    скорость генерации по массе;

c)    периодичность удаления (при необходимости циклически повторяющейся обработки).

5.3    Экологические аспекты

5.3.1    Выброс твердых частиц

Выброс твердых частиц, содержащихся в выхлопных газах, следует измерять в соответствии с требованиями ISO 9096.

5.3.2    Выбросы оксидов серы и азота

5.3.2.1    Выброс оксидов серы

Выброс оксидов серы, содержащихся в выхлопных газах, следует измерять в соответствии с требованиями ISO 7934. Кроме того, возможно применение других методов при условии их согласованности с анализом неопределенности в соответствии с 6.4.

5.3.2.2    Выброс оксидов азота

Выброс оксидов азота, содержащихся в выхлопных газах, следует измерять в соответствии с требованиями ISO 11564. Кроме того, возможно применение других методов при условии их согласованности с анализом неопределенности в соответствии с 6.4.

5.3.3    Выбросы оксида и диоксида углерода

Выброс диоксида углерода, содержащегося в выхлопных газах, следует измерять в соответствии с требованиям ISO 11042-1 и ISO 11042-2. Уровень выбросов диоксида углерода необходимо рассчитать на основе информации о количестве углерода в топливе.

Выброс оксида углерода, содержащегося в выхлопных газах, следует измерять в соответствии с требованиями ISO 11042-1 и ISO 11042-2.

5.3.4    Суммарный выброс углеводородов

Суммарный выброс углеводородов, содержащихся в выхлопных газах, следует измерять в соответствии с требованиями ISO 11042-1 и ISO 11042-2.

5.3.5    Определение качества отводимой воды

5.3.5.1 Общие сведения

При определении качества воды, отводимой из водородного генератора, необходимо измерить ее характеристики, такие как:

а) объем;