ISO 16911-2:2013

Stationary source emissions — Manual and automatic determination of velocity and volume flow rate in ducts — Part 2: Automated measuring systems

ISO 16911-2:2013 describes specific requirements for automated measuring system (AMS) flow monitoring. It is partly derived from EN 14181 which is the general document on the quality assurance of AMSs and is applicable in conjunction with that document. ISO 16911-2:2013 specifies conditions and criteria for the choice, mounting, commissioning and calibration of AMSs used for determining the volume flow rate from a source in ducted gaseous streams. ISO 16911-2:2013 is applicable by correlation with the manual reference methods described in ISO 16911-1. ISO 16911-2:2013 is primarily developed for monitoring emissions from waste incinerators and large combustion plants. From a technical point of view, it can be applied to other processes for which flow rate measurement is required with a defined and minimized uncertainty.

Émissions de sources fixes — Détermination manuelle et automatique de la vitesse et du débit-volume d'écoulement dans les conduits — Partie 2: Systèmes de mesure automatiques

L'ISO 16911-2:2013 décrit les exigences spécifiques pour les systèmes automatiques de mesurage (AMS) mesurant le débit. Elle est en partie dérivée de l'EN 14181 qui est le document général sur l'assurance qualité des AMS et qui est applicable conjointement avec le présent document. L'ISO 16911-2:2013 spécifie les conditions et les critères de choix, de montage, de mise en service et d'étalonnage des AMS utilisés pour déterminer le débit-volume d'écoulement d'une source dans les effluents gazeux canalisés. L'ISO 16911-2:2013 est applicable par corrélation avec les méthodes manuelles de référence décrites dans l'ISO 16911-1. L'ISO 16911-2:2013 est principalement développée pour la surveillance des émissions des incinérateurs de déchets et des grandes installations de combustion. D'un point de vue technique, elle peut être appliquée à d'autres procédés pour lesquels le mesurage du débit doit être effectué selon une incertitude définie et réduite au minimum.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 28-Feb-2013
• ICS: 13.040.40 - Stationary source emissions
• Technical Committee: ISO/TC 146/SC 1 - Stationary source emissions
• Drafting Committee: ISO/TC 146/SC 1 - Stationary source emissions
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16911-2
First edition
2013-03-01
Stationary source emissions — Manual
and automatic determination of velocity
and volume flow rate in ducts —
Part 2:
Automated measuring systems
Émissions de sources fixes — Détermination manuelle et automatique
de la vitesse et du débit-volume d’écoulement dans les conduits —
Partie 2: Systèmes de mesure automatiques
Reference number
ISO 16911-2:2013(E)
©
ISO 2013

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ISO 16911-2:2013(E)

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Published in Switzerland
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ISO 16911-2:2013(E)

Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviations . 4
4.1 Symbols . 4
4.2 Abbreviations . 5
5 Principle . 6
5.1 General . 6
5.2 Importance of minimizing systematic errors . 6
5.3 Relationship to EN 14181 . 7
6 Type testing, quality assurance level 1 data . 7
6.1 Introduction . 7
6.2 Performance criteria . 8
6.3 Flow reference material or procedure. 8
6.4 Quality assurance level 1 calculation . 9
6.5 Velocity check points and quality assurance level 3 . 9
7 Selection of automated measuring system location .10
7.1 General .10
7.2 Selection based upon pre-investigation .10
7.3 Selection based upon a predictable flow profile .10
7.4 Qualifying the automated measuring system calibration through a type 2 quality
assurance level 2 procedure .11
7.5 Ports and working platforms .11
8 Pre-investigation of flow profile .11
8.1 General .11
8.2 Pre-investigation by measurement .12
8.3 Pre-investigation by computational fluid dynamics (CFD).13
8.4 Automated measuring system selection guide .14
8.5 Quality assurance level 2 requirements .14
9 Calibration and validation of the automated measuring system (quality assurance level 2
and annual surveillance test) .14
9.1 Selection of calibration method .14
9.2 Selection of calibration method, if calculation methods are used .15
9.3 Calibration procedure .15
9.4 Functional tests .15
9.5 Parallel measurements with a standard reference method .15
9.6 Wall effects .16
9.7 Automated measuring system flow calibration procedure with transit time tracer .17
9.8 Data evaluation .17
9.9 Calibration function of the automated measuring system and its validity .17
9.10 Calculation of variability .18
9.11 Test of variability and annual surveillance test of validity of the calibration function .18
2 18
9.12 Test of R .
9.13 Quality assurance level 2 and annual surveillance test report .18
10 Commissioning documentation .19
11 On-going quality assurance during operation (quality assurance level 3) .19
12 Assessment of uncertainty in volume flow rate .19
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ISO 16911-2:2013(E)

Annex A (informative) Example of calculation of the calibration function (data from tests in
Copenhagen and Wilhelmshaven) .20
Annex B (informative) Flow profile characteristics .32
Annex C (informative) Determination of measuring points and/or paths .37
Annex D (normative) Treatment of a polynomial calibration function .41
Annex E (normative) Values of k (N) and t .42
v 0,95(N − 1)
Annex F (informative) Example of a pre-investigation measurement .43
Annex G (informative) Computational fluid dynamics issues .50
Annex H (informative) The use of time of flight measurement instruments based on modulated
laser light .54
Annex I (informative) Relationship between this International Standard and the essential
requirements of EU Directives .55
Bibliography .56
iv © ISO 2013 – All rights reserved

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ISO 16911-2:2013(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International
Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 16911-2 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) in collaboration with
ISO Technical Committee TC 146, Air quality, Subcommittee SC 1, Stationary source emissions.
ISO 16911 consists of the following parts, under the general title Stationary source emissions — Manual
and automatic determination of velocity and volume flow rate in ducts:
— Part 1: Manual reference method
— Part 2: Automated measuring systems
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ISO 16911-2:2013(E)

Introduction
EN ISO 16911-2 describes the quality assurance (QA) procedures related to automated measuring
systems (AMSs) for the determination of the volume flow rate of flue gas with a total uncertainty that
[4]
accords with the requirements of Commission Decision of 2007-07-18.
The calibration and validation of flow AMSs are performed by parallel measurements with the reference
manual method described in EN ISO 16911-1.
The purpose of EN ISO 16911-2 is to secure flow monitoring with a minimized uncertainty for use
[1] [2] [5]
according to EU Directive 2000/76/EC, EU Directive 2001/80/EC, and EU Directive 2010/75/EU.
The purpose of EN ISO 16911-2 is also to secure flow monitoring with an overall uncertainty equal
[4]
to or less than stipulated in Commission Decision of 2007-07-18 and establishing guidelines for the
[3]
monitoring and reporting of greenhouse gas emissions pursuant to Directive 2003/87/EC.
vi © ISO 2013 – All rights reserved

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16911-2:2013(E)
Stationary source emissions — Manual and automatic
determination of velocity and volume flow rate in ducts —
Part 2:
Automated measuring systems
1 Scope
EN ISO 16911-2 describes specific requirements for automated measuring system (AMS) flow monitoring.
It is partly derived from EN 14181 which is the general document on the quality assurance of AMSs and
is applicable in conjunction with that document.
EN ISO 16911-2 specifies conditions and criteria for the choice, mounting, commissioning and
calibration of AMSs used for determining the volume flow rate from a source in ducted gaseous
streams. EN ISO 16911-2 is applicable by correlation with the manual reference methods described in
EN ISO 16911-1.
EN ISO 16911-2 is primarily developed for monitoring emissions from waste incinerators and large
combustion plants. From a technical point of view, it can be applied to other processes for which flow
rate measurement is required with a defined and minimized uncertainty.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 14956, Air quality — Evaluation of the suitability of a measurement procedure by comparison with a
required measurement uncertainty
EN ISO 16911-1:2013, Stationary source emissions — Manual and automatic determination of velocity and
volume flow rate in ducts — Part 1 Manual reference method
EN 14181:2004, Stationary source emissions — Quality assurance of automated measuring systems
EN 15267-3:2007, Air quality — Certification of automated measuring systems — Part 3: Performance criteria
and test procedures for automated measuring systems for monitoring emissions from stationary sources
EN 15259, Air quality — Measurement of stationary source emissions — Requirements for measurement
sections and sites and for the measurement objective, plan and report
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in EN 14181 and the following apply.
3.1
automated measuring system
AMS
measuring system permanently installed on site for continuous monitoring of flow
Note 1 to entry: An AMS is a monitoring technology which is traceable to a reference method.
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ISO 16911-2:2013(E)

Note 2 to entry: The AMS is a complete system for measuring flow rate, and includes the features required for
conducting regular functional checks.
3.2
cross-sensitivity
response of the AMS to determinants other than flow rate, e.g. caused by the presence of particulate
matter, changes in gas composition, duct temperature
3.3
linearity
lack of fit
systematic deviation, within the range of application, between the accepted value of a flow reference
material applied to the measuring system and the corresponding measurement result produced by the AMS
Note 1 to entry: The linearity test is described in EN 15267-3:2007, Annex B.
3.4
limit of detection
minimum value of the measurand for which the measuring system is not in the basic state, with a
stated probability
Note 1 to entry: Basic state is normally the zero reading or the minimum measured by the instrument.
3.5
period of unattended operation
maintenance interval
maximum interval of time for which the performance characteristics remain within a predefined range
without external servicing, e.g. calibration or adjustment
3.6
reproducibility under field conditions
measure of the agreement between two measurements in field tests at a level of confidence of 95 %
expressed as the standard deviation of the difference of paired measurements:
n
2
xx−
()
∑ 12ii
(1)
i=1
s =
D
2n
where
x is the ith measurement result of AMS 1;
1i
x is the ith measurement result of AMS 2;
2i
n is the number of parallel measurements.
Note 1 to entry: The absolute reproducibility in the field, R , is calculated according to:
f,abs

R = t × s (2)
f,abs 0,05(N − 1) D
where
t is the two-sided Student t-factor at a confidence level of 0,05, with N − 1 degrees of freedom.
0,05(N − 1)
Note 2 to entry: Adapted from EN 15267-3:2007.
2 © ISO 2013 – All rights reserved

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ISO 16911-2:2013(E)

3.7
standard reference method
SRM
method described and standardized to define an air quality characteristic, temporarily installed on site
for verification purposes
Note 1 to entry: For the purposes of EN ISO 16911-2, the manual reference methods are described in EN ISO 16911-1.
3.8
flow reference material
surrogate for flow for testing the AMS performance
Note 1 to entry: A surrogate for flow is normally the parameter measured directly by the instrument, e.g. pressure,
time delay, temperature, heat dissipation or frequency.
3.9
lower reference point
output of the instrument in response to an internally generated function, intended to represent a defined
amount of the measured flow at or close to the lowest flow rate that the system can measure with a
given uncertainty
3.10
upper reference point
output of the instrument in response to an internally generated function, intended to represent a defined
amount of the measured flow at or close to the highest flow rate the system is intended to measure in a
given installation
3.11
flow profile
represented by two diagrams showing the gas velocity in the axial direction along a line across the duct
passing through the centre of gravity of the duct, and a line perpendicular to the first
Note 1 to entry: The gas velocity is expressed in m/s.
3.12
crest factor
peak-to-average ratio
characteristic of a flow profile, calculated from the measured peak value of each flow profile divided by
the average value of each flow profile in the primary and secondary monitoring paths
Note 1 to entry: If the measurement is made according to EN ISO 16911-1 and EN 15259, each measurement
represents the same area of flow in the duct, and the crest factor divisor can be calculated from a simple average
of the individual measurements.
Note 2 to entry: Crest factor shall be calculated for both flow profiles, the primary and secondary monitoring
paths, which are perpendicular to each other.
3.13
skewness
measure of asymmetry defined as the total flow to the left of the centre of the duct divided by the total
flow to the right of the centre of the duct, or the inverse thereof, whichever is larger than 1,00
Note 1 to entry: If the measurement is made according to EN ISO 16911-1 and EN 15259, each measurement
represents the same area of flow in the duct, and the skewness can be calculated from a simple average of the
individual measurements, not including a possible measurement in the centre of the duct.
Note 2 to entry: Skewness shall be calculated for both flow profiles, perpendicular to each other.
3.14
swirl
also referred to as cyclonic flow, is the tangential component of the gas velocity vector
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ISO 16911-2:2013(E)

3.15
certification range
range over which the flow monitor has been tested
Note 1 to entry: The certification range is normally from zero, if the instrument reads zero, or from the lower
reference point, if the instrument does not read zero.
Note 2 to entry: The flow monitor is tested according to EN 15267-3 and EN ISO 16911-2.
3.16
primary monitoring path
P
line across the duct through the centre and where the maximum velocity is expected to be found
3.17
secondary monitoring path
S
line across the duct through the centre perpendicular to the primary monitoring path
3.18
Reynolds number
Re

d
Re=ρv
m
(3)
η
dyn
where
3
ρ is the gas density, in kg/m ;
v is the gas velocity, in m/s;
m
d is the duct diameter, in m;
η is the dynamic viscosity, in Pa s
dyn
4 Symbols and abbreviations
4.1 Symbols
a intercept of the calibration function
b slope of the calibration function
D
i ˆ
difference between measured SRM value y and calibrated AMS value y
i
i
D average of D
AVG i
D amount by which the AMS has to be adjusted when drift is detected
d duct diameter
2
k , k (N) test value for variability (based on a χ -test, with a β-value of 50 %, for N numbers of
v v
paired measurements)
n number of paired samples in parallel measurements
q volume flow rate
V
4 © ISO 2013 – All rights reserved

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ISO 16911-2:2013(E)

2
R coefficient of determination from a linear regression
Re Reynolds number
R absolute reproducibility in the field
f.abs
s standard deviation of the differences D in parallel measurements
D i
t two-sided Student t-factor at a confidence level of 95 % with N − 1 degrees of freedom
0,95(N − 1)
t two-sided Student t-factor at a confidence level of 5 %, with N − 1 degrees of freedom
0,05(N − 1)
v weighted average of velocity across a monitoring path
AVG
v weighted average of velocity to the left of the centreline
L, AVG
v velocity measured at a point 12 % of the diameter from the duct wall to the left of the cen-
L, 12 %
treline, L
12 %
v peak velocity value on the monitoring path
PEAK
v gas velocity, in m/s
m
v weighted average of velocity to the right of the centreline
R, AVG
v velocity measured at a point 12 % of the diameter from the duct wall to the right of the
R, 12 %
centreline, R
12 %
x measured signal obtained with the AMS at AMS measuring conditions
x ith measured signal obtained with the AMS at AMS measuring conditions
i
x average of AMS measured signals x
AVG i
x ith measurement result of AMS 1
1i
x ith measurement result of AMS 2
2i
y result obtained with the SRM
y average of the SRM results y
AVG i
y best estimate for the “true value”, calculated from the AMS measured signal x by means of
cal
the calibration function
η dynamic viscosity, in Pa s
dyn
3
ρ gas density, in kg/m
σ uncertainty derived from requirements of legislation
0
4.2 Abbreviations
AMS automated measuring system
AST annual surveillance test according to EN 14181
CFD computational fluid dynamics
ELV emission limit value
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ISO 16911-2:2013(E)

SRM standard reference method
QA quality assurance
QAL1 quality assurance level 1 according to EN 14181
QAL2 quality assurance level 2 according to EN 14181
QAL3 quality assurance level 3 according to EN 14181
5 Principle
5.1 General
[1]–[3][5]
To achieve the uncertainty required by the relevant EU Directives and the EU Commission
[4]
Decision, the focus of EN ISO 16911-2 is the systematic error.
EN ISO 16911-2 allows three different ways of achieving high accuracy:
— assuring correct installation by means of a pre-investigation, see 7.2;
— establishing that a fully developed flow profile is present, see 7.3;
— assuring correct measurement by a quality assurance level 2 (QAL2), see 7.4.
Noting that, if a pre-investigation has been performed, the subsequent QAL2 and annual surveillance
test (AST) may be reduced in scope, see 9.1 b).
EN ISO 16911-2 also introduces some extra requirements to type testing according to EN 15267-3,
see Clause 6.
5.2 Importance of minimizing systematic errors
[4]
The uncertainties required in Commission Decision of 2007-07-18, 2.1.3, are dependent on the “tier”
of the plant and shall be:
— 10 % for tier 1;
— 7,5 % for tier 2;
— 5 % for tier 3;
— 2,5 % for tier 4.
These uncertainties include the uncertainty for both concentration monitoring and volume flow rate
monitoring, and are uncertainties for the yearly mass emission.
The uncertainty of any measurement is combined from the uncertainties originating from random
errors and systematic errors.
Since the random error component can be reduced by repeated measurements, and the factor it is
reduced by, according to the general theory of propagation of errors, is the square root of the numbers
of measurements, the random error component of the yearly average is negligible. For example, the
yearly average is combined of (ideally) up to 17 520 half-hourly averages, in which case the uncertainty
originating from the random error component carried from the individual half-hourly average is reduced
by a factor of around 132.
However, the systematic error is not reduced by repeated measurements.
6 © ISO 2013 – All rights reserved

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ISO 16911-2:2013(E)

In flow monitoring, systematic errors originate from a series of sources, e.g. changing flow profiles
under plant operating conditions not covered by the calibration function or changes in the monitoring
system, caused by contamination, blocking of holes, drift in electronics, and general wear and tear.
EN ISO 16911-2 therefore focuses on reducing the systematic error of each individual measurement.
Specifically, a pre-investigation test is recommended in order to assess whether the flow profile
changes under different plant operating conditions and this test is used for the selection and
configuration of the AMS.
5.3 Relationship to EN 14181
EN ISO 16911-2 is applicable in conjunction with the general document, EN 14181, on quality assurance
(QA) of AMSs and provides indications which are specific to flow measurements.
EN ISO 16911-2 follows, as far as possible, the structure of EN 14181, with the caveat that the emission
limit value (ELV) and the uncertainty limit specified as a 95 % confidence interval for flow monitoring
are not stated in any EU Directive. Since these data are required by the procedure prescribed in EN 14181,
suggestions for surrogate values are given in EN ISO 16911-2.
If a pre-investigation has been performed, the number of paired measurement points required for a
calibration is reduced.
An alternative calibration method has been added (method D) using linear regression and forcing the
regression line through the zero point.
6 Type testing, quality assurance level 1 data
6.1 Introduction
6.1.1 General
[6]
According to EN 14181 and EN 15267, the flow monitoring system shall consist of all necessary parts to
keep the flow monitor operating within a specified uncertainty. These components shall include, but are
not limited to, necessary air-purging systems and auxiliary equipment to control continued operation
within the stipulated uncertainty.
Either 6.1.2 or 6.1.3 applies as appropriate.
6.1.2 Requirements within the European Economic Area
The relevant performance characteristics of the AMS shall be documented by the manufacturer and/or his
European representative by suitability tests performed according to the relevant European Standards.
6.1.3 Requirements outside the European Economic Area
The relevant performance characteristics of the AMS shall be documented by the manufacturer by
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 16911-2
Première édition
2013-03-01
Émissions de sources fixes —
Détermination manuelle et
automatique de la vitesse et du
débit-volume d’écoulement dans les
conduits —
Partie 2:
Systèmes de mesure automatiques
Stationary source emissions — Manual and automatic determination
of velocity and volume flow rate in ducts —
Part 2: Automated measuring systems
Numéro de référence
ISO 16911-2:2013(F)
©
ISO 2013

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ISO 16911-2:2013(F)

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Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés

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ISO 16911-2:2013(F)

Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations . 4
4.1 Symboles . 4
4.2 Abréviations . 6
5 Principe . 6
5.1 Généralités . 6
5.2 Importance d’une réduction au minimum des erreurs systématiques . 6
5.3 Relation avec l’EN 14181 . 7
6 Essais de type, données QAL1 . 7
6.1 Introduction . 7
6.2 Critères de performance . 8
6.3 Matériau ou procédure de référence pour le débit . 8
6.4 Calcul QAL1 . 9
6.5 Points de contrôle de la vitesse et QAL3 .10
7 Choix de l’emplacement de l’AMS .10
7.1 Généralités .10
7.2 Choix fondé sur la pré-étude .11
7.3 Choix fondé sur un profil de vitesse prévisible .11
7.4 Qualification de l’étalonnage d’un AMS par une procédure QAL2 de type 2 .11
7.5 Orifices et plateformes de travail .12
8 Pré-étude du profil de vitesse .12
8.1 Généralités .12
8.2 Pré-étude par mesurage .13
8.3 Pré-étude par méthode de simulation numérique en mécanique des fluides (CFD) .14
8.4 Guide de sélection des AMS .14
8.5 Exigences QAL2 .15
9 Étalonnage et validation de l’AMS (QAL2 et AST) .15
9.1 Choix de la méthode d’étalonnage .15
9.2 Choix de la méthode d’étalonnage si des méthodes de calcul sont utilisées .16
9.3 Procédure d’étalonnage .16
9.4 Tests opérationnels .16
9.5 Mesurages parallèles avec une SRM .16
9.6 Effets de paroi .18
9.7 Procédure d’étalonnage du débit de l’AMS à l’aide du temps de transit d’un traceur .18
9.8 Évaluation des données .18
9.9 Fonction d’étalonnage de l’AMS et sa validité .18
9.10 Calcul de la variabilité .19
9.11 Test de variabilité et test AST de validité de la fonction d’étalonnage .19
2 19
9.12 Test du R .
9.13 Rapport QAL2 et AST .20
10 Documentation de mise en service .20
11 Assurance qualité au cours du fonctionnement (QAL 3) .20
12 Évaluation de l’incertitude du débit-volume
.20
Annexe A (informative) Exemple de calcul de la fonction d’étalonnage (données des essais
effectués à Copenhague et Wilhelmshaven) .21
© ISO 2013 – Tous droits réservés iii

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ISO 16911-2:2013(F)

Annexe B (informative) Caractéristiques du profil de vitesse .33
Annexe C (informative) Détermination des points et/ou des trajets de mesurage .38
Annexe D (normative) Traitement d’une fonction d’étalonnage polynomiale .43
Annexe E (normative) Valeurs de k (N) et t .44
v 0,95(N − 1)
Annexe F (informative) Exemple de mesurage réalisé lors d’une pré-étude .45
Annexe G (informative) Considérations relatives à la méthode de simulation numérique en
mécanique des fluides .52
Annexe H (informative) Utilisation d’instruments de mesurage du temps de vol basés sur une
lumière laser modulée .57
Annexe I (informative) Relation entre la présente Norme internationale et les exigences
essentielles des Directives UE .58
Bibliographie .59
iv © ISO 2013 – Tous droits réservés

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ISO 16911-2:2013(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives
ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de
Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote.
Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 16911-2 a été élaborée par le Comité européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le
comité technique ISO/TC 146, Qualité de l’air, sous-comité SC 1, Émissions de sources fixes.
L’ISO 16911 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Émissions de sources fixes —
Détermination manuelle et automatique de la vitesse et du débit-volume d’écoulement dans les conduits:
— Partie 1: Méthode de référence manuelle
— Partie 2: Systèmes de mesure automatiques
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ISO 16911-2:2013(F)

Introduction
L’EN ISO 16911-2 décrit les procédures d’assurance qualité (QA) associées aux systèmes automatiques de
mesurage (AMS) pour la détermination du débit volumique des gaz de combustion avec une incertitude
[4]
totale répondant aux exigences de la Décision de la Commission du 2007-07-18 .
L’étalonnage et la validation des systèmes AMS mesurant le débit sont effectués par des mesurages
parallèles à l’aide de la méthode de référence manuelle décrite dans l’EN ISO 16911-1.
Le but de l’EN ISO 16911-2 est de garantir un contrôle de la vitesse avec une incertitude réduite au
[1] [2] [5]
minimum pour un usage selon les Directives UE 2000/76/CE , UE 2001/80/CE et UE 2010/75/UE .
Le but de l’EN ISO 16911-2 est également de garantir un contrôle du débit avec une incertitude globale
[4]
inférieure ou égale à celle stipulée dans la Décision de la Commission du 2007-07-18 et l’établissement
de lignes directrices pour la surveillance et l’enregistrement des émissions de gaz à effet de serre
[3]
conformément à la Directive 2003/87/CE .
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NORME INTERNATIONALE ISO 16911-2:2013(F)
Émissions de sources fixes — Détermination manuelle et
automatique de la vitesse et du débit-volume d’écoulement
dans les conduits —
Partie 2:
Systèmes de mesure automatiques
1 Domaine d’application
L’EN ISO 16911-2 décrit les exigences spécifiques pour les systèmes automatiques de mesurage (AMS)
mesurant le débit. Elle est en partie dérivée de l’EN 14181 qui est le document général sur l’assurance
qualité des AMS et qui est applicable conjointement avec le présent document.
L’EN ISO 16911-2 spécifie les conditions et les critères de choix, de montage, de mise en service et
d’étalonnage des AMS utilisés pour déterminer le débit-volume d’écoulement d’une source dans les
effluents gazeux canalisés. L’EN ISO 16911-2 est applicable par corrélation avec les méthodes manuelles
de référence décrites dans l’EN ISO 16911-1.
L’EN ISO 16911-2 est principalement développée pour la surveillance des émissions des incinérateurs de
déchets et des grandes installations de combustion. D’un point de vue technique, elle peut être appliquée
à d’autres procédés pour lesquels le mesurage du débit doit être effectué selon une incertitude définie
et réduite au minimum.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 14956, Qualité de l’air — Évaluation de l’aptitude à l’emploi d’une procédure de mesurage par
comparaison avec une incertitude de mesure requise
EN ISO 16911-1:2013, Émissions de sources fixes — Détermination manuelle et automatique de la vitesse et
du débit-volume d’écoulement dans les conduits — Partie 1: Méthode de référence manuelle
EN 14181:2004, Émissions des sources fixes — Assurance qualité des systèmes automatiques de mesure
EN 15267-3:2007, Qualité de l’air — Certification des systèmes de mesurage automatisés — Partie 3:
Spécifications de performance et procédures d’essai pour systèmes de mesurage automatisés des émissions
de sources fixes
EN 15259, Qualité de l’air — Mesurage des émissions de sources fixes — Exigences relatives aux sections et
aux sites de mesurage et relatives à l’objectif, au plan et au rapport de mesurage
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’EN 14181 ainsi que les
suivants s’appliquent.
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ISO 16911-2:2013(F)

3.1
système automatique de mesurage
AMS
système de mesurage installé de manière permanente sur le site pour un contrôle permanent de l’écoulement
Note 1 à l’article: Un AMS est un système de surveillance traçable par rapport à une méthode de référence.
Note 2 à l’article: L’AMS est un système complet de mesurage du débit d’écoulement, incluant les dispositifs exigés
pour effectuer des contrôles fonctionnels réguliers.
3.2
sensibilité aux interférences
réponse de l’AMS à d’autres déterminants que le débit d’écoulement, par exemple causés par la présence
de particules, par des changements dans la composition des gaz, la température du conduit
3.3
linéarité
écart de linéarité
écart systématique dans la gamme de l’application, entre la valeur acceptée d’un matériau de référence
du débit appliqué au système de mesurage et le résultat du mesurage correspondant produit par l’AMS
Note 1 à l’article: L’essai de linéarité est décrit dans l’EN 15267-3:2007, Annexe B.
3.4
limite de détection
valeur minimale du mesurande pour laquelle le système de mesurage n’est pas dans l’état de base, avec
une probabilité définie
Note 1 à l’article: L’état de base est normalement la valeur zéro ou le minimum mesuré par l’instrument.
3.5
période de fonctionnement sans surveillance
intervalle de maintenance
intervalle de temps maximal pendant lequel les caractéristiques de performance demeurent dans un
domaine prédéfini sans service externe, par exemple pendant l’étalonnage ou l’ajustage
3.6
reproductibilité dans les conditions sur site
mesure de l’accord entre deux mesurages lors d’essais réalisés sur site à un niveau de confiance de 95 %,
exprimée sous la forme de l’écart-type de la différence de paires de mesurages:

n
2
xx−
()
∑ 12ii
(1)
i=1
s =
D
2n
où
ème
x est le i résultat de mesurage de l’AMS 1;
1i
ème
x est le i résultat de mesurage de l’AMS 2;
2i
n est le nombre de mesurages parallèles.
Note 1 à l’article: La reproductibilité absolue sur site, R , est calculée selon:
f,abs
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ISO 16911-2:2013(F)

R = t × s (2)
f,abs 0,05(N − 1) D
où
t est le facteur t de Student bilatéral à un niveau de confiance de 0,05, avec N − 1
0,05(N − 1)
degrés de liberté.
Note 2 à l’article: Adapté de l’EN 15267-3:2007.
3.7
méthode de référence normalisée
SRM
méthode décrite et normalisée pour définir une caractéristique de qualité de l’air, provisoirement
appliquée sur un site à des fins de vérification
Note 1 à l’article: Pour les besoins de l’EN ISO 16911-2, les méthodes manuelles de référence sont décrites dans
l’EN ISO 16911-1.
3.8
matériau de référence du débit
substitut du débit pour soumettre à essai la performance d’un AMS
Note 1 à l’article: Un substitut pour le débit est normalement le paramètre mesuré directement par l’instrument,
comme par exemple la pression, le décalage de temps, la température, la dissipation thermique ou la fréquence.
3.9
point de référence inférieur
donnée de sortie de l’instrument en réponse à une fonction générée en interne, destinée à représenter
une valeur définie du débit mesuré au niveau de débit le plus bas, ou au plus proche de ce niveau, que le
système peut mesurer avec une incertitude donnée
3.10
point de référence supérieur
résultat produit par l’instrument en réponse à une fonction générée en interne, destinée à représenter
une valeur définie de vitesse mesurée au niveau de vitesse la plus élevée, ou au plus proche de ce niveau,
pour lequel le système est prévu pour le mesurage sur une installation donnée
3.11
profil de vitesse
représenté par deux diagrammes présentant la vitesse des gaz dans la direction axiale, la première
selon une ligne transversale au conduit et passant par le centre de gravité du conduit, et la seconde selon
une ligne perpendiculaire à la première
Note 1 à l’article: La vitesse des gaz est exprimée en m/s.
3.12
facteur de crête
rapport entre crête et moyenne
caractéristique du profil de vitesse, calculée à partir de la valeur maximale mesurée sur chaque profil
de vitesse, divisée par la valeur moyenne de chaque vitesse d’écoulement sur les trajets de mesurage
primaire et secondaire
Note 1 à l’article: Si le mesurage est effectué selon l’EN ISO 16911-1 et l’EN 15259, chaque mesurage est représentatif
d’une même surface d’écoulement dans le conduit, et le facteur de crête peut être calculé à partir d’une simple
moyenne des mesures individuelles.
Note 2 à l’article: Le facteur de crête doit être calculé pour les deux profils de vitesse, les trajets de mesurage
primaire et secondaire, qui sont perpendiculaires entre eux.
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ISO 16911-2:2013(F)

3.13
coefficient de dissymétrie
mesure de l’asymétrie définie comme la vitesse totale à gauche du centre du conduit, divisée par la vitesse
totale à droite du centre du conduit, ou l’inverse, la valeur retenue étant celle qui est supérieure à 1,00
Note 1 à l’article: Si le mesurage est effectué selon l’EN ISO 16911-1 et l’EN 15259, chaque mesurage est représentatif
d’une même surface de vitesse dans le conduit, et le coefficient de dissymétrie peut être calculé à partir d’une
moyenne simple des différents mesurages, sans inclure le mesurage au centre du conduit, lorsqu’il existe.
Note 2 à l’article: Le coefficient de dissymétrie doit être calculé pour les deux profils de vitesse perpendiculaires
entre eux.
3.14
giration
également désignée vitesse ou écoulement cyclonique, est la composante tangentielle du vecteur
vitesse du gaz
3.15
gamme de certification
gamme sur laquelle le système de mesurage de débit a été soumis à essai
Note 1 à l’article: La gamme de certification part normalement de zéro, si l’instrument indique zéro, ou du point
de référence inférieur, si l’instrument n’indique pas zéro.
Note 2 à l’article: Le système de mesurage du débit est soumis à essai conformément à l’EN 15267-3 et à
l’EN ISO 16911-2.
3.16
trajet de mesurage primaire
P
ligne transversale au conduit et passant par son centre, où la vitesse maximale est attendue
3.17
trajet de mesurage secondaire
S
ligne transversale au conduit et passant par son centre, perpendiculaire au trajet de mesurage primaire
3.18
nombre de Reynolds
Re

d
Re=ρv
m (3)
η
dyn
où
3
ρ est la masse volumique du gaz, en kg/m ;
v est la vitesse du gaz, en m/s;
m
d est le diamètre du conduit, en m;
η est la viscosité dynamique, en Pa s.
dyn
4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
a ordonnée à l’origine de la fonction d’étalonnage
4 © ISO 2013 – Tous droits réservés

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ISO 16911-2:2013(F)

b pente de la fonction d’étalonnage
D
i différence entre la valeur SRM mesurée y et la valeur de l’AMS étalonné
ˆ
i y
i
D moyenne des D
AVG i
D valeur d’ajustage de l’AMS lorsqu’une dérive est détectée
d diamètre du conduit
2
k , k (N) valeur utilisée pour le test de variabilité (sur la base d’un test de χ , avec une valeur β de
v v
50 %, pour N paires de mesurages)
n nombre de paires d’échantillons lors des mesurages parallèles
q débit-volume d’écoulement
V
2
R coefficient de détermination d’une régression linéaire
Re nombre de Reynolds
R reproductibilité absolue sur site
f.abs
s écart-type des différences D des mesures parallèles
D i
t facteur t de Student bilatéral à un niveau de confiance de 95 % et N − 1 degrés de liberté
0,95(N − 1)
t facteur t de Student bilatéral à un niveau de confiance de 5 % et N − 1 degrés de liberté
0,05(N − 1)
V moyenne pondérée de la vitesse sur un trajet de mesurage
AVG
v moyenne pondérée de la vitesse à gauche de l’axe central
L, AVG
v vitesse mesurée en un point situé à 12 % du diamètre à partir de la paroi du conduit à
L, 12 %
gauche de l’axe central
v valeur de crête de la vitesse sur le trajet de mesurage
CRETE
v vitesse du gaz, en m/s
m
v moyenne pondérée de la vitesse à droite de l’axe central
R, AVG
v vitesse mesurée en un point situé à 12 % du diamètre à partir de la paroi du conduit à droite
R, 12 %
de l’axe central, R
12 %
x signal mesuré obtenu avec l’AMS aux conditions de mesurage de l’AMS
ème
x i signal mesuré obtenu avec l’AMS aux conditions de mesurage de l’AMS
i
x moyenne des signaux x mesurés par l’AMS
AVG i
ème
x i résultat de mesurage de l’AMS 1
1i
ème
x i résultat de mesurage de l’AMS 2
2i
y résultat obtenu avec la SRM
y moyenne des résultats y obtenus avec la SRM
AVG i
y meilleure estimation de la «valeur vraie», calculée à partir du signal x mesuré par l’AMS à
cal
l’aide de la fonction d’étalonnage
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ISO 16911-2:2013(F)

η viscosité dynamique, en Pa s
dyn
3
ρ masse volumique du gaz, en kg/m
σ incertitude issue des exigences de la législation
0
4.2 Abréviations
AMS système automatique de mesurage
AST test annuel de surveillance selon l’EN 14181
CFD méthode de simulation numérique en mécanique des fluides
VLE valeur limite d’émission
SRM méthode de référence normalisée
QA assurance qualité
QAL1 premier niveau d’assurance qualité selon l’EN 14181
QAL2 deuxième niveau d’assurance qualité selon l’EN 14181
QAL3 troisième niveau d’assurance qualité selon l’EN 14181
5 Principe
5.1 Généralités
[1]–[3][5]
Pour obtenir l’incertitude exigée par les Directives applicables de l’UE et la Décision de la
[4]
Commission compétente de l’UE , l’EN ISO 16911-2 se focalise sur l’erreur systématique.
L’EN ISO 16911-2 prévoit trois manières différentes pour obtenir une exactitude élevée:
— garantir une installation correcte au moyen d’une pré-étude (voir 7.2);
— s’assurer que le profil de vitesse est pleinement développé (voir 7.3);
— garantir un mesurage correct par un niveau d’assurance qualité 2 (QAL2) (voir 7.4).
Noter que, si une pré-étude a été effectuée, le périmètre du QAL2 suivant et du test annuel de surveillance
(AST) peut être réduit; voir 9.1 b).
L’EN ISO 16911-2 introduit également certaines exigences supplémentaires aux essais de type selon
l’EN 15267-3; voir l’Article 6.
5.2 Importance d’une réduction au minimum des erreurs systématiques
[4]
Les incertitudes exigées dans la Décision de la Commission du 2007-07-18 , 2.1.3, dépendent du
«niveau» des installations et doivent être de:
— 10 % pour le niveau 1,
— 7,5 % pour le niveau 2,
— 5 % pour le niveau 3,
— 2,5 % pour le niveau 4.
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ISO 16911-2:2013(F)

Ces incertitudes incluent à la fois l’incertitude de mesure de la concentration et de mesure du débit-
volume, et sont des incertitudes fixées pour les émissions massiques annuelles.
L’incertitude de toute mesure est une combinaison des incertitudes provenant des erreurs aléatoires et
des erreurs systématiques.
Comme la composante d’erreur aléatoire peut être réduite par des mesurages répétés, et que son
coefficient de réduction, selon la loi générale de propagation des incertitudes, est égal à la racine carrée
du nombre de mesurages, la composante d’erreur aléatoire de la moyenne annuelle est négligeable. Par
exemple, la moyenne annuelle est une combinaison (idéalement) de 17 520 moyennes 1/2-horaires,
auquel cas l’incertitude liée à la composante d’erreur aléatoire apportée par chaque moyenne 1/2-horaire
individuelle est divisée par un facteur d’environ 132.
L’erreur systématique, en revanche, n’est pas réduite par des mesurages répétés.
Dans la surveillance du débit, les erreurs systématiques proviennent d’une série de sources, par exemple un
changement des profils de vitesse dans des conditions de fonctionnement des installations non couvertes
par la fonction d’étalonnage, ou des changements dans le système de surveillance, provoqués par une
contamination, un colmatage des orifices, une dérive de l’électronique ou un phénomène d’usure général.
L’EN ISO 16911
...