煤中碳氢测定仪检定规程－报批稿－制定说明.pdf

煤中碳氢测定仪检定规程煤中碳氢测定仪检定规程 行业标准制定说明行业标准制定说明 煤炭科学技术研究院有限公司检测分院煤炭科学技术研究院有限公司检测分院 2019 年年 12 月月 煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明 第 2页共 8页 1工作任务来源和主要工作过程 1.1工作任务来源 国内动力煤多以收到基低位发热量计价，而低位发热量又需要氢含量，煤中碳氢含量的测定对于计算 煤燃烧所消耗的氧气量（或空气量）和燃烧效率有重要意义。碳氢含量还是计算煤加工过程中物料平衡的 主要指标。煤中碳氢测定仪的仪器性能直接关系到结果的准确程度。 2012 年国家标准化管理委员会下达了煤中碳氢测定仪检定规程行业标准制定计划，计划号 2012036， 由煤炭科学技术研究院有限公司检测分院负责起草， 完成时间 2013 年。 项目组主要按照 GB/T1.1 －2009标准化工作导则第 1 部分标准的结构和编写要求，并参考 GB/T 476－2008煤中碳和氢的测 定方法进行编写。 1.2主要工作过程 煤炭科学技术研究院有限公司检测分院组织有关研究人员成立标准制定工作组， 本标准的制定工作于 2012 年启动。 工作过程与起草人的主要工作内容如下 （1）标准编制工作组的成立 2012 年，成立标准制定工作组，工作组通过讨论和研究，制定出相应的工作计划。 （2）标准修订的前期调研 查阅相关标准及资料，确定了标准制定的总体思路。 （3）标准草案的编制 工作组范围内讨论，确定标准的编制方案及主要技术内容，完成了标准草案和编制说明。 （4）完成征求意见稿并广泛征求意见 至 2013 年 6 月，标准编制工作组完成并下发了本标准的征求意见稿，广泛征求意见。 （5）完成送审稿 至 2013 年 10 月，标准编制工作组根据反馈的专家意见完成了本标准的送审稿。 （6）完成报批稿 至 2013 年 12 月，标准编制工作组根据审查会的意见完成了本标准的报批稿。 （7）已报批标准的审查 2019 年 12 月 8 日，完成了中国煤炭工业协会组织的行业标准审查会，根据审查意见对标准进行了修 改，同时与计量院确认标准的可行性，最终形成本稿并上报。 2标准制定原则和主要内容的确定 2.1标准制定原则 本标准依据 GB/T 1.1－2009 标准化工作导则 第 1 部分 标准的结构和编写 规定的要求并参考 GB/T 476－2008煤中碳和氢的测定方法进行编写。 2.2制定依据 目前市场上国内外多家仪器生产厂商研制生产的中碳氢测定仪原理大致相同， 但仪器的技术要求不尽 相同。近年来，仪器技术水平不断发展，仪器的自动化程度不断提高，急需制订仪器的检定规程,方便使用 者科学合理地判定仪器性能是否满足要求，是否能提供准确的试验数据提供严格规范的程序。对确保仪器 性能稳定可靠，给出准确结果，提高煤质检测仪器的质量和煤质检测水平具有重要意义。因此，为了规范 煤中碳氢测定仪的使用，使煤中碳氢测定仪的性能符合国家相应方法标准的要求，特制定煤中碳氢测定 仪检定规程行业标准。 煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明 第 3页共 8页 2.3主要内容的确定 本次制定按 GB/T 1.1－2009标准化工作导则 第 1 部分标准的结构和编写的要求进行编写，并 参考 GB/T 476－2008煤中碳和氢的测定方法 ，对煤中碳氢测定仪的通用技术、计量性能和检定方法进 行了规范。 2.3.1 范围 目前煤中碳氢测定仪有以下类型 重量法碳氢测定仪、 电量－重量法碳氢测定仪 （半自动碳氢测定仪） 和红外光谱法碳氢测定仪。重量法碳氢测定仪分为三节炉法和二节炉法两种。本标准适用范围包含以上 3 种碳氢测定仪。 2.3.2 计量性能要求 煤中碳氢测定仪最终给出的量值是煤样的碳和氢含量（质量分数） ，计量性能包含精密度（用重复性 表示）要求和示值误差（用最大允许误差表示）要求。 2.3.3 通用技术要求 本条款主要针对重量法碳氢测定仪和电量－重量法碳氢测定仪。 不同类型的煤中碳氢测定仪尽管测定 方法不同，但均需煤样在高温下燃烧，使煤中碳全部生成二氧化碳、氢全部生成水，燃烧时炉温是确保煤 中碳和氢全部转化的先决条件，因而本规程对控温性能提出了要求。 此外， 仪器的外观和安全性能 （绝缘电阻） 都是自动化仪器的基本要求， 因此本标准对此进行了规定。 2.3.4 计量器具控制 a 检定条件 任何仪器设备的检定均应在一定检定条件下进行， “检定条件”不具备，检定将无法开展。 检定条件包括环境条件和检定用标准器及其他设备。 b 检定项目 针对首次检定、后续检定和使用中检定分别确定检定项目。 首次检定需对所有计量性能要求和通用技术要求进行检定。 后续检定应包括所有计量性能和易变化的技术要求。那些稳定的通用技术要求可不包括在内。 使用中检查只需包括计量性能要求即可。 c 检定方法 不同的检验项目应给出可行的检定方法，以使检定工作规范可靠。 d 检定结果的判定 首次检定、后续检定和使用中检验均包含多种检定项目。同一次检定中，有些检定项目可能合格，有 些项目可能不合格，也可能所有项目都合格或都不合格。针对不同情况应给出判定结果。 e 检定周期 检定间隔的时间，应有明确要求。 3标准编制的条文说明 3.1 “4.1重复性” GB/T 476-2008煤中碳和氢的测定方法规定了重量法和电量法测定煤中碳和氢的重复性限，此重 复性限是我国煤炭检测试验室应用利比西法和电量法测定煤中碳和氢时两次重复测定结果之差的 95置 信概率下的临界值，也即最大允许差。由重复性限 r 按公式（1）计算得出的重复性标准差 S 为使用该试验 方法的重复测定单次测量结果的标准差，可视作对碳氢测量结果的精密度的基本要求。 22 r s（1） 煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明 第 4页共 8页 式中 r重复性限； s重复性标准差。 若对某个煤样按照 GB/T 476 规定的方法在重复性条件下测量 7 次，按公式（2）计算煤样重复测量标 准差 s 1 1 2      n xx s n i i （2） 式中 s煤样重复测量标准差； n重复测量次数（n＝7） ； xi第 i 次测量值； xn 次重复测量结果的平均值。 进行 F 检验得 222 2 2 sFssFs s s F＝ ‘ 09. 2 , 6,05. 0   F，带入上式得 2 09. 2sR （3） 式中 R95％置信水平下的煤样重复测量标准差极限值。 煤中碳测定的重复性限、重复性标准差和 95％置信水平下的煤样重复测量标准差极限值列在表 1 中。 煤中氢测定的重复性限、重复性标准差和 95％置信水平下的煤样重复测量标准差极限值列在表 2 中。 重复性标准差可比重复性限更好地表示测量的精密度（重复性） ，且由国家标准规定的重复性限推导 而得的重复性标准差， 具有很广泛的代表性， 故本标准规定仪器测量的重复性以重复性标准差极限值表示。 表 1 碳测定的重复（95％置信水平） 方法依据标准r/sr/％R/ 重量法GB/T4760.500.180.26 表 2 氢测定的重复性（95％置信水平） 方法依据标准r/sr/％R/ 重量法GB/T4760.150.0530.077 电量法GB/T4760.150.0530.077 为了验证上述重复性标准差极限值的规定是否合理可靠（我所主要应用重量法进行碳氢测定） ，对不 同碳含量的 8 个煤样，每个煤样进行了 7 次碳的重复测定，试验结果列在表 3 中，对不同氢含量的 8 个煤 样，每个煤样进行了 7 次氢的重复测定，试验结果列在表 4 中。由表 3 和表 4 可知，上述规定符合我国碳 氢测定仪的重复性水平。 煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明 第 5页共 8页 表 3碳测定重复性的验证试验 序号重复性测量值（Cad）/重复性标准差/判定方法 178.98、78.94、78.92、79.04、79.09、79.01、79.000.06符合要求重量法 276.50、76.46、76.56、76.46、76.30、76.36、76.450.09符合要求重量法 375.96、76.05、75.91、75.98、76.11、76.04、75.820.10符合要求电量重量法 471.93、71.86、71.85、71.83、71.91、71.92、71.840.04符合要求电量重量法 566.34、66.42、66.64、66.82、66.60、66.52、66.830.19符合要求重量法 665.88、66.01、66.00、66.16、65.91、66.10、65.990.10符合要求重量法 759.98、60.53、60.42、60.33、60.40、60.48、60.450.18符合要求重量法 851.98、51.85、52.06、51.97、52.00、51.90、51.500.19符合要求重量法 表 4氢测定重复性的验证试验 序号重复性测量值（Had）/重复性标准差/判定方法 14.34、4.47、4.48、4.40、4.36、4.46、4.420.055符合要求电量重量法 24.28、4.32、4.26、4.28、4.27、4.36、4.320.059符合要求重量法 34.05、4.06、4.09、4.03、4.10、4.05、4.080.025符合要求电量重量法 43.95、3.97、4.06、3.99、3.91、3.91、3.940.052符合要求重量法 53.23、3.22、3.23、3.24、3.24、3.20、3.320.038符合要求重量法 63.17、3.17、3.17、3.13、3.27、3.19、3.190.043符合要求重量法 72.78、2.83、2.78、2.78、2.75、2.72、2.880.052符合要求重量法 80.94、0.98、0.98、0.93、0.93、0.95、0.910.026符合要求重量法 3.2“4.2示值误差” 示值误差为仪器示值与真值之差。通常测定煤炭标准物质以计算示值误差，以标准物质的认定值为约 定真值。 标准物质的认定值带有不确定度， 以认定值不确定度与测量不确定度之和的扩展不确定度作为最大允 许（示值）误差，按公式（3）计算。 2 2 2 2 2 s U MPEV（3） 式中 U标准物质认定值的扩展不确定度； MPEV最大允许误差。 表 1 中碳的 s 代入公式（3）得 016. 0 2 2 2 18. 0 2 2 2 2 2  UU MPEV。 表 2 中氢的 s 代入公式（3）得 0014. 0 2 2 2 053. 0 2 2 2 2 2  UU MPEV。 由于不同的煤标准物质的碳、氢认定值的不确定度不同，给出一个固定的示值误差不够精确，因此本 标准以公式的形式给出。 为了验证上述示值误差的规定是否合理可靠，对 6 个煤标准物质，每个进行了 2 次重复测定，以 2 次测定值的平均值作为仪器的测量值，与煤标准物质的认定值进行比较，试验结果列在表 5 和表 6 中。由 表 5 和表 6 可知，上述规定符合我国碳氢测定仪的示值误差水平。 表 5碳测定示值误差的验证试验 煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明 第 6页共 8页 标物 编号 认定值 （Cd/ U （Cd/ 重复性测量值 （Cad/ Mad / 平均值 （Cd/ △ （Cd/ MPEV （Cd/ 备注 一二 GBW11101g77.400.3676.1176.041.8977.550.150.44电量重量法 GBW11102f51.970.3650.9550.782.1551.980.010.44电量重量法 GBW11105b74.830.3673.3573.081.8574.60-0.230.44电量重量法 GBW11112c72.870.4371.5471.641.7172.84-0.030.50重量法 GBW11101n52.610.3651.8551.501.3052.36-0.250.44重量法 GBW11107k68.350.4265.8866.013.3468.22-0.330.49重量法 表 6氢测定示值误差的验证试验 标物 编号 认定值 （Hd/ U （Hd/ 重复性测量值 （Had/ Mad / 平均值 （Hd/ △ （Hd/ MPEV （Hd/ 备注 一二 GBW11101g4.150.104.104.051.894.160.010.12电量重量法 GBW11102f3.590.103.443.422.153.51-0.080.12电量重量法 GBW11105b2.130.122.112.051.852.120.010.14电量重量法 GBW11112c2.100.122.082.061.712.110.010.14重量法 GBW11101n3.450.093.313.361.303.38-0.070.12重量法 GBW11109e4.460.144.264.282.284.37-0.090.16重量法 3.3“5.2.1控温误差” 控温误差是燃烧装置实际温度与规定温度之差。燃烧装置实际温度用标准器测得。 依据 GB/T 476-2008煤中碳和氢的测定方法 ，燃烧装置的控温误差在10℃以内，因而本标准规定 控温误差为10℃。 3.4“5.2.2控温精度” 控温精度是指燃烧装置温度达到设定温度并稳定后，炉温波动的范围。为了保证控温误差在10℃范 围内，规定炉温波动范围不应超过 10℃。 不同型号的碳氢测定仪的控温精度试验结果列在表 7 中。由表 7 可知，控温精度可满足上述规定。 表 7－1控温性能电量重量法碳氢测定仪） 仪器显示温 度/℃ 标准器读数 电 势 /mV 标准电偶冷端冷端校正后总电 势/mV 实际炉温 /℃温度/℃电势/mV 18487.83720.00.1137.950855 28497.85820.00.1137.971857 38517.84820.00.1137.961856 48527.80420.00.1137.917852 58507.86920.00.1137.982858 68537.87020.00.1137.983858 78517.85920.00.1137.972857 88477.85720.00.1137.970857 98497.84820.00.1137.961856 108507.82720.00.1137.940854 平均850平均856 规定工作温度/℃850 实际炉温与规定温度之差/℃6 显示温度与实际炉温之差/℃-6 温度波动范围/℃6 煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明 第 7页共 8页 表 7－2控温性能（三节炉碳氢测定仪） 仪器显示温 度/℃ 标准器读数 电 势 /mV 标准电偶冷端冷端校正后总电 势/mV 实际炉温 /℃温度/℃电势/mV 18517.78822.00.1257.913852 28527.79122.00.1257.916852 38507.79922.00.1257.924853 48507.79922.00.1257.924853 58517.80022.00.1257.925853 68527.80022.00.1257.925853 78527.80122.00.1257.926853 88517.80122.00.1257.926853 98507.80422.00.1257.929853 108517.80422.00.1257.929853 平均851平均853 规定工作温度/℃850 实际炉温与规定温度之差/℃3 显示温度与实际炉温之差/℃-2 温度波动范围/℃1 3.5“5.3绝缘电阻” 按照 GB/T 15479-1995工业自动化仪表绝缘电阻、绝缘强度技术要求和试验方法 ，选择一般试验大 气条件（无接地端子或保护接地点的仪表，温度 15℃～35℃，湿度 45％～75％）的绝缘电阻指标（20MΩ） 要求，作为本规程的安全性能要求。 3.6“6.3检定项目” 首次检定需进行所有项目的检定，以便对仪器性能有全部的认识。 后续检定除绝缘电阻和绝缘强度外，其他项目属计量性能要求或不稳定的通用技术要求，均需检定。 使用中检验只需检定计量性能即可，外观和通电检查也可包含其中。 3.7“6.4.3控温性能检定” 控温性能的检定方法按照煤炭实验室和计量检定机构通用做法进行。 3.8“6.4.4 重复性检定” 重复性检定中碳、氢量值测定均采用 GB/T 476-2008煤中碳和氢的测定方法 。 煤样数与测量次数是兼顾检定要求和工作量而确定的。 3.9“6.4.5示值误差检定” 示值误差检定中碳、氢量值测定均采用 GB/T 476-2008煤中碳和氢的测定方法 。 GB/T 476-2008 规定，每一煤样需进行 2 次重复测定，本标准按照此标准要求，规定以 2 次重复测定 的碳、氢结果（满足重复性限要求）的平均值为仪器示值，换算为相同基准后，与认定值（约定真值）进 行比较。 该条款中给出了水分测定方法和基的换算公式。 3.10“6.5检定结果的评定” 所有检定项目均是仪器合格的指标，因此规定所有检定项目检定合格才能判定仪器合格，发给检定证 书；否则判定仪器不合格，发给检定结果通知书，并注明不合格项目。 3.11“6.6 检定周期” 考虑到高温加热设备的易损性，暂定检定周期定为两年。 煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明煤中碳氢测定仪检定规程行业标准编制说明 第 8页共 8页 4与国际、国外同类标准水平的对比情况 目前尚无相关国际标准和国家标准。 5与现行法律、法规和强制性标准的关系 至标准编制之日尚未发现与计划编制标准相冲突的现行法律、法规和强制性标准。 6重大分歧意见的处理 无。 7作为强制性标准或推荐性标准的建议 建议本标准为推荐性行业标准。 8贯彻标准的措施建议 为了贯彻好本标准，使其有效发挥作用，建议在标准发布后，在全国能源、电力、仪器仪表等行业进 行宣传与贯彻，并组织有关部门进行学习和培训。 9废止现行有关标准的建议 无。 10 其他应予以说明的事项 无。