環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀校準(zhǔn)方法的研究

郭春梅

(中石化股份天津分公司計(jì)量中心，天津 300271)

?

環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀校準(zhǔn)方法的研究

郭春梅

(中石化股份天津分公司計(jì)量中心，天津 300271)

選擇有證標(biāo)準(zhǔn)氣體是保證環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠的前提。鑒于目前市場(chǎng)上很難買到符合要求的有證標(biāo)準(zhǔn)氣體，文章通過(guò)對(duì)不同廠家的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行核查，確定了校準(zhǔn)所用的環(huán)氧乙烷標(biāo)準(zhǔn)氣體。并結(jié)合報(bào)警儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重點(diǎn)確定了環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀的校準(zhǔn)項(xiàng)目、校準(zhǔn)方法及主要計(jì)量特性指標(biāo)。

環(huán)氧乙烷；檢測(cè)報(bào)警儀；校準(zhǔn)；氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

0 引言

環(huán)氧乙烷作為一種重要的有機(jī)合成原料，在石油石化行業(yè)中用于制造乙二醇、聚醚、合成洗滌劑、潤(rùn)滑劑等。常溫下，環(huán)氧乙烷為無(wú)色有乙醚氣味氣體，是一種有毒的致癌物質(zhì)，GBZ 2.1—2007《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值第1部分：化學(xué)有害因素》規(guī)定：PC-TWA(時(shí)間加權(quán)平均容許濃度permissible concentration-time weighted average)為2mg/m3。隨著石化行業(yè)的發(fā)展,環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)和使用逐年擴(kuò)大，而環(huán)氧乙烷安全性檢測(cè)也日益重要。為了確保環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀計(jì)量性能的可靠性，其檢定、校準(zhǔn)問(wèn)題也被提到企業(yè)計(jì)量管理工作的議事日程。但由于氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、量值溯源等方面的技術(shù)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)尚未頒布環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等，導(dǎo)致此類氣體檢測(cè)報(bào)警儀的檢定、校準(zhǔn)工作因缺乏相應(yīng)依據(jù)而難以正常開(kāi)展。本文通過(guò)調(diào)研確定校準(zhǔn)路線，并在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了所使用的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀的校準(zhǔn)項(xiàng)目、校準(zhǔn)方法。

1 校準(zhǔn)所需材料

1)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：選擇有證的環(huán)氧乙烷氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

2)零點(diǎn)氣體：清潔空氣或氮?dú)?氮?dú)饧兌炔坏陀?9.99%)。

3)輔助設(shè)備：流量控制器、減壓閥和氣路，秒表，標(biāo)定罩等。

2 校準(zhǔn)所用氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的核查

校準(zhǔn)環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀所用氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)首選有證的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，有證是指“附有由權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的文件，提供使用有效程序獲得的具有不確定度和溯源性的一個(gè)或多個(gè)特性量值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”。有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可以作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢定、校準(zhǔn)或校對(duì)儀器設(shè)備，是量值傳遞的一種重要手段，是統(tǒng)一全國(guó)量值的法定依據(jù)，也是保證量值傳遞準(zhǔn)確可靠的前提。由于環(huán)氧乙烷氣體的化學(xué)特性非?；钴S，對(duì)標(biāo)氣廠家的生產(chǎn)過(guò)程要求較高。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，廠家能夠生產(chǎn)出5～200μmol/mol濃度范圍的環(huán)氧乙烷標(biāo)準(zhǔn)氣體，標(biāo)準(zhǔn)氣體的擴(kuò)展不確定度在2%～6%左右，但由于市場(chǎng)需求量非常小，目前市場(chǎng)上還沒(méi)有廠家對(duì)環(huán)氧乙烷標(biāo)氣進(jìn)行申請(qǐng)定級(jí)，沒(méi)有帶國(guó)標(biāo)號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)，企業(yè)難以獲得有證的標(biāo)準(zhǔn)氣體。為了工作需要，企業(yè)必須對(duì)購(gòu)買的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行核查，以確保其計(jì)量特性能夠滿足開(kāi)展校準(zhǔn)工作的需要。

2.1 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)核查試驗(yàn)

采用兩個(gè)不同生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)同一儀器進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證校準(zhǔn)結(jié)果的可信度，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 校準(zhǔn)結(jié)果驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 確定校準(zhǔn)用氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的技術(shù)指標(biāo)主要依據(jù)目前國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)氣體市場(chǎng)上環(huán)氧乙烷氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的生產(chǎn)能力確定，有效期一般為半年。采用空氣中環(huán)氧乙烷標(biāo)氣或氮?dú)庵协h(huán)氧乙烷標(biāo)氣，濃度約為儀器滿量程的20%，50%，80%及大于報(bào)警設(shè)定值的有證氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其相對(duì)擴(kuò)展不確定度不大于3%(k=2)。

3 環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀的校準(zhǔn)方法

3.1 校準(zhǔn)項(xiàng)目的確定

參照GB 12358《作業(yè)場(chǎng)所環(huán)境氣體檢測(cè)報(bào)警儀通用技術(shù)要求》和國(guó)內(nèi)已頒布的其他氣體檢測(cè)報(bào)警儀的計(jì)量檢定規(guī)程以及國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合檢測(cè)報(bào)警儀的計(jì)量特性，確定了校準(zhǔn)項(xiàng)目：外觀及通電檢查、報(bào)警功能檢查、現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)傳指示一致性檢查、示值誤差、重復(fù)性響應(yīng)時(shí)間等。

3.2 主要項(xiàng)目的校準(zhǔn)方法

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)傳指示一致性檢查

對(duì)于在線安裝的固定式檢測(cè)報(bào)警儀，報(bào)警信號(hào)應(yīng)發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警儀和有人值守的控制室或現(xiàn)場(chǎng)操作室的指示報(bào)警設(shè)備，并檢查聲光報(bào)警是否正常。目的是通過(guò)該項(xiàng)目的校準(zhǔn)活動(dòng)，確保檢測(cè)報(bào)警儀現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)傳指示、報(bào)警的一致性和運(yùn)行的可靠性。

3.2.2 示值誤差

儀器通電預(yù)熱穩(wěn)定后，按照?qǐng)D1所示連接氣路。根據(jù)被校儀器的采樣方式使用流量控制器，控制被校儀器所需的流量。校準(zhǔn)擴(kuò)散式儀器時(shí)，流量大小依據(jù)使用說(shuō)明書(shū)的要求。校準(zhǔn)吸入式儀器時(shí)，一定要保證流量控制器的旁通流量計(jì)有氣體放出。按照上述通氣方法，通入零點(diǎn)氣體校準(zhǔn)儀器零點(diǎn)后，再分別通入濃度約為20%FS、50%FS、80%FS的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，記錄儀器的穩(wěn)定示值。每點(diǎn)重復(fù)測(cè)量3次。按式(1)進(jìn)行計(jì)算每點(diǎn)的ΔA，取絕對(duì)值最大的ΔA為示值誤差。

圖1 流量控制器

(1)

3.2.3 重復(fù)性

儀器預(yù)熱穩(wěn)定后，通入濃度約為50%FS的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，記錄儀器穩(wěn)定示值A(chǔ)i，撤去氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。在相同條件下重復(fù)上述操作6次，按式(2)計(jì)算的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為重復(fù)性。

(2)

3.2.4 響應(yīng)時(shí)間

預(yù)熱穩(wěn)定后，通入零點(diǎn)氣體調(diào)整儀器零點(diǎn)，再通入濃度約為50%FS的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，讀取穩(wěn)定示值，停止通氣，讓儀器回到零點(diǎn)。再通入上述氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，同時(shí)啟動(dòng)秒表，待示值升至穩(wěn)定示值的90%時(shí)，停止秒表，記錄秒表顯示的時(shí)間。按上述方法重復(fù)測(cè)量3次，3次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值作為儀器的響應(yīng)時(shí)間。

3.3 計(jì)量特性指標(biāo)的確定

3.3.1 示值誤差

表2為兩年間對(duì)不同裝置區(qū)環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，報(bào)警儀生產(chǎn)廠家進(jìn)行的試驗(yàn)及在報(bào)警器實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中截取的一部分，從表中數(shù)據(jù)可以看出，示指誤差在3%FS左右。依據(jù)GB 12358的規(guī)定，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)檢測(cè)報(bào)警儀的技術(shù)指標(biāo)、其它氣體檢測(cè)報(bào)警儀的檢定規(guī)程規(guī)定，以及大量試驗(yàn)驗(yàn)證，為了保險(xiǎn)最終將檢測(cè)報(bào)警儀的示值誤差指標(biāo)確定為±5%FS。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)截取部分

3.3.2 重復(fù)性和響應(yīng)時(shí)間

在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，依據(jù)GB 12358的要求，參照已頒布的其他氣體檢測(cè)報(bào)警儀的檢定規(guī)程，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)檢測(cè)報(bào)警儀產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，最終確定了重復(fù)性s≤2%；響應(yīng)時(shí)間t≤160s(擴(kuò)散式)、t≤60s(吸入式)的指標(biāo)要求。

4 結(jié)論

本文對(duì)環(huán)氧乙烷檢測(cè)報(bào)警儀校準(zhǔn)的技術(shù)條件和校準(zhǔn)方法進(jìn)行了明確規(guī)定，并形成了校準(zhǔn)規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為Q/SH 0473-2012，它的制定將為中石化內(nèi)部企業(yè)今后的校準(zhǔn)、檢驗(yàn)以及日常維護(hù)等工作提供理論依據(jù)，填補(bǔ)了該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)的空白。從而提高報(bào)警儀現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行質(zhì)量，減少安全隱患，防止安全事故的發(fā)生，為石油化工行業(yè)職工的安全、健康以及環(huán)境保護(hù)提供保障，為裝置的平穩(wěn)安全運(yùn)行起到保駕護(hù)航的作用。

[1] GBZ 2.1—2007工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值 第1部分：化學(xué)有害因素

[2] GB 12358—2006作業(yè)場(chǎng)所環(huán)境氣體檢測(cè)報(bào)警儀通用技術(shù)要求

[3] GB 50493—2009石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范

[4] JJG 551—2003二氧化硫氣體檢測(cè)儀檢定規(guī)程

[5] JJG 695—2003硫化氫氣體檢測(cè)儀檢定規(guī)程

[6] JJG 693—2011可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器檢定規(guī)程

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.1.17