煤空干基灰分測(cè)定結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定

代新英(遼寧東正商品檢驗(yàn)服務(wù)有限公司，遼寧 營口 115007)

0 引言

煤中的灰分對(duì)于煤在燃燒過程中是一種無用物質(zhì)，因此無論各種用途的煤都要求灰分越低越好。灰分增高時(shí)，會(huì)降低煤的發(fā)熱量，因此煤在燃燒過程中也是灰分越低越好。煤炭在銷售過程中，煤中灰分是以質(zhì)計(jì)價(jià)的重要指標(biāo)之一，在以灰分計(jì)價(jià)時(shí)，灰分是計(jì)價(jià)的基礎(chǔ)指標(biāo)，在以發(fā)熱量計(jì)價(jià)時(shí)，灰分是計(jì)價(jià)的輔助指標(biāo)。由此可見灰分測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確與否直接影響煤炭供需雙方的利益，其測(cè)量不確定度是用來衡量測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的尺度，不確定度越小，測(cè)量水平愈高，測(cè)量結(jié)果的使用價(jià)值愈高。隨著貿(mào)易的發(fā)展，對(duì)測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定也越來越廣泛，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可和實(shí)驗(yàn)室問的比對(duì)測(cè)試中，也對(duì)不確定度的評(píng)定提出了要求。測(cè)量不確定度是用來衡量測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的尺度，不確定度越小，測(cè)量水平愈高，測(cè)量結(jié)果的使用價(jià)值愈高。

GB/T 33303—2016《煤質(zhì)分析中測(cè)量不確定度評(píng)定指南》列出了煤分析中測(cè)量不確定度評(píng)定的術(shù)語和定義，測(cè)量不確定度的評(píng)定方法，以及測(cè)量不確定度的報(bào)告和表示。此標(biāo)準(zhǔn)只適用于煤炭檢測(cè)中不確定度的評(píng)定，參考此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行煤炭各項(xiàng)檢測(cè)不確定度評(píng)定不僅簡化了不確定度評(píng)定過程，而且使煤炭不確定度評(píng)定過程更加容易理解和掌握，對(duì)煤質(zhì)分析人員而言，其具有很好的指導(dǎo)和參考價(jià)值。本文依據(jù)GB/T 212—2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，并參照GB/T 33303—2016對(duì)煤空干基灰分進(jìn)行了不確定度評(píng)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器

電子天平：編號(hào)為LNDZ01，型號(hào)為BS124S，測(cè)量精度±0.0001g。

馬弗爐：編號(hào)為LNDZ05，型號(hào)為JN-4-10，測(cè)量精度±1℃。

1.2 測(cè)試方法簡述

按照GB/T 212—2008《煤的工業(yè)分析方法》的第4.1條規(guī)定，采用緩慢灰化法測(cè)定。

稱取1.0000g 編號(hào)為BY202002003的空干基煤樣，放人馬弗爐中，以一定速度加熱到(815±10)℃，灰化并灼燒到質(zhì)量恒定，以殘留物質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)作為煤樣空干基灰分。

1.3 測(cè)量模型的建立

按照式(1)計(jì)算煤中空干基灰分Aad：

式中，m1為試樣灼燒后灰的質(zhì)量(g)；m為試樣的質(zhì)量(g)；Aad為試樣的的空干基灰分(%)。

1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

按照GB/T 212—2008《煤的工業(yè)分析方法》對(duì)樣品編號(hào)為BY202002003的煤樣進(jìn)行了兩次空干基灰分含量(Aad)測(cè)定測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 煤的灰分測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)

按照GB/T 212—2008《煤的工業(yè)分析方法》對(duì)樣品編號(hào)為BY202002003的煤樣進(jìn)行了六次空干基灰分含量(Aad)測(cè)定測(cè)定結(jié)果見表2。

表2 煤的灰分重復(fù)測(cè)定結(jié)果

2 測(cè)量不確定度評(píng)定

2.1 測(cè)量不確定度的來源分析

不確定度的來源分為A 類和B 類。A 類不確定度來源于測(cè)量的讀數(shù)偏差、測(cè)量過程室溫的變化，以及其它一些偶然性變化；B 類不確定度來源于測(cè)量設(shè)備的示差偏差(如天平精度)、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度等。本試驗(yàn)灰分測(cè)量值為8.79%，無需進(jìn)行檢查性灼燒，因此不需考慮質(zhì)量恒定的不確定度。

2.2 不確定度分量的識(shí)別

根據(jù)被測(cè)量Aad與輸入量的函數(shù)關(guān)系(式1)，煤中灰分的測(cè)量不確定度包括測(cè)量重復(fù)性的不確定度分量(A 類)、試樣稱量的不確定度分量(B 類)、灼燒后灰分稱量的不確定度分量(B 類)。

2.3 測(cè)量不確定度分量的評(píng)定

2.3.1 測(cè)量重復(fù)性的不確定度urel(s)

測(cè)量重復(fù)性的不確定度屬于A 類測(cè)量不確定度。貝塞爾公式法：

按式2計(jì)算表1中重復(fù)測(cè)定結(jié)果的A 類不確定度：

極差法：

按式3計(jì)算表1中重復(fù)測(cè)定結(jié)果的A 類不確定度：

預(yù)評(píng)估重復(fù)性法：

按式4計(jì)算表2中6次重復(fù)測(cè)定結(jié)果的A 類不確定度：

本次試驗(yàn)兩次重復(fù)測(cè)量平均值引入的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)不確定度按式5計(jì)算為：

2.3.2 稱量引起的不確定度urel(m)

JJG 1036—2008 《電子天平檢定規(guī)程》規(guī)定，電子天平的分辨力為0.0001g，即天平的稱量誤差為±0.1mg(檢定合格的天平皆滿足此要求)。

稱量試樣質(zhì)量m。天平(表1)的最大允許誤差為0.0001g，按式6計(jì)算按均勻分布轉(zhuǎn)化的稱量標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

稱量灼燒后殘留物質(zhì)量m1。天平(表1)的最大允許誤差為0.0001g，按式7計(jì)算按均勻分布轉(zhuǎn)化的稱量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定u(c)

(1)灰份含量測(cè)量的各不確定度分量。

灰份含量測(cè)量的各不確定度分量見表3。

表3 灰份含量測(cè)量的各不確定度分量

(2)相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

貝賽爾公式法：

按式8計(jì)算貝賽爾公式法的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

極差法：

按式9計(jì)算極差法的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

預(yù)評(píng)估重復(fù)性法：

按式10計(jì)算預(yù)評(píng)估重復(fù)性法的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

(3)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

貝賽爾公式法：

按貝賽爾公式計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

極差法：

按極差法公式計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

預(yù)評(píng)估重復(fù)性法：

按與評(píng)估法公式計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

2.3.4 擴(kuò)展不確定度的確定

取包含因子k=2。貝賽爾公式法：灰分含量測(cè)量值A(chǔ)ad的擴(kuò)展不確定度

極差法：灰分含量測(cè)量值A(chǔ)ad的擴(kuò)展不確定度

預(yù)評(píng)估重復(fù)性法：灰分含量測(cè)量值A(chǔ)ad的擴(kuò)展不確定度

2.3.5 測(cè)量結(jié)果測(cè)量不確定度的表示

貝賽爾公式法：

煤樣空干基灰分含量測(cè)量結(jié)果為：Aad=(8.79+0.02)%，k=2。

極差法：

煤樣空干基灰分含量測(cè)量結(jié)果為：Aad=(8.79+0.03)%，k=2。

預(yù)評(píng)估重復(fù)性法：

煤樣空干基灰分含量測(cè)量結(jié)果為：Aad=(8.79+0.08)%，k=2。

(文章題目:煤空干基灰分測(cè)定結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定)

2.4 結(jié)果與討論

根據(jù)2.3中的數(shù)據(jù)可以看出，每個(gè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的大小略有差異。從結(jié)果報(bào)告可以看出，與GB/T 212—2008《煤的工業(yè)分析方法》中規(guī)定的Aad重復(fù)性限(0.20%)相比較，Aad的不確定度結(jié)果均小于此數(shù)值。由此可見測(cè)量不確定度的評(píng)定更能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)測(cè)試水平和真實(shí)測(cè)試狀態(tài)，因?yàn)槠溥^程包含了測(cè)試中涉及的方法、 儀器設(shè)備和環(huán)境等多方面的影響因素。

3 結(jié)語

本評(píng)定得出的煤的空干基灰分測(cè)量結(jié)果的不確定度是實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果的不確定度。如要求干燥基灰分的測(cè)量不確定，參照空干基灰分的測(cè)量不確定度評(píng)定方法評(píng)定水分的測(cè)量不確定度，根據(jù)水分和空干基灰分的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算干燥基灰分的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度。

通過對(duì)影響煤空干基灰分不確定度的各因素進(jìn)行評(píng)定看出，重復(fù)測(cè)定樣品、天平稱量過程、儀器設(shè)備的精密性和實(shí)驗(yàn)員操作過程都是影響檢測(cè)結(jié)果不確定度的來源要素。因此為保證實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量，增強(qiáng)客戶對(duì)檢查/檢測(cè)結(jié)果的信心，我們首先不斷提高檢測(cè)人員的技術(shù)水平以減小操作過程中的誤差。其次在檢測(cè)過程中應(yīng)優(yōu)選精密度較高的天平、且經(jīng)常進(jìn)行核查校準(zhǔn)，從而提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。