大樣制備系統(tǒng)精密度測(cè)定和偏倚試驗(yàn)

耿松 李寧 張景香

(力鴻檢驗(yàn)集團(tuán)有限公司唐山分公司 河北唐山 063611)

1 前言

大樣制備系統(tǒng)是一種聯(lián)合破碎縮分設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是可大批量處理煤樣，保障相應(yīng)粒度級(jí)留樣量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。為驗(yàn)證其性能是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，本文對(duì)制樣系統(tǒng)進(jìn)行精密度測(cè)定和偏倚試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)煤樣選取

煤種類型為混煤，取24個(gè)試樣樣品，每個(gè)樣品重量≥500 kg。

2.2 試驗(yàn)煤樣的制備與化驗(yàn)

(1)將試樣供入大樣制備系統(tǒng)內(nèi)制備出1份試樣A，收集全部棄樣再次供入大樣制備系統(tǒng)，收集1份試樣B，保證所有試樣質(zhì)量≥15 kg，收集全部棄樣為C，將試樣C二分器人工縮分至樣量為15～20 kg。

(2)將試樣A、B、C分別破碎至粒度<6 mm，用6 mm二分器人工縮分出≥3.75 kg，破碎至粒度<3mm，使之全部通過(guò)3 mm圓孔篩，然后人工使用3 mm二分器縮分出100 g左右煤樣。

(3)將試樣A、B、C破碎至0.2 mm以下，在大氣環(huán)境中使其達(dá)到空氣干燥狀態(tài)，分別得到A、B、C 3組分析試樣。

(4)根據(jù)GB/T212-2008《煤的工業(yè)分析方法》，對(duì)A、B、C 3組分析試樣進(jìn)行灰分(Ad)重復(fù)測(cè)定。

(5)重復(fù)上述操作，完成對(duì)24個(gè)試樣的制備、化驗(yàn)。

3 制樣精密度評(píng)定

3.1 單組試驗(yàn)精密度評(píng)定

3.1.1 制樣和化驗(yàn)方差目標(biāo)值

1個(gè)制樣縮分階段的方差通常為化驗(yàn)的2倍，因此1個(gè)三階段制樣—化驗(yàn)的總方差可按2∶2∶1分為2個(gè)縮分方差和1個(gè)化驗(yàn)方差，按照公式(1)計(jì)算(一個(gè)縮分階段方差的數(shù)值最大可取0.08)。

3.2 制樣、化驗(yàn)總方差核算

3.3 精密度測(cè)定

根據(jù)附表中表1中試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算第一組試驗(yàn)的制樣和化驗(yàn)方差和標(biāo)準(zhǔn)差：

式中：A、B為表1所列試樣A、B的灰分(Ad)測(cè)定值。

表1

根據(jù)表2中試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算第二組試驗(yàn)的制樣和化驗(yàn)方差和標(biāo)準(zhǔn)差：

表2

3.4 大樣制備系統(tǒng)精密度評(píng)定

2組制樣精密度結(jié)果優(yōu)于制樣化驗(yàn)總方差期望值，證明該大樣制備系統(tǒng)制樣精密度合格。

4 大樣制備系統(tǒng)灰分偏倚試驗(yàn)

4.1 偏倚試驗(yàn)原理

任取A樣、B樣作為試驗(yàn)樣，本次試驗(yàn)取A樣為試驗(yàn)樣進(jìn)行偏倚試驗(yàn)，取樣品A、B、C的加權(quán)平均值作為參比樣D，統(tǒng)計(jì)分析每對(duì)樣品測(cè)試結(jié)果間的差值，采用t檢驗(yàn)來(lái)確定灰分偏倚。

任一制樣及化驗(yàn)程序都會(huì)存在隨機(jī)測(cè)量誤差，因此任何統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)都不能確定不存在偏倚，只能確定可能不存在大于一定程度的偏倚，這種偏倚值被定義為能夠被檢測(cè)到的最小偏倚或是被認(rèn)定為實(shí)際測(cè)量中允許的最大偏倚；對(duì)一個(gè)試驗(yàn)程序，要求能夠檢測(cè)出的最小偏倚≤最大允許偏倚值B，因此在進(jìn)行灰分偏倚試驗(yàn)前需要先設(shè)定最大偏倚值B值，本次試驗(yàn)最大允許偏倚B設(shè)定為0.2，最后進(jìn)行t-檢驗(yàn)判定時(shí)，如果觀測(cè)值差值顯著

表3

表4 試驗(yàn)樣與參比樣灰分測(cè)定結(jié)果

4.2 離群值判定

以科克倫(Cochran)最大方差準(zhǔn)數(shù)C為依據(jù)，第18組d值最大，計(jì)算最大方差準(zhǔn)數(shù)C：

本次試驗(yàn)組對(duì)數(shù)為24組，由GB/T 19494.3-2004表9中查出n=24的科克倫最大方差檢驗(yàn)臨界值=0.425，C<0.425，則該最大差值不屬于離群值。

4.3 檢驗(yàn)差值的獨(dú)立性

4.3.1 計(jì)算中位值：dmid

按照由小到大的順序?qū)⒃嚇訉?duì)差值進(jìn)行排列(表5)，計(jì)算出中位值：當(dāng)試樣對(duì)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，取中值為中位值；當(dāng)試樣對(duì)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，取中間兩個(gè)值的平均數(shù)作為中位值。本組實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)為偶數(shù)，取第12組與第13組的平均數(shù)為中位值dmid為-0.015。

表5 差值順序及中位值表(灰分)

4.3.2 求群數(shù)：r

按照試驗(yàn)順序?qū)⒃嚇訉?duì)差值進(jìn)行排列，每對(duì)的差值減去中位值，兩者之差為正，標(biāo)為“+”；兩者之差為負(fù)，標(biāo)為“-”。第1組差值的群數(shù)r標(biāo)為“1”，第2組至最后一組每改變一次符號(hào)，群數(shù)增加“1”(差值等于“0”時(shí)，群數(shù)不計(jì)入)。該實(shí)驗(yàn)群數(shù)r=12(表6)。

表6 群數(shù)r統(tǒng)計(jì)表(灰分)

4.3.3 判定差值獨(dú)立性

在這組數(shù)據(jù)中，“+”的個(gè)數(shù)是12個(gè)，“-”的個(gè)數(shù)是12個(gè)，相同符號(hào)的較小數(shù)n1=12，相同符號(hào)的較大數(shù)n2=12。根據(jù)GB/T19494.3-2004中表13，可以查到對(duì)應(yīng)的n1(12)和n2(12)顯著性上限因數(shù)u和下限因數(shù)L分別為17和9。通過(guò)對(duì)r、L、u三者進(jìn)行比較，9<10<17，即L

4.4 計(jì)算平均差、標(biāo)準(zhǔn)差、試樣因數(shù)g

根據(jù)GB/T19494.3-2004表10，得到g=1.132時(shí)，nRP=12，本試驗(yàn)的對(duì)數(shù)為24組，表明本試驗(yàn)的對(duì)數(shù)足以滿足要求。

4.5 檢驗(yàn)偏倚

4.5.1 檢驗(yàn)顯著性偏倚

最大允許偏倚值B=0.2，比較d和B，因?yàn)?0.2<-0.00917<0.2，即-B

4.5.2 實(shí)質(zhì)性偏倚(μ=B)檢驗(yàn)

式中np為差值數(shù)24，從GB/T19494.3-2004表12查出自由度為(np-1)(23)，單尾值(tβ)=1.714。

tnz和tβ進(jìn)行比較：5.291>1.714，即tnz>tβ，可以證明系統(tǒng)偏倚小于設(shè)定值B，即無(wú)實(shí)質(zhì)性偏倚，可以繼續(xù)進(jìn)行以下試驗(yàn)。

4.5.3 與0有顯著偏倚(μ=0)檢驗(yàn)

按下列公式計(jì)算統(tǒng)計(jì)量tz：

由GB/T19494.3-2004，表12得到自由度為(np-1)(23)，雙尾值(tα=2.069)。

將和進(jìn)行比較，0.254<2.069，即tz

5 結(jié)論

灰分測(cè)定是煤質(zhì)分析的重要指標(biāo)之一，是煤炭最敏感的參數(shù)，如灰分的方差滿足要求，工業(yè)分析、元素分析的其他參數(shù)一般都會(huì)滿足要求。通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，證明該制樣系統(tǒng)精密度滿足要求，在最大允許偏倚值B設(shè)定為0.2時(shí)，可接受該大樣制備系統(tǒng)無(wú)偏倚。