煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)測量誤差及改進措施

伊 倩，方新慧，李微微，李澤宗

(河南能源義煤公司煤質(zhì)管理中心，河南 義馬 472300)

0 引言

煤炭作為能源主要品種之一，被稱為“工業(yè)的糧食”，占世界一次能源消耗近30%，在一次性能源結(jié)構(gòu)中的比重仍居高不下。煤炭是有機物和無機物組成的混合物，準(zhǔn)確的化驗數(shù)據(jù)是科學(xué)分類、利用的理論依據(jù)。煤炭成分多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，務(wù)必用不同的實驗方法反映本身的性質(zhì)、質(zhì)量等。不同化驗數(shù)據(jù)對煤炭的性質(zhì)、分類、應(yīng)用及價值有著不同的作用，煤質(zhì)化驗過程中存在許多對化驗結(jié)果準(zhǔn)確性造成影響的因素，這就要求我們在測驗過程中不斷優(yōu)化和改進[1-3]。市場經(jīng)濟體制下競爭日益激烈，采取有效應(yīng)對措施，減小化驗數(shù)據(jù)測量誤差，確保數(shù)據(jù)真實性和可靠性，才能使企業(yè)在經(jīng)濟活動中持續(xù)處于優(yōu)勢地位。鑒于此，對造成煤質(zhì)化驗產(chǎn)生誤差的原因深入分析、研判，從人員、設(shè)備、環(huán)境等方面嚴格把控，從根本上提升化驗結(jié)果準(zhǔn)確性意義重大。

1 煤質(zhì)化驗誤差分析

1.1 誤差概述

日常檢測中，方法的科學(xué)性、儀器的精密程度、實驗環(huán)境是否合格、操作人員是否熟練，都會影響檢測結(jié)果，甚至同一人員對同一樣品的檢測數(shù)據(jù)也不完全一致。事實上，物理量的測定往往不是絕對準(zhǔn)確的，這便造成誤差。誤差主要分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差3類，具體分類及對比見表1。

表1 誤差分類及對比Table 1 Error classification and comparison

1.2 煤質(zhì)化驗誤差原因及分析

煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)是反映煤炭性質(zhì)、質(zhì)量的客觀依據(jù)，實際測驗環(huán)節(jié)中，因多方面因素困擾，煤質(zhì)測定結(jié)果與實際不可避免的存在一定誤差。對誤差產(chǎn)生的原因深入分析研判，進而采取針對性措施，以提高化驗結(jié)果準(zhǔn)確性，經(jīng)濟合理地利用煤炭資源。

系統(tǒng)誤差：煤質(zhì)化驗中系統(tǒng)誤差非常普遍，甚至無法避免，通常造成煤質(zhì)化驗結(jié)果比真值偏高或偏低，具有較明顯的規(guī)律性。主要因化驗人員反應(yīng)、精神狀態(tài)、工作習(xí)慣不同；設(shè)備存在缺陷或沒有按規(guī)定條件安裝、使用；測量方法所依據(jù)的理論公式本身的近似性，化驗方法本身不完善，亦或化驗條件不能達到理想條件下所規(guī)定的要求；化驗室環(huán)境與外部環(huán)境或化驗室環(huán)境內(nèi)部條件限制而相互影響。系統(tǒng)誤差影響因素相對固定，日?？杉皶r發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生原因，有效進行規(guī)避，提升化驗準(zhǔn)確度。

隨機誤差：隨機誤差又被稱為偶然誤差，具有抵償性，其產(chǎn)生的原因是整個測驗過程中不可預(yù)測偶然因素的影響。如人員操作的微小差異；儀器的不穩(wěn)定；室溫、濕度、光照、磁場、氣壓環(huán)境條件的變化等。隨機誤差貫穿采、制、化等全過程，因此往往不能夠準(zhǔn)確地預(yù)測誤差會在何時、何處發(fā)生。如對滴定管數(shù)值進行讀取時，由于操作不規(guī)范，導(dǎo)致多次取值不同；設(shè)備不穩(wěn)定或樣本自身特性，造成相應(yīng)問題；測試環(huán)境溫度、濕度等的影響，引發(fā)的誤差[4]?？梢?，隨機誤差缺乏規(guī)律性，不確定性較強。為有效減少隨機誤差，需強化管理、規(guī)范操作，以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

粗大誤差：一定條件下，化驗結(jié)果明顯偏離真值時所對應(yīng)的誤差為粗大誤差，產(chǎn)生原因有主觀因素，也有客觀因素。如方法不當(dāng)、設(shè)備問題，記錄、計算錯誤等。其中，人身誤差是主要的，可通過提高人員責(zé)任心、加強培訓(xùn)、規(guī)范操作。建立操作人員自覺復(fù)算、審核人員復(fù)審制度；強化儀器設(shè)備檢查、校準(zhǔn)等，避免粗大誤差的發(fā)生。

2 確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的對策

當(dāng)前煤炭仍具有十分廣泛的用途，根據(jù)煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)分析煤炭成分及性質(zhì)，滿足不同企業(yè)對煤炭品質(zhì)的要求。如何解決煤質(zhì)化驗存在的困擾，減少數(shù)據(jù)誤差，提高結(jié)果精準(zhǔn)性，就必須針對誤差產(chǎn)生原因，在測驗過程中對影響因素有效控制，分別從人員管理、健全制度、設(shè)備使用、流程優(yōu)化、分析總結(jié)、工作創(chuàng)新等方面采取對策。

2.1 加強人員培訓(xùn)

人身誤差是造成粗大誤差的主要因素。操作人員是煤質(zhì)化驗的主體，大多測驗項目是不可逆的。因此，對于人員的工作態(tài)度及能力都應(yīng)有嚴格的要求。將書本學(xué)、交流學(xué)、實踐學(xué)、比武學(xué)、師帶徒等多種學(xué)習(xí)形式結(jié)合；由“灌輸式”教育向“互動交流”轉(zhuǎn)變，變“被動接受”為“主動探索”。不僅要培養(yǎng)獨當(dāng)一面的技術(shù)能手還要培養(yǎng)崗位上的“多面手”，讓他們不僅掌握化驗技術(shù)，還要同時具備設(shè)備檢測維修技能，工作中及時發(fā)現(xiàn)、排除設(shè)備故障，避免設(shè)備“帶病”運轉(zhuǎn)。重點從態(tài)度、能力2個方面，堅持因人而異、因地制宜的原則對操作人員進行培訓(xùn)，科學(xué)制定學(xué)習(xí)計劃，對癥施治。一是確保其切實認識到自身工作的重要性，對待本職工作毫不馬虎，客觀公正地將煤炭樣本的質(zhì)量展現(xiàn)出來[5]；二是要求操作人員練好“內(nèi)功”，掌握煤質(zhì)化驗標(biāo)準(zhǔn)方法，熟練常用儀器設(shè)備操作，精通數(shù)據(jù)計算和分析方法，明確注意事項，熟悉精湛的技術(shù)，特別是加強煤質(zhì)化驗新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料的培訓(xùn)學(xué)習(xí)。

2.2 建立健全制度

無規(guī)矩不成方圓，化驗室這種對數(shù)據(jù)真實性和可靠性要求精益求精的單位，員工自身素質(zhì)高固然重要，建立健全規(guī)章制度也相得益彰。從崗位職責(zé)、操作標(biāo)準(zhǔn)、考核獎懲、責(zé)任追究等方面規(guī)范管理，做到賞罰分明，不僅保證化驗數(shù)據(jù)的真實、可靠，而且提高操作人員工作積極性。例如，河南能源義煤公司煤質(zhì)管理中心化驗室制定了一系列規(guī)章制度來約束化驗員工作，包含《化驗員崗位責(zé)任制》《化驗員崗位操作規(guī)范》《化驗項目操作考核及獎懲標(biāo)準(zhǔn)》《化驗員計分制管理辦法》《化驗員績效工資考核制度》《化驗室評先評優(yōu)管理辦法》等十余項標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、制度、辦法。如實行定期標(biāo)定責(zé)任制，全自動工業(yè)分析儀、量熱儀每月用標(biāo)準(zhǔn)煤樣校驗；每季度用苯甲酸進行一次熱容量標(biāo)定，確保儀器使用的精密性和準(zhǔn)確性；全自動水分儀每月與通氮干燥法進行比對試驗，比對結(jié)果符合重復(fù)性限等。完善、創(chuàng)新動態(tài)考核和責(zé)任追究機制，實行日考核、周匯總、月兌現(xiàn)，把外在壓力變?yōu)閮?nèi)在動力，變制度上墻為內(nèi)化于心，不斷提高化驗工作水平。

2.3 優(yōu)化設(shè)備管理

設(shè)備是煤質(zhì)化驗正常開展的前提，其精密度是結(jié)果精確性的重要保障，因此有關(guān)人員應(yīng)切實做好煤質(zhì)化驗中所涉及各類儀器設(shè)備的管理。一是嚴格設(shè)備采購，從正規(guī)廠家采購滿足測驗要求的儀器設(shè)備；使用前計量部分應(yīng)進行資質(zhì)認證，并通過檢定、校準(zhǔn)，做好必要的驗收；特別是大型精密設(shè)備，需廠家安裝調(diào)試，并組織技術(shù)部門驗收。二是完善設(shè)備制度，制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備管理制度，并持續(xù)執(zhí)行、完善；操作前檢查儀器設(shè)備是否完好無損；化驗前做廢樣調(diào)試儀器；下班對設(shè)備斷電，以免設(shè)備超負荷運行影響穩(wěn)定性等。三是優(yōu)化設(shè)備使用，保持儀器整潔，如天平托盤內(nèi)不存在灰塵和雜物，砝碼重量精確，保證天平底座調(diào)節(jié)水平穩(wěn)定，在使用前對其進行清零，依照相應(yīng)的使用說明書進行操作，避免違規(guī)操作的現(xiàn)象，以免造成設(shè)備損壞[6-7]。四是加強設(shè)備維護，定期檢查和校準(zhǔn)，尤其是量熱儀及測硫儀等需調(diào)試、校準(zhǔn)后方可使用[8]；加強儀器設(shè)備維修與保養(yǎng)，磨損或老化部件及時更換。五是專人檔案管理，儀器設(shè)備統(tǒng)一編碼，詳細、準(zhǔn)確記錄設(shè)備使用與維護情況，成立設(shè)備檔案室，專人負責(zé)檔案管理。

2.4 規(guī)范操作行為

煤質(zhì)測驗操作行為控制貫穿采樣、制樣、化驗等各環(huán)節(jié)，整體過程中采、制、化環(huán)節(jié)引起的誤差占總誤差的百分比分別為80%、16%、4%，需全方位、多層次控制各環(huán)節(jié)細節(jié)。規(guī)范操作行為是提高結(jié)果精準(zhǔn)性的關(guān)鍵，操作人員切勿自行調(diào)整[9]。

采樣環(huán)節(jié)行為控制：采樣是進行煤質(zhì)化驗的基礎(chǔ)，該環(huán)節(jié)最易引發(fā)采樣、儲存方法不當(dāng)?shù)葐栴}。所采煤樣是整體測驗對象平均組成的代表物，需增加樣本數(shù)量以保證其代表性更強。煤樣應(yīng)最大限度地滿足均勻性特征，另外量不能太少，否則即使操作規(guī)范，依然存在結(jié)果誤差較大的可能。根據(jù)煤炭形成過程和機理，煤層上、下垂直方向都應(yīng)布置采樣點。如果煤炭噸位較大，對不同部位多次采樣，從皮帶、順槽和煤倉口等部位實現(xiàn)全斷面采樣[10-11]，并摻和充分以實現(xiàn)均質(zhì)化。采樣結(jié)束后，需確保樣本原始特性儲存，并及時制備。

制樣環(huán)節(jié)行為控制：制樣環(huán)節(jié)復(fù)雜，產(chǎn)生誤差占總誤差比例較大，主要包括縮分、破碎、混合、空氣干燥、存查煤樣、制樣設(shè)備設(shè)計等。導(dǎo)致制樣誤差因素較多，如人員操作、設(shè)備清理方面等。首先，應(yīng)做好制樣的準(zhǔn)備工作，對樣本編號，依據(jù)樣本性質(zhì)采取制樣方法；其次，對設(shè)備儀器進行保養(yǎng)，選擇最合適的設(shè)備，在破碎和縮分前后，做好儀器設(shè)備清潔，避免交叉感染；最后，嚴格按規(guī)范和要求操作，有效控制誤差。

化驗環(huán)節(jié)行為控制：化驗環(huán)節(jié)每一項指標(biāo)檢驗方法各異，避免由于操作人員操作不當(dāng)及儀器設(shè)備因素造成誤差，為保證化驗質(zhì)量，對人員、設(shè)備加以控制。如不同樣本盡量同時測定或縮短間隔時間，以減少空氣濕度等因素的影響；全水分測定13 mm空氣干燥一步法和兩步法按規(guī)定控制不同的溫度和時間；多數(shù)檢驗項目試驗設(shè)備、材料、步驟等均應(yīng)符合要求[12]。

化驗環(huán)境控制：化驗的環(huán)境條件穩(wěn)定性也是提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不可忽視的因素。化驗室應(yīng)南北朝向，遠離震動源，且與主廠房及煤場保持一定距離，以減小噪聲、灰塵、電場干擾等影響。各項指標(biāo)檢驗室原則為單獨房間，不在同一房間內(nèi)同時進行其他試驗項目；發(fā)熱量室為避免陽光直射最好朝北，室溫控制在15～30 ℃(整個測定過程中室溫變化不超過1 ℃)，且保持室內(nèi)無強烈空氣對流。存樣室保持低溫、恒溫、干燥、無陽光照射，禁止明火。

2.5 認真分析總結(jié)

化驗分析是煤質(zhì)化驗最后一道環(huán)節(jié)，同樣是煤質(zhì)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差的重要影響因素之一，應(yīng)認真做好化驗數(shù)據(jù)整理、分析、總結(jié)、簽字確認。一是煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)記錄到專用記錄本上，同時應(yīng)用計算機技術(shù)建立電子臺賬，便于數(shù)據(jù)查詢與對比分析。二是分析人員強化責(zé)任意識、提高專業(yè)素質(zhì)、規(guī)范自身行為，保證數(shù)據(jù)的客觀性和真實性，依據(jù)相關(guān)規(guī)定實事求是的對數(shù)據(jù)分析、總結(jié)，并出具報表。三是對原始記錄、數(shù)據(jù)、報表等履行簽字手續(xù)，操作人員與審核人員不得為同一人，2人同時簽字確認，具有連帶責(zé)任，確保后續(xù)數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題時便于落實有關(guān)人員的責(zé)任。

2.6 創(chuàng)新工作方法

煤質(zhì)化驗作為一項精密程度要求較高的崗位，在化驗過程中創(chuàng)新工作思路、強化質(zhì)量管理非常必要。一方面建立設(shè)備輪換管理責(zé)任制。儀器設(shè)備專人負責(zé)管理，并定期對其標(biāo)定和維護，同時儀器設(shè)備的管理和標(biāo)定人員每季度輪換一次，使每位操作人員能夠更細致、全面地了解和掌握各項分析儀器設(shè)備的性能。另一方面建立煤樣核查分析制度，不定期內(nèi)部抽查和外部復(fù)查，保證樣本測試準(zhǔn)確性。內(nèi)部抽查由班長隨機抽取近期所化驗不低于10%的煤樣，進行煤質(zhì)全分析。煤質(zhì)管理科隨機抽取煤樣作為外部復(fù)查，復(fù)查結(jié)果與原化驗數(shù)據(jù)比對分析，再次查漏補缺。

3 結(jié)語

煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性在原煤生產(chǎn)、加工、銷售及化學(xué)原料的提取等工作中發(fā)揮至關(guān)重要作用，然而因煤炭本身的特殊性及其測驗環(huán)節(jié)繁瑣導(dǎo)致煤質(zhì)化驗產(chǎn)生誤差的因素多種多樣，或?qū)乐赜绊懟灲Y(jié)果真實性和可靠性。為充分體現(xiàn)煤質(zhì)數(shù)據(jù)的指導(dǎo)意義，切實提高企業(yè)綜合競爭力。一方面企業(yè)應(yīng)加強人員培訓(xùn)，建立健全管理制度，創(chuàng)造合適的測驗環(huán)境，確保儀器設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠運行；另一方面操作人員提高責(zé)任心，嚴格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作，加強設(shè)備檢查和校準(zhǔn)，做好數(shù)據(jù)記錄和分析，創(chuàng)新工作方法。河南能源義煤公司從人、機、環(huán)等方面采取對策把控影響煤質(zhì)化驗準(zhǔn)確性的因素，連續(xù)2年杜絕化驗失誤事件，取得了良好效果，不僅助推公司健康、高效發(fā)展，而且具有一定的借鑒意義。