氨氣檢測報警儀技術(shù)條件和檢驗方法

1、氨氣檢測報警儀技術(shù)條件和檢驗方法Technical Requirements and Performance Test for Ammonia Detection Instruments標準編制說明中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院2009年6月目錄1 任務(wù)來源 (22 起草工作簡要過程 (33 編寫原則和確定標準主要內(nèi)容的依據(jù) (43. 1考察國內(nèi)外產(chǎn)品,確定技術(shù)指標 (43.2開展量傳研究,保證溯源可靠 (53.3符合應(yīng)用實際,制定編制原則 (73.4參照國標要求,設(shè)計框架結(jié)構(gòu) (74 技術(shù)經(jīng)濟分析論證和預(yù)期的經(jīng)濟效益 (95 采用國際標準和國外先進標準情況及水平對比 (106 與

2、現(xiàn)行法略、法規(guī)、政策及相關(guān)標準的協(xié)調(diào)性 (107 貫徹實施標準的措施和建議 (118 其他應(yīng)予說明的事項 (119 附件:氨氣檢測儀檢驗不確定度評定 (121 任務(wù)來源氨氣報警儀是新一代高科技電子產(chǎn)品,它采用高精度傳感器作為檢測元件,當報警儀探測到環(huán)境中氣體的濃度達到或超過預(yù)置報警值時,報警儀通過屏蔽電纜線將信號傳到控制器,控制器立即發(fā)出聲光報警,同時可啟動排風裝置或關(guān)閉電磁閥切斷氣源,以達到安全之目的。此種儀器廣泛應(yīng)用于各類型冷庫機房、儲庫、應(yīng)用到氨氣的工業(yè)場所,能有效地防止中毒事故、爆炸發(fā)生,從而保障人的生命、財產(chǎn)的安全。課題組調(diào)研了部分企業(yè)的在用有毒氣體報警儀的使用情況,調(diào)查所涉及到的1

3、4家企業(yè)在用的2214臺有毒氣體報警儀中,氨報警儀所占比例約為5%,主要分布在石油、化工、啤酒行業(yè)等。 圖1 有毒氣體報警器種類分布情況 調(diào)查發(fā)現(xiàn),目前國內(nèi)可燃性氣體、硫化氫、一氧化碳等檢測報警儀的計量檢定工作依據(jù)國家現(xiàn)行的計量檢定規(guī)程進行,而氨氣報警儀的檢驗、檢定工作卻難以正常開展,多數(shù)企業(yè)的氨氣報警儀疏于管理,無法保證其指示準確和報警及時,存在安全和職業(yè)危害隱患。主要原因大致如下:(1國內(nèi)尚未頒布氨氣報警儀檢驗標準、規(guī)范、規(guī)程,對氨報警儀的技術(shù)指標缺乏具體規(guī)定;(2由于氨的化學活潑性質(zhì),標準氣體的提供商極少,難以及時買到標準氣體;(3標準氣體的保存期限較短,一般不大于6個月,購置鋼瓶裝的標

4、準氣體給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟負擔。目前國內(nèi)可燃性氣體檢測報警儀、硫化氫檢測儀的計量檢定工作依據(jù)國家現(xiàn)行的計量檢定規(guī)程進行,但是由于標準氣體、量值溯源等方面的技術(shù)問題,國內(nèi)尚未頒布氨氣報警儀檢驗標準、規(guī)范、規(guī)程等,導致此類氣體檢測報警儀的檢驗工作因缺乏標準依據(jù)而難以正常開展。為了改觀目前檢驗缺乏依據(jù)的局面,強化對氨氣報警儀的使用和管理,國家安全監(jiān)管總局關(guān)于下達2008年制修訂安全生產(chǎn)行業(yè)標準項目計劃的通知安監(jiān)總政法2008144號文規(guī)定,本標準起草工作正式開始。2 起草工作簡要過程課題組成員于2008年初調(diào)研了部分企業(yè)的氨氣報警儀的使用情況,了解了此類報警儀在選型、安裝、校驗和日常維護的現(xiàn)狀及存在

5、的問題。查閱了國外相關(guān)標準、規(guī)范。2008年6月始明確了氨氣報警儀的技術(shù)特點,就關(guān)鍵項目進行了實驗,并對檢驗用氨氣標準氣的量值溯源方法進行了研究,為確保標準氣體的準確性,對所用標準氣體進行了實驗驗證以及不確定度的評定。在擬定好編寫原則和框架結(jié)構(gòu)以及對調(diào)研收集到的信息、意見進行歸納、整理、分析的基礎(chǔ)上,2008年9月初開始編寫本部分。在編寫過程中,注意對那些與國家計量法規(guī)有關(guān)的條款進行推敲和比對。10月底脫稿后,征求了部分院技術(shù)委員會成員的意見,對氨氣的量值溯源方面進行了進一步試驗。2008年12月根據(jù)國標要求編制了氨氣報警儀的技術(shù)條件和檢驗方法(初稿。2009年2月形成該標準的征求意見稿,20

6、09年3-4月征求了國內(nèi)部分專家、用戶的意見,送審稿于2009年5月編制而成。主要參加單位:中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院。工作組成員:姜素霞、肖安山、高少華、丁德武、張賀。3 編寫原則和確定標準主要內(nèi)容的依據(jù)3. 1考察國內(nèi)外產(chǎn)品,確定技術(shù)指標表1 國內(nèi)外部分氨報警儀產(chǎn)品性能指標: 本課題組參照國內(nèi)外儀器的性能要求,和已頒布的其他氣體報警儀的計量檢定規(guī)程,制定了本項目的技術(shù)路線、性能要求。3.2開展量傳研究,保證溯源可靠由于氨氣的化學性質(zhì)比較活潑,極易與氧、水分、包裝容器材料發(fā)生反應(yīng)而使?jié)舛劝l(fā)生變化,這些氣體以往都是用安瓿瓶、飽和蒸氣壓等方法少量配制,不宜長途運輸及長期貯存,且成

7、本很高。二十世紀八十年代美國NIST及一些特氣公司如SCOTT等通過實驗,研制出鋼瓶的內(nèi)涂層技術(shù),并已成功地投入生產(chǎn)。該技術(shù)有效地防止了活性氣體與鋼瓶內(nèi)壁發(fā)生反應(yīng),使得氣體穩(wěn)定性增大。我國的上海、北京等幾個著名的氣體公司,借助國外技術(shù),也已開始這項技術(shù)的研究,并有少批量的產(chǎn)品供應(yīng)市場,但氣體的穩(wěn)定性只限于半年最長不超過一年,配制濃度低時(如10-6級保存時間更有局限性。本項目組對氣體來源的五種渠道:購置有證標準氣體、使用純氣作為原料氣用高壓配氣裝置配制氣體、氨氣發(fā)生器、飽和蒸汽壓法、安瓿瓶配氣法等進行了理論論證及試驗研究。(1飽和蒸汽壓法使用分析純氨水揮發(fā)稀釋配制而得到所需濃度的氣體。實際配制

8、中,用微量注射器取14l氨水加入到10升鋁箔氣袋內(nèi),然后用氣體泵定量向氣袋內(nèi)通入10L清潔空氣,充分振蕩使氣體混合均勻,配制成32×10-6mol/mol 128×10-6mol/mol氨氣/空氣。配制好的氨氣用納氏試劑分光光度法比對、定值。考查結(jié)果表明此法配制的氨氣濃度與理論值相差較大,配制理論濃度為45.35g/L(即l64×10-6mol/mol氨氣,實際測定濃度僅為24.54g/L(6次測定均值。而且該法配制的不同批次配制的氣體濃度差異較大,連續(xù)配制的三袋濃度為22.67g/L氨氣,化學比對測定結(jié)果最高為12.60g/L,而最低僅為7.85g/L。因此,該

9、法只能少量配制,不宜長期貯存,且配氣的重復性較差,增加了濃度比對的工作量。(2安瓿瓶配氣法已知一定量的氨氣密封在安瓿瓶中,使用特別工具將其在一定容積的容器內(nèi)打碎,獲得已知濃度的氣體。昂貴的安瓿瓶增加了氣體的成本,且玻璃器皿易碎,不宜于長途運輸。(3氨氣發(fā)生器目前,國內(nèi)外的氨氣發(fā)生器供應(yīng)商較多,產(chǎn)品性能不一,有些發(fā)生器發(fā)生的氣體的濃度誤差較大,超出5%的范圍,氣體濃度也存在波動性。國外產(chǎn)品的質(zhì)量較好,但主機及其消耗配件(發(fā)生單元模塊的昂貴價格也制約了此類儀器的推廣使用。(4購置有證標準氣體目前北京、上海、濟南、江蘇等地的專業(yè)氣體公司已有少批量的產(chǎn)品供應(yīng)市場,氣體的有效期一般為半年。實驗中,從北京

10、氦普北分氣體工業(yè)有限公司購買的50ppm的氨氣標準氣體(4L內(nèi)涂層鋼瓶裝,用納氏試劑分光光度法進行量值比對,并考查標準氣體的穩(wěn)定性。50×10-6mol/mol的氨標氣化學比對測定濃度為53.7×10-6mol/mol(7次測定均值,量值符合較好。目前,對所購買的氨標氣進行5個多月的穩(wěn)定性考查實驗,定期對其氨氣濃度進行化學比對測定,結(jié)果表明氨標氣濃度一直保持穩(wěn)定。因此,用內(nèi)涂層鋼瓶裝的氨氣標準氣體可以進行長時間存放使用。(5使用純氣作為原料氣用高壓配氣裝置配制氣體安工院針對標準氣體配制技術(shù)的研究始于2004年,引進法國TBT公司氣體混合裝置的設(shè)計原理,并根據(jù)本單位檢測工作的

11、實際特點和需要,開發(fā)成功了精密氣體混合裝置,2005年至今,已有包括甲烷、丁烷、硫化氫、一氧化碳、氧氣等16種類別的氣體取得了國家質(zhì)監(jiān)總局頒發(fā)的制造計量器具許可證,在標準氣體的配制和質(zhì)量控制方面培養(yǎng)了一批技術(shù)過硬的隊伍,積累了豐富的經(jīng)驗。利用已有的精密氣體混合裝置,使用濃度為99.999%液氨通過質(zhì)量法自配制低濃度的氨氣標準氣體,用化學法進行量值比對,并考查了自配制氨標準氣體的重復性和穩(wěn)定性。配制過程采用兩級稀釋法,先由液氨配制成5000×10-6mol/mol左右的氨氣中間氣,再用氨氣中間氣作原料氣配制更低濃度(如25×10-6mol/mol的氨氣標準氣體。用上述方法連續(xù)

12、配制三瓶25×10-6mol/mol的氨氣標準氣體,用化學法比對定值,考查氣體配制的重復性。將它們長期放置并定期進行化學比對,考查配制氣體的穩(wěn)定性。結(jié)果表明,所配制三瓶25×10-6mol/mol氨標準氣的化學比對濃度分別為26.75×10-6mol/mol、24.43×10-6mol/mol、24.74×10-6mol/mol,與理論值符合較好。氣體分別放置2、3、5、10、15、30天后進行化學比對測定,氨氣濃度值基本沒有變化,多天測定濃度值之間的RSD分別為1.3%、1.5%、2.8%,說明氣體穩(wěn)定性非常好。此外,還對標氣的配制過程和化學

13、比對過程進行了量傳研究,考查了過程中所引入的各種不確定度,評定結(jié)果表明配制過程和化學比對過程的擴展不確定度均控制在2.5%以內(nèi),保證了量值溯源可靠。因此,自行配制的氨氣標準氣無論是在量值準確性還是在氣體的重復性和穩(wěn)定性方面均能夠滿足氨氣報警儀檢驗的要求。量值溯源和傳遞圖見圖3。3.3符合應(yīng)用實際,制定編制原則本標準的定位:為確保企業(yè)氨報警儀指示的準確性和報警的及時性提供規(guī)范性依據(jù)。因此,本標準的原則應(yīng)該體現(xiàn)規(guī)范性、先進性、可操作性。即綜合考慮國家對于氣體報警儀類產(chǎn)品的技術(shù)指標規(guī)定、國內(nèi)外氨報警儀生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品層次以及國內(nèi)用戶對氨氣報警儀的使用規(guī)格的需求等諸方面的因素。3.4參照國標要求,設(shè)計框

14、架結(jié)構(gòu)本部分的框架結(jié)構(gòu)主要是參照GB/T1.1標準化工作導則第1部分:標準化的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則、JJF1071-2000國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則的內(nèi)容要求而設(shè)計的。框架結(jié)構(gòu)要現(xiàn)國家計量法規(guī)、標準的原則要求,并盡可能向國際標準。因此,在設(shè)計框架結(jié)構(gòu)、選擇內(nèi)容支柱時,突出計量方面的要求,例如技術(shù)指標的設(shè)置、氣體標準物質(zhì)的配備、檢驗周期的規(guī)定等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)形式如下:封面;前言;目次;范圍;規(guī)范性引用文件;術(shù)語和計量單位;檢測原理概述;技術(shù)性能要求;通用性能要求;試驗條件;檢驗項目和方法;檢驗報告;復檢時間間隔;附錄。 圖3 氨氣報警器檢驗量值溯源和傳遞圖3.4.1范圍明確了標準的主要內(nèi)容和適用范圍。3.

15、4.2規(guī)范性引用文件本章只列出本部分引用過有關(guān)條款或重要內(nèi)容且已正式發(fā)布的文件,沒有包括尚未發(fā)布的文件和參考文獻。3.4.3術(shù)語和計量單位本章只對因理解偏差容易產(chǎn)生歧義、重復在本部分多次出現(xiàn)且對條款的涵義至關(guān)重要的術(shù)語、縮略語、專業(yè)詞或概念進行了說明或定義,即使是專業(yè)性很強的術(shù)語,如果約定成俗的理解對條款的基本涵義不容易產(chǎn)生誤解,也不在之列。3.4.4檢測原理概述對氨報警儀的檢測原理進行簡要說明。3.4.5技術(shù)性能要求明確了氨報警儀的技術(shù)性能指標。3.4.6通用性能要求明確了氨報警儀的外觀、通電檢查、絕緣強度、絕緣電阻等報警儀類的常規(guī)指標。3.4.7試驗條件對檢驗環(huán)境、氣體標準物質(zhì)、設(shè)備的要求

16、等進行了規(guī)定。3.4.8檢驗項目和方法規(guī)定了8個項目的具體檢驗方法。3.4.9檢驗報告規(guī)定了檢驗報告的必備信息。3.4.10復檢時間間隔對報警儀復檢時間間隔提出了建議。3.4.11附錄附錄中包含了規(guī)范性附錄和資料性附錄。4 技術(shù)經(jīng)濟分析論證和預(yù)期的經(jīng)濟效益本標準的頒布將進一步規(guī)范目前氨氣報警器的校準工作,強化氨氣報警器的日常管理,確保在用氨氣報警器指示準確、報警及時,能夠及時發(fā)現(xiàn)安全隱患,杜絕中毒、爆炸事故的發(fā)生,保持社會穩(wěn)定,避免企業(yè)經(jīng)濟損失,具有極大的社會效益。隨著人們安全意識的增強， 氨氣報警器在啤酒、 化工行業(yè)的應(yīng)用量趨日益增長之勢， 根據(jù)發(fā)改價格2009234號 國家發(fā)展改革委、 財

17、政部關(guān)于適當降低計量檢定收費標準及 有關(guān)問題的通知規(guī)定，有毒有害、可燃氣體分析檢測報警儀探頭每個檢定費用為700 元，若每年完成150臺的氨氣報警器校準任務(wù)即可實現(xiàn)收入10萬余元。 5 采用國際標準和國外先進標準情況及水平對比 美國儀表學會 ISA 分別于 1998 和 1999 年制定了兩個與氨氣報警儀相關(guān)的標準即： (1 ISA-RP92.03.02-1999, Installation, Operation, and Maintenance of Ammonia Detection Instrument； (2 ISA-92.03.01-1998, Performance Require

18、ments for Ammonia Detection Instrument。 ISA 的標準對氨氣報警儀的安裝、操作、維護、性能等提出了統(tǒng)一的要求。 本標準在具體技術(shù)性能指標方面參照國外相關(guān)技術(shù)標準的某些規(guī)定，并力求框架結(jié)構(gòu) 規(guī)范，性能指標合理，可操作性強，能夠?qū)鴥?nèi)氨氣報警器的使用起到指導作用，切實保 障此類報警器指示準確，報警及時。 6 與現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策及相關(guān)標準的協(xié)調(diào)性 國內(nèi)已頒布實施的氣體報警儀檢驗標準、檢定規(guī)程包括： (1 GB12358-2006 氣體檢測報警儀通用技術(shù)要求； (2 JJG693-2004 可燃氣體檢側(cè)報警器檢定規(guī)程； (3 JJG695-2003 硫化氫氣

19、體檢測儀檢定規(guī)程； (4 JJG915-2008 一氧化碳氣體檢側(cè)儀檢定規(guī)程； (5 JJG551-2003 二氧化硫氣體檢測儀檢定規(guī)程； (6 JJG365-2008 電化學氧測定儀檢定規(guī)程； (7 JJG635-1999 一氧化碳、二氧化碳紅外線氣體分析器檢定規(guī)程； (8 JJG1022-2007 甲醛氣體檢測儀檢定規(guī)程； (9 JJG940-1998 催化燃燒型氫氣檢測儀檢定規(guī)程。 上述標準、規(guī)程對所涉及的氣體報警器的計量性能、檢定項目、檢定條件、檢定方 法、檢定周期以及檢定數(shù)據(jù)處理等皆進行了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)定。 10 本標準的主要框架根據(jù) GB/T1.1-2000標準化工作導則第 1 部分

20、:標準化的結(jié)構(gòu)和起 草規(guī)則 、JJF1071-2000國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則的要求而確定，具體技術(shù)功能指標 參照國內(nèi)相關(guān)檢定規(guī)程的某些規(guī)定，結(jié)合考慮目前市場上在用氨氣報警器的性能指標而制 定。 本標準適用于便攜式、移動式、固定式氨氣報警器的質(zhì)量評價、檢驗與選型。 7 貫徹實施標準的措施和建議 氣體檢測報警儀器屬于計量法規(guī)定的安全防護范疇，且已列入強制檢定計量器具 目錄中。國內(nèi)已頒布檢定規(guī)程的氣體報警儀如可燃、硫化氫、二氧化硫、一氧化碳等氣體 檢測報警儀器的用戶已經(jīng)基本能夠按照檢定規(guī)程的規(guī)定進行周期性檢定。 本標準頒布實施后，建議以同樣的管理方式來實現(xiàn)氨氣報警器的周期性檢驗。 8 其他應(yīng)予說明

21、的事項 無。 11 9 附件：氨氣報警器檢驗不確定度評定 9.1 測量方法： 把標準氣體通入被檢儀器， 讀出相應(yīng)的指示值， 計算指示值與標準氣體濃度值之差， 以判定儀器的準確程度。 9.2 數(shù)學模型： 根據(jù)規(guī)程 E=I-L 式中：E I L 儀器示值誤差， （ mol/mol） ； 儀器的顯示值， （ mol/mol） ； 標準氣體的標準值， （ mol/mol） 。 9.3 方差和傳播系數(shù)： U c2 ( E = ( ¶E 2 2 ¶E U ( I + ( 2 U 2 ( L ¶I ¶L ¶E =1 ； ¶L 傳播系數(shù)： ¶E =1 ¶I U c2 ( E = U 2 ( I + U 2 ( L 9.4 各不確定度分量的評估 不確定度來源于標