JJF(石化) 077-2023 二氧化碳气体检测报警器校准规范

中华 人民 共和 国工 业和 信息 化部 石油和化工计量技术规范

JJF(石化)077—2023

二氧化碳气体检测报警器校准规范

Calibration Specification for Carbon Dioxide Gas Detectors and Alarms

2023-07-28发布 2023-09-01实施

中华 人民 共和 国工 业和 信息 化部 发布

JJF (石化)077—2023

二氧化碳气体检测报警器校准规范

Calibration Specification for Carbon Dioxide Gas Detectors and Alarms

归口 单位：中国石油和化学工业联合会

主要起草单位：中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司山东省计量科学研究院

沈阳计量测试院

参加起草单位：山东斯诺电子有限公司

本规范委托全国石油和化工行业计量技术委员会负责解释

本规范主要起草人：

毕学文(中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司) 吕海武(中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司) 刘盾(中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司) 高捷(山东省计量科学研究院)

裴锐(沈阳计量测试院)

参加起草人：

窦磊磊(中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司) 潘广斌(山东斯诺电子有限公司)

目录

引言 (Ⅱ)

1 范围 (1)

2 引用 文件 (1)

3 概述 (1)

4 计量 特性 (1)

5 校准条件 (1)

5.1 环境条件 (1)

5.2 测量标准及其他设备 (2)

6 校准项目和校准方法 (2)

6.1 校准项目 (2)

6.2 校准前检查 (2)

6.3 报警器的调整 (3)

6.4 示值误差 (3)

6.5 重复 性 (3)

6.6 响应时间 (4)

6.7 漂移 (4)

7 校准结果 (4)

7.1 校准记录 (4)

7.2 校准证书 (5)

7.3 不确 定度 (5)

8 复校时间间隔 (5)

附录A 二氧化碳气体检测报警器校准记录 (6)

附录B 二氧化碳气体检测报警器校准证书内页格式 (8)

附录C 示值误差测量结果不确定度评定示例 (9)

I

JJF (石化)077— 2023

引言

本规范依据JJF 1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、 JJF 1001—2011《通用计量术语及定义》和JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》等基础性系列规范进行编制。

本规范主要参考JJG 635—2011《一氧化碳、二氧化碳红外气体分析器检定规程》、 GB 12358—2006《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》、JB/T 11622—2013 《非色散红外气体传感器》制定。

本规范为首次发布。

Ⅱ

1 范围

本规范适用于量程不大于5%的非矿用二氧化碳气体检测报警器的校准。

2 引用文件

本规范引用了下列文件：

JJF 1071—2010 国家计量校准规范编写规则

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

3 概述

二氧化碳气体检测报警器(以下简称报警器)主要用于作业场所环境中二氧化碳气体浓度的检测和报警。报警器的检测原理主要为非色散红外吸收原理。报警器主要由检测单元、信号处理单元、报警单元和显示单元等部分组成。当报警器显示值大于报警设定值时，具有声、光或振动报警。按照采样方式可分为吸入式和扩散式，按照使用方式可分为固定式和便携式。

4 计量特性

具体计量特性见表1。

表 1 报警器计量特性一览表

序号

项目

技术要求

1

示值误差

±5%FS

2

重复性

≤2%

3

响应时间

≤60 s

4

漂移

零点漂移

±2%FS

量程漂移

±3%FS

注：

1 FS指报警器满量程值。

2以上各项指标不是用于合格性判定，仅供参考。

5 校准条件

5.1 环境条件

5.1.1 温度条件

环境温度：(5～35)℃。

5.1.2 湿度条件

相对湿度： ≤75%。

5.1.3 其他条件

工作环境应无影响报警器正常工作的电磁场及干扰气体，校准现场应保持通风并采取安全措施。

5.2 测量标准及其他设备

测量标准及其他设备见表2。

表 2 校准项目和测量标准

校准项目

测量标准名称及技术要求

1.气体标准物质：氮中或空气中二氧化碳有证气体标准物质，

相对扩展不确定度不大于2%(k=2)。当采用气体稀释装置

时，稀释后的标准气体相对扩展不确定度不大于3%(k=2)。

2.零点气体：纯度不小于99.999%的氮气或合成空气(由纯度为99.999%的氮气和99.999%的氧气配制)。

3.流量计：测量范围(0～1.5)L/min,准确度级别不低于 4.0级

1.电子秒表：最大允许误差不超过±0.10 s/h。

2.气体标准物质：氮中或空气中二氧化碳有证气体标准物质， 相对扩展不确定度不大于2%(k=2)。当采用气体稀释装置

3.零点气体：纯度不小于99.999%的氮气或合成空气(由纯度为99.999%的氮气和99.999%的氧气配制)。

4.流量计：测量范围(0～1.5)L/min,准确度级别不低于 4.0级

6 校准项目和校准方法

6.1 校准项目

报警器的校准项目见表2。

6.2 校准前检查

6.2.1 外观检查

报警器外观完好，各按键应能正常使用，名称、型号、制造厂名称、编号、防爆标志及类型等应清晰、完整。

6.2.2 通电检查

报警器通电后，应能正常工作，显示部分应清晰、完整。

6.2.3 报警功能和报警动作值检查

具有报警功能的报警器，在其测量范围内应具有报警设定值。通入浓度约为报警设定值1.5倍的气体标准物质，当示值超过报警设定值时，观察仪器声、光或振动报警功能是否正常，并记录仪器报警时的示值。

6.3 报警器的调整

按照报警器使用说明书的要求对报警器进行预热，预热稳定后，按图1所示连接气体标准物质、流量计和被校报警器。校准泵吸式报警器时，必须保证旁通流量计有气体放出。校准扩散式报警器时，应按照报警器说明书的要求调节流量。若报警器说明书中没有明确要求，则流量一般控制在(500±50) mL/min。 若报警器说明书中有明确要求，则按报警器说明书的要求调整报警器的零点和示值。若报警器说明书中没有明确要求，则用零点气体调整报警器的零点，用约满量程80%的气体标准物质调整报警器的示值(若有需要，则应多次通入浓度约为满量程80%的气体标准物质，调整报警器示值)。

流量计入口

流量计

气体标准物质

旁通流量计

被检报警器

放空

图 1 报警器校准示意图

6.4 示值误差

依次通入浓度约为满量程20%、50%、80%的气体标准物质，待示值稳定后，记录报警器示值，每种浓度点重复测量3次，取3次示值的算术平均值C 作为报警器各浓度点的示值，按式(1)计算各浓度点的示值误差△C, 示值 误差 应保 留 2 位有 效数字：

(1)

式中：

△C—— 示值误差;

C ——3次示值的算术平均值; C,—— 气体标准物质浓度值; R ——报警器的满量程值。

6.5 重复性

通入浓度约为满量程50%的气体标准物质，待示值稳定后，记录报警器示值C,

然后通入零点气体使报警器示值回零，再通入上述浓度的气体标准物质。重复测量6 次，按式(2)计算报警器的重复性 s,, 重复性以单次测量的相对标准偏差表示，重复性应保留2位有效数字：

(2)

s,——单次测量的相对标准偏差;

n ——-测量次数;

C;—— 报警器第i 次测量的示值;

C—n 次报警器示值的算术平均值。

6.6 响应时间

通入零点气体使仪器示值回零，通入浓度约为满量程50%的气体标准物质，待示值稳定后，读取仪器示值，撤去气体标准物质。待仪器回零后，再通入上述浓度的气体标准物质，同时启动秒表，待仪器显示值达到稳定示值的90%时停止计时，记录秒表读数，重复测量3次，取3次测得值的算术平均值作为仪器的响应时间，响应时间应保留2位有效数字。

6.7 漂移

报警器的漂移包括零点漂移和量程漂移。

通入零点气体使报警器示值回零，读取稳定示值记为C₂, 再通入浓度约为满量程 80%的气体标准物质，读取稳定示值记为C₅。 对便携式报警器连续运行1 h, 每间隔

15 min 通入零点气体读取报警器稳定示值C, 再通入上述气体标准物质读取报警器稳定示值Cs;(i=1,2,3,4)。 固定式报警器连续运行4 h, 每间 隔 1h 重复上述步骤

1 次。

按式(3)计算零点漂移，取绝对值最大的△Z; 作为报警器的零点漂移，零点漂移应保留2位有效数字：

(3)

按式(4)计算量程漂移，取绝对值最大的△S; 作为报警器的量程漂移，量程漂移应保留2位有效数字：

(4)

△Z;— 第 i 次测量的报警器零点漂移;

△S,— 第 i 次测量的报警器量程漂移; R — 报警器的满量程值。

7 校准结果

7.1 校准记录

校准记录应详尽记录测量数据和计算结果。推荐的报警器校准记录格式见附录 A。

7.2 校准证书

经校准的报警器应出具校准证书，校准结果应在校准证书上反映。校准证书包括的信息应符合JJF 1071—2010中5.12的要求。推荐的报警器校准证书内页格式见附录B。

7.3 不确定度

校准证书应给出各校准项目测量结果的扩展不确定度，评定示例见附录C。

8 复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由报警器的使用情况、使用者、报警器本身质量等因素所决定，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，建议不超过12个月。如果对报警器的检测数据有怀疑或报警器更换主要部件及修理后应对报警器重新校准。

5

JJF(石化)077— 2023

附录A

二氧化碳气体检测报警器校准记录

送校单位： 证书编号：

报警器名称： 制造厂商：

报警器型号： 报警 器编 号： 测量范围：

校准环境温度： ℃ 相对湿度： % 校准 地点：

校准用气体标准物质及主要设备：

名称

编号

测量范围

不确定度或准确度等级或最大允许误差

证书编号

证书有效期至

1. 校准前检查

外观、通电检查

报警功能及报警动作值检查

报警动作值：

2. 示值误差

气体标准物质浓度值

示值1

示值2

示值3

平均值

3. 响应时间

响应时间/s

4. 重复性

示值4

示值5

示值6

C

Sr

6

5. 漂移

时间

0h/ 0 min

1h/

15 min

2 h/ 30 min

3 h/ 45 min

4h/ 60 min

△Zmax

△Smx

零点示值

量程示值

示值误差校准结果的扩展不确定度： U= ,k=2

校准 员： 核验 员： 校准日期：

7

附录B

二氧化碳气体检测报警器校准证书内页格式

校准 结果

校准结果

校准前检查

报警器示值

示值误差测量结果的扩展不确定度： U= ,k=2

8

附录C

示值误差测量结果不确定度评定示例

C.1 测量方法

分别通入零点气体和浓度约为满量程80%的气体标准物质，调整报警器的零点和示 值。再分别通入浓度约为满量程20%、 50%、80 %的气体标准物质，待报警器示值稳定后，记录报警器示值，重复测量3次。3次示值的算术平均值与气体标准物质浓度值的差值与报警器的满量程值的比值为该报警器的示值误差。

C.2 测量模型

示值误差测量模型见式 (C.1):

(C.1)

△C——示值 误差 ;

C —3次示值的算术平均值，μmol/mol; Cs—— 气体标准物质浓度值，μmol/mol; R ——报警器的量程值，μmol/mol。

灵敏系数：

(C.2)

C.3 不确定度来源

C.3.1 二氧化碳气体标准物质的定值不确定度引入的不确定度分量。

C.3.2 环境条件、人员操作、流量控制、取样系统吸附和被校报警器等各种随机因素，体现在报警器的测量重复性引入的不确定度分量。

C.4 输入量的不确定度评定

C.4.1 二氧化碳气体标准物质的定值不确定度引入的不确定度分量u(C) 的评定

采用氮中二氧化碳气体标准物质，其定值相对扩展不确定度为2%,包含因子k=2, 可采用B 类评定，则二氧化碳气体标准物质的定值不确定度引入的不确定度分量为：

(C.3)

对于测量范围为 (0～5000) μmol/mol 的报警器依次通入浓度约为1000 μmol/mol、 2500 μmol/mol、4000 μmol/mol 的二氧化碳气体标准物质，定值不确定度引入的不确定度分量列于表C.1。

9

表C.1 气体标准物质定值不确定度列表

单位：μmol/mol

气体标准物质定值不确定度

998

9.98

2510

25.1

3966

39.7

C.4.2 环境条件、人员操作、流量控制、取样系统吸附和被校报警器等各种随机因素，体现在报警器的测量重复性引入的不确定度分量u(C) 的评 定

由环境条件、人员操作、流量控制、取样系统吸附和被校报警器等各种随机因素引入的相对标准不确定度，可采用A 类评定。

对于测量范围为(0～5000)μmol/mol 的报警器依次通入浓度约为1000μmol/mol、 2500 μmol/mol、 4000 μmol/mol 的二氧化碳气体标准物质，重复测量10次。具体测量数据列于表C.2。

表C.2 各校准点测量数据

气体标

准物质浓度值

10

1018

1025

1029

1014

1017

1021

1011

1005

1019

2492

2488

2485

2495

2499

2483

2496

2487

2494

2508

3989

3986

3992

3978

3995

3983

3991

3984

各校准点分别按式 ( C.4) 计算实验标准偏差：

(C.4) 按本规范实际校准，每个校准点重复测量3次，取算术平均值作为报警器示值，故：

(C.5) 各校准点的实验标准偏差s 与不确定度分量u(C) 的具体测量数据列于表C.3。

表C.3 各校准点的实验标准偏差s 与不确定度分量u(C) 的计算结果

报警器示值平均值

s

u(C;)

u(C)

1021.3

6.8

3.9

2492.7

7.5

4.3

3934.3

5.1

3.0

C.4.3 不确定度分量汇总

不确定度分量汇总见表C.4。

表C.4 不确定度分量表

不确定度分量

校准点 μmol/mol

不确定度来源

不确定度分量的值 μmol/mol

灵敏系数c;

u(C,)

二氧化碳气体标

准物质的定值不

确定度引入的

不确定度

测量重复性

引入的不确

定度

C.5 合成标准不确定度

各输入量之间互相独立，互不相关，合成标准不确定度 u(△C ) 可按 式 ( C.6)

计算：

(C.6) 对于测量范围(0～5000) μmol/mol 的报警器：

当校准点为998 μmol/mol 时：u(△C)=0.22%;

当校准点为2510 μmol/mo l 时：u(△C)=0.51 %;

当校准点为3966 μmol/mo l时：u(△C)=0.80%。

C.6 扩展不确定度

取包含因子k=2, 则示值误差的扩展不确定度按式 ( C.7) 计算：

U=ku(△C) (C.7)

对于测量范围(0～5000)μmol/mol 的报警器：

当校准点为998 μmol/mol 时：U=0.5%,k=2;

当校准点为2510 μmol/mol 时：U=1.1%,k=2;

当校准点为3966 μmol/mol 时：U=1.6%,k=2。

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