JJF(石化) 058-2023 甲醇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)058—2023

甲醇气体检测报警器校准规范

Calibration Specification for Methanol 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)058—2023

Calibration Specification for Methanol Gas Detectors and Alarms

JJF ( 石化)058—2023

归口 单位：中国石油和化学工业联合会

主要起草单位：济宁市质量计量检验检测研究院

中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司山东恒量测试科技有限公司

山东省计量科学研究院

参加起草单位： 山东启源技术服务有限公司

中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司

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

JJF ( 石化)058—2023

本规范主要起草人：

郑大勇(济宁市质量计量检验检测研究院)

刘盾(中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司) 岳宗龙(山东恒量测试科技有限公司)

高捷(山东省计量科学研究院)

参加起草人：

张淼森(济宁市质量计量检验检测研究院)

辛雪梅(山东启源技术服务有限公司)

高旭(中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司)

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 (2)

5.1 环境条件 (2)

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 校准方法 (2)

7 校准结果 (5)

7.1 校准记录 (5)

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 甲醇气体检测报警器校准记录格式 (6)

附录B 甲醇气体检测报警器校准证书内页格式 (8)

附录C 甲醇气体检测报警器示值误差测量结果不确定度评定示例 (9)

工

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 GB 12358—2006《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》 及GB/T 50493—2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》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100 μmol/mol 的电化学原理甲醇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

甲醇气体检测报警器(以下简称报警器)适用于作业场所中甲醇气体浓度的检测和报警。报警器的检测原理是电化学原理。报警器主要由检测单元、信号处理单元、报警单元、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

绝对误差：±2μmol/mol或相对误差：±10%。 以上满足其中之一即可

2

重复性

不大于3%

3

响应时间

扩散式不大于120s,吸入式不大于60 s

4

漂移

零点漂移

±2%FS

量程漂移

士 5 % F S

注：

1 FS指报警器满量程值。

2以上各项指标不适用于合格性判定，仅作参考。

5 校准条件

5.1 环境条件

5.1. 1 温度条件

环境温度：(0～40)℃。

5.1.2 湿度条件

相对湿度：不大于85%。

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

氮气中或空气中甲醇有证气体标准物质，相对扩展不确定度不大于 3%,k=2。

流量计：测量范围(0～1.0)L/min,准确度级别不低于4级

电子秒表：分度值不大于0.1 s

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 校准方法

6.2.1 校准前检查

6.2.1.1 报警器和设备

减压阀及气体管路：应使用不易与甲醇气体发生反应或吸附的材质，如不锈钢阀和聚四氟乙烯管路。

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6.2.1.2 外观检查

目测检查报警器的名称、型号、制造商、出厂编号等标识，设备能正常运行。

6.2.1.3 报警功能和报警动作值的检查

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，观察报警器声、光或振动报警功能是否正常，并记录报警器报警时的示值。

6.2.2 示值误差的校准

按照报警器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，应保证旁通流量计有气体放出。 校准扩散式报警器时，应按照报警器使用说明书的要求调节流量。若报警器说明书中没有明确要求，则流量宜控制在(500±50) mL/min。 用零点气体调整报警器的零点， 用满量程50%的气体标准物质调整报警器的示值。

被校报警器

气体标准物质

放空

旁通流量计

流量计

图 1 报警器校准示意图

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，每个浓度点重复测量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，按照公式(1)或公式(2)计算各浓度点的示值误差△C 或 △C′。

△C=C-C. (1)

(2)

式中：

△C—— 示值误差，μmol/mol;

△C′—— 示值误差， %;

C—3 次示值的算术平均值，μmol/mol;

C,--— 气体标准物质浓度值，μmol/mol。

6.2.3 重复性的校准

通入零点气体使报警器示值回零，通入浓度约为满量程50%的气体标准物质，待示值稳定后，记录报警器示值C;。 重复测量6次，重复性以单个测量值的相对标准偏差表示。按照公式(3)计算报警器的重复性sr。

(3)

s,—— 报警器重复性，%;

C;——报警 器第i 次测量的示值，μmol/mol;

C——6 次报警器示值的算术平均值，μmol/mol;

n ——测量 次数 ( n=6)。

6.2.4 响应时间的校准

通人零点气体使报警器示值回零，通入浓度约为报警器满量程50%的气体标准物质，待示值稳定后，读取报警器示值，然后撤去气体标准物质，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，同时启动秒表，待报警器显示值到达稳定示值的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报警器的响应时间。

(4)

t—- 响应时间， s;

t₁—— 第 1 次响 应时 间，s;

t₂ ——第2次响应时间， s;

t₃ —— 第 3 次响 应时 间，s。

6.2.5 漂移的校准

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C₂₀, 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C₃o。 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C₃(i=1,2,3,4); 固定式报警器连续运行4 1 次。

按照公式(5)计算零点漂移，取绝对值最大的△Z,

h, 每间 隔 1 h 重复上述步骤

作为报警器的零点漂移。

(5)

△Z;—— 零点漂移，%FS;

Cz—— 第 i 次零点值，μmol/mol;

C₂₀—— 初始零点值，μmol/mol;

R——报警器满量程，μmol/mol。

按照公式(6)计算量程漂移，取绝对值最大的△S, 作为报警器的量程漂移。

(6)

△S;—— 量程漂移，%FS;

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Cs;———第 i 次仪器示值，μmol/mol;

Cso——初始仪器示值，μmol/mol。

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，校准结果应反映在校准证书上。校准证书包括的信息应符合JJF 1071—2010 中5.12的要求，推荐的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的，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

附录A

甲醇气体检测报警器校准记录格式

基本信息

委托单位

原始记录号

校准证书号

报警器名称

规格型号

设备编号

生产厂家

委托单位地址

环境温度

℃

相对湿度

%

校准前检查

1.外观检查符合要求是□ 否□

2.报警功能和报警动作值的检查

报警功能

报警动作值

校准结果

1.示值误差

气体标准物

质浓度值

μmol/mol

示值1 μmol/mol

示值2 μmol/mol

示值3 μmol/mol

平均值 μmol/mol

绝对误差 μmol/mol

相对误差 %

扩展不确定度

(k=2)

2.重复性

6

C

Sr

3.响应时间

气体标准物质浓度值 μmol/mol

响应时间测量值

S

4.漂移

时间

0h 0 min

1h

15 min

2 h

30 min

3 h

45 min

4 h

60 min

△Zmax

△Smax

零点 μmol/mol

示值

标准器

名称

编号

证书编号

测量范围

有效期

不确定度或准确度等级或最大允许误差

校准依据

校准地点

校准日期年 月日

备注

校准员： 检验员：

7

附录B

甲醇气体检测报警器校准证书内页格式

证书编号：

绝对误差：±2μmol/mol或

相对误差：±10%。以上

满足其中之一即可

标准值

测量值

——

扩散式不大于120 s, 吸入式不大于60 s

零点漂移：±2%FS

量程漂移：±5%FS

8

附录 C

甲醇气体检测报警器示值误差测量结果不确定度评定示例

C.1 校准方法

按照报警器使用说明书中的要求，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为该报警器的示值误差。

C.2 测量模型

测量量程为20 μmol/mol 的报警器时，示值误差的测量模型见公式 (C.1):

△C=C-C, (C.1)

测量量程为100 μmol/mol 的报警器时，示值误差的测量模型见公式 (C.2):

9

C——3 次测量值的算术平均值，μmol/mol;

C₅——甲醇气体标准物质证书给定的浓度值， μmol/mol。

对测量量程为20 μmol/mol 的报警器，灵敏系数为：

对测量量程为100 μmol/mol 的报警器，灵敏系数为：

C.3 测量结果不确定度评定 C.3.1 不确定度来源

(C.2)

(C.3)

甲醇气体检测报警器示值误差测量结果的不确定度来源主要由测量重复性引入的不确定度分量、气体标准物质定值引入的不确定度分量组成。

C.3.2 测量重复性引入的标准不确定度u(C)

对量程20μmol/mol 的报警器，依次采用浓度值为4.02 μmol/mol、9.98μmol/mol、

16.05μ mol/mol 的甲醇气体标准物质进行示值校准，重复测量10次。具体测量数据列于 表C.1。

对量程100 μmol/mol 的报警器，依次采用浓度值为19.71 μmol/mol、49.96 μmol/mol、

78.27 μmol/mol 的甲醇气体标准物质进行示值校准，重复测量10次。具体测量数据列

于表C.1。

表C.1 各校准点测量数据 μmol/mol

气体标准物质浓度值

报警器示值

10

4.02

3.62

3.92

3.42

3.56

3.87

3.91

3.65

3.53

3.14

9.98

9.65

9.61

9.83

9.81

9.82

9.85

9.78

9.62

16.05

15.92

15.76

15.94

15.9

15.86

15.79

15.82

15.68

15.88

19.71

20.4

20.3

20.5

20.6

20.8

49.96

51.8

51.3

50.6

50.9

52.3

51.4

52.0

78.27

81.3

82.1

80.5

81.9

81.6

81.8

80.6

82.3

82.4

各校准点分别按照公式 (C.4) 计算实验标准偏差，相应各校准点的标准不确定度可按照公式 ( C.5) 计算：

(C.4)

(C.5)

注：本规范规定，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n=3。 各校准点的实验标准偏差s 与标准不确定度u(C) 的计算结果见表C.2。

表C.2各校准点的实验标准偏差s与标准不确定度u(C)的计算结果 μmol/mol

气体标准物质浓度值

报警器示值平均值

u(C)

3.6

0.24

0.14

9.7

0.10

0.06

15.8

0.08

0.05

0.15

0.09

0.58

0.34

81.7

0.69

0.40

C.3.3 甲醇气体标准物质定值引入的标准不确定度u(C₅)

采用的甲醇气体标准物质，其定值扩展不确定度为2%,包含因子k=2。 则甲醇气体标准物质的定值引入的标准不确定度为：

(C.6)

各校准点的标准不确定度如下：

校准点4.02μmol/mol: u(C₈)=0.04μmol/mol;

校准点9.98μmol/mol:u(C.)=0.10 μmol/mol;

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校准点16.05μmol/mol: u(C₅)=0.16 μmol/mol;

校准点19.71 μmol/mol:u(C)=0.20μmol/mol;

校准点49.96μmol/mol:u(C₅)=0.50μmol/mol;

校准点78.27μmol/mol: u(C₅)=0.79μmol/mol。

C.4 合成标准不确定度

C.4.1 不确定度分量汇总

不确定度分量汇总见表C.3。

表 C.3 不确定度分量表 μmol/mol

标准不确定度

不确定度来源

标准不确定度值

u(C.)

甲醇气体标准物质引入的不确定度

0.04

0.16

测量重复性引入的不确定度

u(C₅)

0.20

0.50

0.79

C.4.2 合成标准不确定度

对测量量程为20μmol/mol 的报警器， (C.7)

校准点4.02μmol/mol:u。(△C) =0.15 μmol/mol;

校准点9.98μmol/mol:u(△C)=0.12μmol/mol;

校准点16.05 μmol/mol:u。(△C)=0.17 μmol/mol。

对测量量程为100 μmol/mol 的报警器， (C.8) 校准点19.71μmol/mol:u(△C)=1.2%;

校准点49.96μmol/mol:u(△C)=1.2%;

校准点78.27μmol/mol:u(△C)=1.2%。

C.5 扩展不确定度U

取包含因子k=2, 则各校准点示值误差测量结果的扩展不确定度按照公式 (C.9)

计算：

U=ku(△C) (C.9)

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对于测量范围20μmol/mol 的报警器：

校准点4.02 μmol/mol: U=0.3 μmol/mol,k=2;

校准点9 .98μmol/mol: U=0.3 μmol/mol,k=2;

校准点16.05μmol/mol:U=0.4 μmol/mol,k=2。

对于测量范围100 μmol/mol 的报警器：

校准点19.71 μmol/mol:U=2.4%,k=2;

校准点49.96μmol/mol:U=2.4%,k=2;

校准点78.27μmol/mol:U=2.4%,k=2。

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