JJF(冀) 188-2021 总烃、甲烷和非甲烷总烃分析仪校准规范

2021-02-04发布2021-05-01实施河北省地方计量校准规范总烃、甲烷和非甲烷总烃分析仪校准规范CalibrationSpecificationforTotalHydrocarbonMethaneandNon-MethaneTotalHydrocarbonAnalyzers河北省市场监督管理局发布JJF(冀)188—2021JJF(冀)188—2021总烃、甲烷和非甲烷总烃分析仪校准规范CalibrationSpecificationforTotalHydrocarbonMethaneandNon-MethaneTotalHydrocarbonAnalyzers归口单位：河北省市场监督管理局起草单位：河北省计量监督检测研究院白洋淀流域生态环境监测中心青岛崂应海纳光电环保集团有限公司本规范委托河北省计量监督检测研究院负责解释JJF(冀)1882021JJF(冀)188—2021本规范起草人：李志丰（河北省计量监督检测研究院）王龙（河北省计量监督检测研究院）郝广民（白洋淀流域生态环境监测中心）刘子优（河北省计量监督检测研究院）王园园（河北省计量监督检测研究院）石霜（青岛崂应海纳光电环保集团有限公司）JJF(冀)188—2021I目录引言………………………………………………………………………………………（Ⅱ）1范围……………………………………………………………………………………（1）2引用文件………………………………………………………………………………（1）3术语和计量单位…………………………………………………………………………（1）4概述……………………………………………………………………………………（1）5计量特性………………………………………………………………………………（1）6校准条件………………………………………………………………………………（1）6.1校准环境条件…………………………………………………………………………（1）6.2测量标准及其他设备………………………………………………………………（2）7校准项目和校准方法………………………………………………………………（2）7.1示值误差………………………………………………………………………………（2）7.2重复性…………………………………………………………………………………（2）7.3转化效率………………………………………………………………………………（3）7.4响应时间……………………………………………………………………………（3）8校准结果表达………………………………………………………………………（3）9复校时间间隔………………………………………………………………………（4）附录A示值误差不确定度评定示例…………………..…………………………………（5）附录B总烃、甲烷和非甲烷总烃分析仪校准记录（参考）………………………（10）附录C总烃、甲烷和非甲烷总烃分析仪校准证书（内页）格式（参考）…………（12）JJF(冀)188—2021Ⅱ引言本规范依据JJF1001-2011《通用计量术语及定义》、JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》等规范进行编写。本规范的制订，参考了HJ1012-2018《环境空气和废气总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪技术要求及检测方法》、DB13/2322-2016《工业企业挥发性有机物排放控制标准》、DB11/T1367-2016《固定污染源废气甲烷总烃非甲烷总烃的测定便携式氢火焰离子化检测器法》中的部分内容。本规范为首次发布。JJF(冀)188—20211总烃、甲烷和非甲烷总烃分析仪校准规范1范围本规范适用于测量原理为火焰离子化（FID）法的总烃、甲烷和非甲烷总烃气体分析仪(以下简称分析仪)的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：HJ1012-2018环境空气和废气总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪技术要求及检测方法凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。3术语和计量单位转化效率conversionefficiency［HJ1012-2018，3.7］使用催化氧化装置把除甲烷外的气态有机化合物氧化掉的效率。4概述分析仪是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机化合物进入火焰时，在高温下产生化学电离，电离产生的离子流与进入火焰的有机化合物量成正比，根据信号的大小对有机物进行定量分析。广泛用于环境空气及污染源中有机物气体的浓度的检测。分析仪由样品采集传输单元、样品处理单元、分析单元、数据处理单元及辅助设备等组成。5计量特性分析仪计量特性见表1。6校准条件6.1校准环境条件：温度：(0～40）℃；相对湿度：≤85%；大气压：(80～106）kPa。JJF(冀)188—20212表1计量特性计量特性要求技术指标示值误差±10%重复性≤2%响应时间*≤10s转化效率**≥95%注：1.以上所有指标不是用于合格性判别，仅供参考；2.分析周期为固定时间的仪器标*的项目不做；3.非催化氧化—氢火焰离子化法的仪器标**的项目不做。6.2测量标准及其他设备标准气体均应使用国家有证标准物质，其他设备应有效溯源。6.2.1空气中甲烷、丙烷气体标准物质：不确定度不大于3%，k=2。标准气体可稀释获得，稀释获得的标准气体不确定度不大于3%，k=2。6.2.2零气：除烃空气，其中碳氢化合物浓度不大于0.3mg/m3。6.2.3秒表：分度值不大于0.1s。7校准项目和校准方法7.1示值误差按照分析仪使用说明书或客户的要求确定分析仪的使用量程，并对分析仪进行预热稳定以及零点和量程的校准。依次通入浓度为使用量程20%、50%和80%左右的空气中甲烷气体标准物质，读数稳定后分别记录分析仪示值，再通入零气等待分析仪示值回零。重复上述步骤3次，按公式（1）分别计算示值误差C。式中：—浓度示值误差，%；—甲烷三次示值的算术平均值，μmol/mol或mg/m3；—标准气体的浓度，μmol/mol或mg/m3。7.2重复性待测分析仪运行稳定后，通入浓度为使用量程50%的空气中甲烷气体标准物质，读(1)100%SSCAAASAACJJF(冀)188—20213数稳定后记录分析仪的示值Ai，重复上述测试操作6次，按公式（2）计算重复性rS。n2ii1r1100%1AASAn（）（2）式中：iA—仪器第i次测量的显示值，μmol/mol或mg/m3；A—仪器n次测量结果的算数平均值，μmol/mol或mg/m3；n—测量次数（n≥6）。7.3转化效率待测分析仪运行稳定后，通入校准气进行零点和量程校正。通入浓度约为使用量程（50%~80%）的丙烷标准气体，待数值稳定后记录甲烷的示值，重复3次，按公式（3）计算待测仪器的转化效率。（3）%1001DCη式中：η—转化效率，%；C—分析仪的甲烷示值3次测量平均值，μmol/mol或mg/m3；D—丙烷标准气体浓度值，μmol/mol或mg/m3。7.4响应时间通入浓度约为使用量程50%的标准气体，稳定后读取仪器显示值，撤去标准气体，通入零点气，分析仪显示值稳定后，再通入上述浓度的标准气，同时用秒表记录从通入标准气体瞬时起到稳定值的90%时的时间。重复测量3次，取3次记录时间的算术平均值作为仪器的响应时间。8校准结果表达校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息：a）标题，“校准证书”；b）实验室名称和地址；JJF(冀)188—20214c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；e）客户的名称和地址；f）被校对象的描述和明确标识；g）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；i）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；j）校准环境的描述；k）校准结果及其测量不确定度的说明；l）对校准规范偏离的说明；m）校准证书签发人的签名、职务或等效标识以及签发日期；n）校准结果仅对被校对象有效的声明；o）未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。9复校时间间隔建议复校时间间隔一般不超过1年，如果分析仪经维修、更换重要部件或对分析仪性能有怀疑时，应随时校准。由于复校时间间隔的长短是由分析仪的使用情况、使用者、分析仪本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。JJF(冀)188—20215附录A示值误差不确定度评定示例A.1校准方法简述与数学模型按本规范6.1条进行示值误差的校准。按式A.1计算分析仪的示值误差。%10000XXXX-(A.1)式中：X----被校准分析仪示值误差，%；X----被校准分析仪示值算数平均值，，μmol/mol；0X----CH4气体标准物质浓度值，μmol/mol。A.2标准不确定度来源分析及评定A.2.1分析仪测量重复性的不确定读分析与评定被校准分析仪示值X的不确定度主要来源于仪器的测量重复性，通过连续测量的方式可以得到仪器示值的测量列。测量重复性对仪器测量结果的影响使用A类方法进行不确定度的分析评定。实验选取一台满量程值为6-102000摩尔分数的仪器进行测量。用高精度动态配气装置将浓度为5000×10-6mol/mol不确定度为Urel=1%，k=2的CH4气体标准物质分别配出6-10400、6-101000、6-101600摩尔分数的甲烷标准气体，在同一环境、相同实验条件下对仪器进行连续6次测量，得到不同浓度点仪器示值的测量列，如表A.1所示。表A.1仪器不同浓度点测量值序号标准气体浓度值/10-640010001600140210151598240110241594340210101602440010191590540210221596640110131591根据贝塞尔公式：JJF(冀)188—20216∑11niinXX1-)-（）（∑12nniiXXXs由表A.1的测量数据计算得到上述3个浓度点的算数平均值以及单次实验标准偏差结果，如表A.2所示。表A.2测量列算数平均值及单次实验标准偏差计算结果标准气体浓度值/10-6测量列平均值/10-6单次实验标准偏差/10-6400401.30.8210001017.25.4016001595.24.49故选取表2中单次实验标准偏差最大的浓度点6-101000的测量列作为仪器测量重复性引入的不确定度，则610×40.5=s根据实际测量情况，试验要在重复条件下连续进行3次，且以3次测量结果的算数平均值作为试验结果，则仪器测量引入的不确定度6-10×1.7=3=)（sXuA.2.2高精度动态配气系统配比标准气体引入的不确定度分析与评定该试验中，校准用标准气体是经高精度动态配气装置稀释后得到的。多气体动态校准仪中有两路流量质量流量控制器（A路和B路），进行稀释时，控制流量分别为FA，FB按照下面公式计算稀释后的目标气体浓度值：SBAACFFFC式中：C—稀释后的目标气体浓度值，×10-6mol/mol；CS—稀释前钢瓶装标准气体的浓度值，×10-6mol/mol；JJF(冀)188—20217FA—A路流量控制器的流量显示值，L/min；FB—B路流量控制器的流量显示值，L/min。假设，则上述公式变为：所以22222S()()()()()()()()()SCCuCuCuXCX可见，稀释后的目标气体量值的不确定度有两部分组成：一部分来自稀释前气体标准物质的不确定度，另一部分来自稀释装置引入的不确定度。A.2.2.1气体标准物质引入不确定度分量SuC中国计量科学研究院购买的空气中甲烷气体标准物质，相对扩展不确定度Urel=1%，k=2。则有：25250001=）（S=%×CuA.2.2.2稀释装置引入不确定度分量uX由公式可知：)()())(1X)B222BAAA222BAABA2Fu