氨气检测标准

氨气检测报警仪技术条件和检验方法 Technical Requirements and Performance Test for Ammonia Detection Instruments 标准编制说明 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 2009 年 6 月 1 目目 录录 1 任务来源 2 2 起草工作简要过程 3 3 编写原则和确定标准主要内容的依据 4 3 1 考察国内外产品 确定技术指标 4 3 2 开展量传研究 保证溯源可靠 5 3 3 符合应用实际 制定编制原则 7 3 4 参照国标要求 设计框架结构 7 4 技术经济分析论证和预期的经济效益 9 5 采用国际标准和国外先进标准情况及水平对比 10 6 与现行法略 法规 政策及相关标准的协调性 11 7 贯彻实施标准的措施和建议 11 8 其他应予说明的事项 11 9 附件 氨气检测仪检验不确定度评定 12 2 1 任务来源任务来源 氨气报警仪是新一代高科技电子产品 它采用高精度传感器作为检测元件 当报警 仪探测到环境中气体的浓度达到或超过预置报警值时 报警仪通过屏蔽电缆线将信号传 到控制器 控制器立即发出声光报警 同时可启动排风装置或关闭电磁阀切断气源 以 达到安全之目的 此种仪器广泛应用于各类型冷库机房 储库 应用到氨气的工业场所 能有效地防 止中毒事故 爆炸发生 从而保障人的生命 财产的安全 课题组调研了部分企业的在用有毒气体报警仪的使用情况 调查所涉及到的 14 家 企业在用的 2214 台有毒气体报警仪中 氨报警仪所占比例约为 5 主要分布在石油 化工 啤酒行业等 图1 有毒气体报警器种类分布情况 CO 18 其它 3 NH3 5 Cl2 2 H2S 72 3 调查发现 目前国内可燃性气体 硫化氢 一氧化碳等检测报警仪的计量检定工作 依据国家现行的计量检定规程进行 而氨气报警仪的检验 检定工作却难以正常开展 多数企业的氨气报警仪疏于管理 无法保证其指示准确和报警及时 存在安全和职业危 害隐患 主要原因大致如下 1 国内尚未颁布氨气报警仪检验标准 规范 规程 对氨报警仪的技术指标缺 乏具体规定 2 由于氨的化学活泼性质 标准气体的提供商极少 难以及时买到标准气体 3 标准气体的保存期限较短 一般不大于 6 个月 购置钢瓶装的标准气体给企 业造成较大的经济负担 目前国内可燃性气体检测报警仪 硫化氢检测仪的计量检定工作依据国家现行的计 量检定规程进行 但是由于标准气体 量值溯源等方面的技术问题 国内尚未颁布氨气 报警仪检验标准 规范 规程等 导致此类气体检测报警仪的检验工作因缺乏标准依据 而难以正常开展 为了改观目前检验缺乏依据的局面 强化对氨气报警仪的使用和管理 国家安全监 管总局 关于下达2008年制修订安全生产行业标准项目计划的通知 安监总政法 2008 144 号文规定 本标准起草工作正式开始 2 起草工作简要过程起草工作简要过程 课题组成员于 2008 年初调研了部分企业的氨气报警仪的使用情况 了解了此类报 警仪在选型 安装 校验和日常维护的现状及存在的问题 查阅了国外相关标准 规范 2008 年 6 月始明确了氨气报警仪的技术特点 就关键项目进行了实验 并对检验用氨 气标准气的量值溯源方法进行了研究 为确保标准气体的准确性 对所用标准气体进行 了实验验证以及不确定度的评定 在拟定好编写原则和框架结构以及对调研收集到的信息 意见进行归纳 整理 分 析的基础上 2008 年 9 月初开始编写本部分 在编写过程中 注意对那些与国家计量 法规有关的条款进行推敲和比对 10 月底脱稿后 征求了部分院技术委员会成员的意 见 对氨气的量值溯源方面进行了进一步试验 2008 年 12 月根据国标要求编制了 氨气报警仪的技术条件和检验方法 初稿 2009 年 2 月形成该标准的征求意见稿 2009 年 3 4 月征求了国内部分专家 用户的意 见 送审稿于 2009 年 5 月编制而成 4 主要参加单位 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 工作组成员 姜素霞 肖安山 高少华 丁德武 张贺 3 编写原则和确定标准主要内容的依据编写原则和确定标准主要内容的依据 3 1 考察国内外产品 确定技术指标考察国内外产品 确定技术指标 表表 1 1 国内外部分氨报警仪产品性能指标 国内外部分氨报警仪产品性能指标 序 号 生产厂家型号 量程 示值 误差 响应 时间 s 恢复 时间 s 备注 1 北京华瑞科力 恒公司 SP3104 5 FS3060 2 深圳市索福达 电子有限公司 SFD 300N 型 0 100 LEL 5 FS712 报警低限设定 25 LEL 3 山东瑞安科技 公司 0 1000ppm 5 FS2030 零点漂移 3 PPm 跨度漂移 10 PPm 长期漂移 2 信号 月 4 北京东方吉华 科技公司 CGD I BNH3 0 100 200 1000ppm 5 FS15 零漂移 0 5 F S 月 5 上海科萨电子 公司 RBK 型 0 100ppm 5 FS3060 6 日本理研计器 株式会社 GD 系列 75 3000ppm 5 6060 7 加拿大 BW 公 司 GAXT 0 100 0 400ppm 5 6060 8 法国奥德姆公 司 OLC T 20 D 0 100ppm 1 5 30 0 5 F S 月 9 德国德尔格公 司 HL 300 NH3 0 100ppm 5 分辨率 0 1ppm 10英国 BeBur 3295D 型 0 25 50 100 ppm 5 150 分辨率 0 1ppm 11 河南驰诚电器 公司 GC210 型 12美国英思科 ISC iTX 系列 13 河南英特电器 公司 KQ500 14 北京斯耐格科 技有限公司 SNG620 0 200ppm 3 630分辨率 1ppm 5 15 英国科尔康公 司 TXguard IS 0 20ppm 5 20 2 F S 月 本课题组参照国内外仪器的性能要求 和已颁布的其他气体报警仪的计量检定规程 制定了本项目的技术路线 性能要求 3 2 开展量传研究 保证溯源可靠开展量传研究 保证溯源可靠 由于氨气的化学性质比较活泼 极易与氧 水分 包装容器材料发生反应而使浓度 发生变化 这些气体以往都是用安瓿瓶 饱和蒸气压等方法少量配制 不宜长途运输及 长期贮存 且成本很高 二十世纪八十年代美国 NIST 及一些特气公司如 SCOTT 等通过 实验 研制出钢瓶的内涂层技术 并已成功地投入生产 该技术有效地防止了活性气体 与钢瓶内壁发生反应 使得气体稳定性增大 我国的上海 北京等几个著名的气体公司 借助国外技术 也已开始这项技术的研究 并有少批量的产品供应市场 但气体的稳定 性只限于半年最长不超过一年 配制浓度低时 如 10 6级 保存时间更有局限性 本项目组对气体来源的五种渠道 购置有证标准气体 使用纯气作为原料气用高压 配气装置配制气体 氨气发生器 饱和蒸汽压法 安瓿瓶配气法等进行了理论论证及试 验研究 1 饱和蒸汽压法 使用分析纯氨水挥发稀释配制而得到所需浓度的气体 实际配制中 用微量注射器取 1 4 l 氨水加入到 10 升铝箔气袋内 然后用气体 泵定量向气袋内通入 10L 清洁空气 充分振荡使气体混合均匀 配制成 32 10 6mol mol 128 10 6mol mol 氨气 空气 配制好的氨气用纳氏试剂分光光度法比对 定值 考查结果表明此法配制的氨气浓度与理论值相差较大 配制理论浓度为 45 35 g L 即 l64 10 6mol mol 氨气 实际测定浓度仅为 24 54 g L 6 次测定均值 而且该法配制的不同批次配制的气体浓度差异较大 连续配制的三袋浓度为 22 67 g L 氨气 化学比对测定结果最高为 12 60 g L 而最低仅为 7 85 g L 因此 该法只能少量配制 不宜长期贮存 且配气的重复性较差 增加了浓度比对的工作量 2 安瓿瓶配气法 已知一定量的氨气密封在安瓿瓶中 使用特别工具将其在一定容积的容器内打碎 获得已知浓度的气体 昂贵的安瓿瓶增加了气体的成本 且玻璃器皿易碎 不宜于长途 6 运输 3 氨气发生器 目前 国内外的氨气发生器供应商较多 产品性能不一 有些发生器发生的气体的 浓度误差较大 超出 5 的范围 气体浓度也存在波动性 国外产品的质量较好 但主 机及其消耗配件 发生单元模块 的昂贵价格也制约了此类仪器的推广使用 4 购置有证标准气体 目前北京 上海 济南 江苏等地的专业气体公司已有少批量的产品供应市场 气 体的有效期一般为半年 实验中 从北京氦普北分气体工业有限公司购买的 50ppm 的氨 气标准气体 4L 内涂层钢瓶装 用纳氏试剂分光光度法进行量值比对 并考查标准气 体的稳定性 50 10 6mol mol 的氨标气化学比对测定浓度为 53 7 10 6mol mol 7 次 测定均值 量值符合较好 目前 对所购买的氨标气进行 5 个多月的稳定性考查实验 定期对其氨气浓度进行化学比对测定 结果表明氨标气浓度一直保持稳定 因此 用内 涂层钢瓶装的氨气标准气体可以进行长时间存放使用 5 使用纯气作为原料气用高压配气装置配制气体 安工院针对标准气体配制技术的研究始于 2004 年 引进法国 TBT 公司气体混合装 置的设计原理 并根据本单位检测工作的实际特点和需要 开发成功了精密气体混合装 置 2005 年至今 已有包括甲烷 丁烷 硫化氢 一氧化碳 氧气等 16 种类别的气体 取得了国家质监总局颁发的 制造计量器具许可证 在标准气体的配制和质量控制方 面培养了一批技术过硬的队伍 积累了丰富的经验 利用已有的精密气体混合装置 使用浓度为 99 999 液氨通过质量法自配制低浓度 的氨气标准气体 用化学法进行量值比对 并考查了自配制氨标准气体的重复性和稳定 性 配制过程采用两级稀释法 先由液氨配制成 5000 10 6mol mol 左右的氨气中间气 再用氨气中间气作原料气配制更低浓度 如 25 10 6mol mol 的氨气标准气体 用上 述方法连续配制三瓶 25 10 6mol mol 的氨气标准气体 用化学法比对定值 考查气体 配制的重复性 将它们长期放置并定期进行化学比对 考查配制气体的稳定性 结果表 明 所配制三瓶 25 10 6mol mol 氨标准气的化学比对浓度分别为 26 75 10 6mol mol 24 43 10 6mol mol 24 74 10 6mol mol 与理论值符合较好 气体分别 放置 2 3 5 10 15 30 天后进行化学比对测定 氨气浓度值基本没有变化 多天测 定浓度值之间的 RSD 分别为 1 3 1 5 2 8 说明气体稳定性非常好 此外 还对 标气的配制过程和化学比对过程进行了量传研究 考查了过程中所引入的各种不确定度 7 评定结果表明配制过程和化学比对过程的扩展不确定度均控制在 2 5 以内 保证了量 值溯源可靠 因此 自行配制的氨气标准气无论是在量值准确性还是在气体的重复性和稳定性方 面均能够满足氨气报警仪检验的要求 量值溯源和传递图见图 3 3 3 符合应用实际 制定编制原则符合应用实际 制定编制原则 本标准的定位 为确保企业氨报警仪指示的准确性和报警的及时性提供规范性 依据 因此 本标准的原则应该体现规范性 先进性 可操作性 即综合考虑国家 对于气体报警仪类产品的技术指标规定 国内外氨报警仪生产企业的产品层次以及 国内用户对氨气报警仪的使用规格的需求等诸方面的因素 3 4 参照国标要求 设计框架结构参照国标要求 设计框架结构 本部分的框架结构主要是参照 GB T1 1 标准化工作导则第 1 部分 标准化的结 构和起草规则 JJF1071 2000 国家计量校准规范编写规则 的内容要求而设计的 框架结构要现国家计量法规 标准的原则要求 并尽可能向国际标准 因此 在设计框架结构 选择内容支柱时 突出计量方面的要求 例如技术指标的设置 气体标准物质的配备 检验周期的规定等 框架结构形式如下 封面 前言 目次 范围 规范性引用文件 术语和计量单位 检测原理概述 技术性能要求 通用性能要求 试验条件 8 检验项目和方法 检验报告 复检时间间隔 附录 9 上 级 标 准 本 单 位 标 准 检测 对象 图 3 氨气报警器检验量值溯源和传递图 基 标 准名称 一等砝码 不确定度或准确度或最大允许误差 不确定度 1 溯源单位 国家标准物质研究中心 标准名称 氨气检测仪检验装置 测量范围 0 100 10 6mol mol 不确定度或 准确度或最大允许误差 不确定度 U 5 k 2 报警器名称 氨气检测仪 测量范围 0 100 10 6mol mol 不确定度或 准确度或 最大允许误差 MPE 10 10 6mol mol 检验方法 比对法 检验方法 称量法 10 3 4 13 4 1 范围范围 明确了标准的主要内容和适用范围 3 4 23 4 2 规范性引用文件规范性引用文件 本章只列出本部分引用过有关条款或重要内容且已正式发布的文件 没有包括尚未发 布的文件和参考文献 3 4 33 4 3 术语和计量单位术语和计量单位 本章只对因理解偏差容易产生歧义 重复在本部分多次出现且对条款的涵义至关重要 的术语 缩略语 专业词或概念进行了说明或定义 即使是专业性很强的术语 如果约定 成俗的理解对条款的基本涵义不容易产生误解 也不在之列 3 4 43 4 4 检测原理概述检测原理概述 对氨报警仪的检测原理进行简要说明 3 4 53 4 5 技术性能要求技术性能要求 明确了氨报警仪的技术性能指标 3 4 63 4 6 通用性能要求通用性能要求 明确了氨报警仪的外观 通电检查 绝缘强度 绝缘电阻等报警仪类的常规指标 3 4 73 4 7 试验条件试验条件 对检验环境 气体标准物质 设备的要求等进行了规定 3 4 83 4 8 检验项目和方法检验项目和方法 规定了 8 个项目的具体检验方法 3 4 93 4 9 检验报告检验报告 规定了检验报告的必备信息 3 4 103 4 10 复检时间间隔复检时间间隔 对报警仪复检时间间隔提出了建议 3 4 113 4 11 附录附录 附录中包含了规范性附录和资料性附录 4 技术经济分析论证和预期的经济效益技术经济分析论证和预期的经济效益 本标准的颁布将进一步规范目前氨气报警器的校准工作 强化氨气报警器的日常管理 确保在用氨气报警器指示准确 报警及时 能够及时发现安全隐患 杜绝中毒 爆炸事故 的发生 保持社会稳定 避免企业经济损失 具有极大的社会效益 11 随着人们安全意识的增强 氨气报警器在啤酒 化工行业的应用量趋日益增长之势 根据发改价格 2009 234号 国家发展改革委 财政部关于适当降低计量检定收费标准 及有关问题的通知 规定 有毒有害 可燃气体分析检测报警仪探头每个检定费用为 700元 若每年完成150台的氨气报警器校准任务即可实现收入10万余元 5 采用国际标准和国外先进标准情况及水平对比采用国际标准和国外先进标准情况及水平对比 美国仪表学会 ISA 分别于 1998 和 1999 年制定了两个与氨气报警仪相关的标准即 1 ISA RP92 03 02 1999 Installation Operation and Maintenance of Ammonia Detection Instrument 2 ISA 92 03 01 1998 Performance Requirements for Ammonia Detection Instrument ISA 的标准对氨气报警仪的安装 操作 维护 性能等提出了统一的要求 本标准在具体技术性能指标方面参照国外相关技术标准的某些规定 并力求框架结构 规范 性能指标合理 可操作性强 能够对国内氨气报警器的使用起到指导作用 切实保 障此类报警器指示准确 报警及时 6 与现行法律 法规 政策及相关标准的协调性与现行法律 法规 政策及相关标准的协调性 国内已颁布实施的气体报警仪检验标准 检定规程包括 1 GB12358 2006 气体检测报警仪通用技术要求 2 JJG693 2004 可燃气体检侧报警器检定规程 3 JJG695 2003 硫化氢气体检测仪检定规程 4 JJG915 2008 一氧化碳气体检侧仪检定规程 5 JJG551 2003 二氧化硫气体检测仪检定规程 6 JJG365 2008 电化学氧测定仪检定规程 7 JJG635 1999 一氧化碳 二氧化碳红外线气体分析器检定规程 8 JJG1022 2007 甲醛气体检测仪检定规程 9 JJG940 1998 催化燃烧型氢气检测仪检定规程 上述标准 规程对所涉及的气体报警器的计量性能 检定项目 检定条件 检定方 法 检定周期以及检定数据处理等皆进行了相应的技术规定 12 本标准的主要框架根据 GB T1 1 2000 标准化工作导则第 1 部分 标准化的结构和起 草规则 JJF1071 2000 国家计量校准规范编写规则 的要求而确定 具体技术功能指 标参照国内相关检定规程的某些规定 结合考虑目前市场上在用氨气报警器的性能指标而 制定 本标准适用于便携式 移动式 固定式氨气报警器的质量评价 检验与选型 7 贯彻实施标准的措施和建议贯彻实施标准的措施和建议 气体检测报警仪器属于 计量法 规定的安全防护范畴 且已列入强制检定计量器具 目录中 国内已颁布检定规程的气体报警仪如可燃 硫化氢 二氧化硫 一氧化碳等气体 检测报警仪器的用户已经基本能够按照检定规程的规定进行周期性检定 本标准颁布实施后 建议以同样的管理方式来实现氨气报警器的周期性检验 8 其他应予说明的事项其他应予说明的事项 无 13 9 附件 氨气报警器检验不确定度评定附件 氨气报警器检验不确定度评定 9 1 测量方法 测量方法 把标准气体通入被检仪器 读出相应的指示值 计