Un analizzatore di gas è uno strumento utilizzato per misurare le concentrazioni di vari componenti del gas e parametri fisici nelle emissioni di gas. È ampiamente applicato nella produzione industriale, nel monitoraggio ambientale, nell'ottimizzazione del processo di combustione e in altri campi. Per garantire l'accuratezza e l'affidabilità dei dati di misurazione, la calibrazione regolare dello strumento è un'operazione fondamentale. La calibrazione non è una semplice regolazione ma un processo tecnico rigoroso e standardizzato. Questo articolo elaborerà sistematicamente i punti fondamentali della procedura di calibrazione per gli analizzatori di gas.
Lo scopo principale della calibrazione è determinare l'errore di misurazione dello strumento confrontando il suo valore misurato con il valore standard accurato noto. Se necessario, verranno apportate modifiche per garantire che i risultati della misurazione rientrino nell'intervallo di errore consentito. Ciò influisce direttamente sull'accuratezza di tutti i successivi giudizi, controlli e rapporti basati sui dati di misurazione.
Preparazioni prima della calibrazione
Una preparazione completa è la base per una calibrazione di successo. Qualsiasi svista può portare a un errore di calibrazione o a risultati non validi.
1. Conferma delle condizioni ambientali: il lavoro di calibrazione deve essere eseguito in un ambiente che soddisfi i requisiti specificati nel manuale utente dello strumento. In generale, è necessario prestare attenzione alla temperatura ambientale, all'umidità relativa, alla pressione atmosferica, nonché alla presenza di vibrazioni, interferenze elettromagnetiche e gas corrosivi. Condizioni ambientali inadeguate influenzeranno le prestazioni del gas standard e dello strumento stesso.
2. Controllo dello stato dello strumento: prima della calibrazione, l'analizzatore di gas di fumo deve essere ispezionato per quanto riguarda l'aspetto e le funzioni di base. Gli elementi di ispezione includono, ma non sono limitati a: se la sonda e la tubazione di campionamento sono pulite, prive di ostruzioni o perdite; se il sensore rientra nella sua durata di vita effettiva; se è necessario sostituire il filtro; se l'alimentazione dello strumento e il collegamento del percorso del gas sono affidabili; e se lo schermo del display, i pulsanti e le altre funzioni sono normali.
3. Preparazione delle sostanze standard: i gas standard fungono da "asta di misurazione" per la calibrazione e la loro precisione determina direttamente la qualità della calibrazione. Si raccomanda l'uso diversificato di gas standard forniti da istituti qualificati entro il loro periodo di validità e con concentrazioni corrispondenti. In genere, è necessario preparare il gas di zero (come azoto ad elevata purezza-o aria pulita) e almeno due diverse concentrazioni di gas di span per coprire l'intervallo di misurazione dello strumento. I valori di concentrazione dei gas standard dovrebbero essere riconducibili a standard nazionali o internazionali.
4. Preriscaldamento e stabilizzazione dello strumento: secondo le istruzioni del produttore, collegare l'alimentatore allo strumento e lasciarlo preriscaldare completamente, assicurandosi che tutti i componenti, in particolare i sensori, raggiungano uno stato di funzionamento stabile. Uno strumento che non è stato completamente preriscaldato presenterà una deriva delle letture e non potrà essere calibrato in modo efficace.
Principali fasi e metodi di calibrazione
Il processo di calibrazione deve essere eseguito rigorosamente in conformità con il manuale operativo dello strumento e le pertinenti norme di verifica metrologica o specifiche di calibrazione. Di seguito sono riportati i passaggi principali generali:
Calibrazione del punto-zero:
Obiettivo: eliminare la deriva dello zero dello strumento e garantire che la lettura sia zero quando si misura la concentrazione zero di gas.
*Funzionamento: introdurre il gas di zero (come ad esempio azoto ad elevata purezza) nell'ingresso di campionamento dello strumento alla portata e alla pressione specificate in base ai requisiti dello strumento. Una volta che la lettura dello strumento si è stabilizzata, eseguire la procedura di calibrazione del punto zero-. Lo strumento registrerà automaticamente il valore stabile corrente come valore di riferimento del punto zero-. Per gli analizzatori multi-componente, la calibrazione del punto zero- deve essere eseguita separatamente per ciascun canale di misurazione.
2. Calibrazione del punto di intervallo (calibrazione dell'intervallo):
Obiettivo: regolare la sensibilità di misurazione dello strumento in modo che l'errore di indicazione rientri nell'intervallo specificato quando si misura una concentrazione specifica di gas standard.
*Operazione: scollegare il gas di zero. Introdurre la concentrazione precisa nota del gas standard di span nello strumento alla portata e alla pressione specificate. Una volta che la lettura si è stabilizzata, eseguire la procedura di calibrazione dello span. Lo strumento confronterà e regolerà la lettura stabile corrente con il valore di concentrazione noto del gas standard. Generalmente, la concentrazione del gas di calibrazione dovrebbe essere selezionata tra il 50% e il 90% del limite superiore dell'intervallo di misurazione dello strumento.
3. Verifica lineare (facoltativa ma consigliata):
Obiettivo: verificare le caratteristiche di risposta lineare dello strumento sull'intero intervallo di misurazione, piuttosto che solo sul punto zero e sui singoli punti di span.
*Funzionamento: introdurre nello strumento un gas standard con un'altra concentrazione (solitamente inferiore alla concentrazione del punto di span) e registrare la lettura stabilizzata. Calcolare l'errore tra questa lettura e il valore standard e determinare se soddisfa il requisito lineare. Ciò aiuta a identificare eventuali problemi non-lineari con il sensore.
Considerazioni chiave durante il processo di calibrazione
Nel funzionamento reale, alcuni dettagli spesso determinano il successo o il fallimento della calibrazione.
1. Sigillatura del percorso del gas: l'intero sistema del percorso del gas è rigorosamente sigillato in diversi modi. Qualsiasi piccola perdita causerà la miscelazione dell'aria, diluendo la concentrazione del gas standard e causando quindi errori di calibrazione. Prima della calibrazione è necessario effettuare un controllo della tenuta del gas.
2. Controllo del flusso e della pressione: la diversificazione garantisce che il flusso di gas standard e la pressione forniti allo strumento siano conformi ai requisiti dello strumento. Un flusso eccessivo o insufficiente influenzerà la risposta del sensore e anche una pressione instabile causerà fluttuazioni nelle letture.
3. Tempo di stabilizzazione adeguato: Dopo aver introdotto il gas standard, attendere un periodo di tempo sufficiente finché la lettura dello strumento diventa completamente stabile e non cambia più. Solo allora è possibile eseguire le operazioni di calibrazione o la registrazione dei dati. Il tempo di stabilizzazione varia a seconda della composizione del gas e del tipo di sensore.
4. Utilizzo corretto dei gas standard: le bombole di gas standard devono essere posizionate in posizione verticale. Utilizzare un riduttore di pressione e materiali di tubazione adeguati (per evitare reazioni con i gas). Per alcuni gas reattivi, tenere presente gli effetti di adsorbimento e ritenzione nel percorso del gas.
5. Registrazione dei dati: dovrebbero essere effettuate registrazioni dettagliate della data di calibrazione, delle condizioni ambientali, delle informazioni sul gas standard utilizzato (incluso numero di serie, concentrazione, periodo di validità), delle letture prima e dopo la calibrazione e del personale che ha effettuato la calibrazione. Dovrebbe essere formato un registro completo delle tarature per facilitare la tracciabilità e l'analisi.
Verifica ed elaborazione-di follow-up dei risultati della calibrazione
Una volta completata l'operazione di calibrazione, ciò non significa che il lavoro è finito.
Verificare l'effetto della calibrazione: dopo aver completato la calibrazione del punto di zero- e dello span, re-introdurre il gas di zero e il gas di span e osservare se la lettura dello strumento visualizza accuratamente il valore previsto (considerando l'errore consentito). In alternativa, è possibile utilizzare una terza bombola di gas standard per test di verifica per garantire la validità della calibrazione.
2. Determinazione degli intervalli di calibrazione: Il ciclo di calibrazione di uno strumento non è un valore fisso. Dipende dalla frequenza d'uso dello strumento, dalla gravità dell'ambiente di misurazione, dalla stabilità del sensore e dai requisiti delle normative pertinenti o dei sistemi di controllo qualità. Generalmente si effettuano tarature diversificate prima del primo utilizzo, dopo la manutenzione, o quando ci sono dubbi sui dati di misura. In circostanze normali, potrebbe essere necessario eseguire una calibrazione una volta al mese, una volta al trimestre o una volta ogni semestre. Dovrebbe essere stabilito e implementato un piano di calibrazione ragionevole.
3. Gestione della calibrazione non qualificata: se lo strumento non riesce a soddisfare i requisiti di precisione specificati anche dopo ripetute calibrazioni, ciò indica che potrebbe esserci un guasto nello strumento, come invecchiamento e guasto del sensore, problemi al circuito, ecc. A questo punto, è necessario interrompere l'uso dello strumento e contattare personale professionale per la riparazione o la sostituzione dei componenti. Dopo la riparazione è opportuno effettuare una nuova ed eccellente calibrazione.