煤質化驗數據測量誤差及改進措施

伊 倩，方新慧，李微微，李澤宗

(河南能源義煤公司煤質管理中心，河南 義馬 472300)

0 引言

煤炭作為能源主要品種之一，被稱為“工業的糧食”，占世界一次能源消耗近30%，在一次性能源結構中的比重仍居高不下。煤炭是有機物和無機物組成的混合物，準確的化驗數據是科學分類、利用的理論依據。煤炭成分多樣、結構復雜，務必用不同的實驗方法反映本身的性質、質量等。不同化驗數據對煤炭的性質、分類、應用及價值有著不同的作用，煤質化驗過程中存在許多對化驗結果準確性造成影響的因素，這就要求我們在測驗過程中不斷優化和改進[1-3]。市場經濟體制下競爭日益激烈，采取有效應對措施，減小化驗數據測量誤差，確保數據真實性和可靠性，才能使企業在經濟活動中持續處于優勢地位。鑒于此，對造成煤質化驗產生誤差的原因深入分析、研判，從人員、設備、環境等方面嚴格把控，從根本上提升化驗結果準確性意義重大。

1 煤質化驗誤差分析

1.1 誤差概述

日常檢測中，方法的科學性、儀器的精密程度、實驗環境是否合格、操作人員是否熟練，都會影響檢測結果，甚至同一人員對同一樣品的檢測數據也不完全一致。事實上，物理量的測定往往不是絕對準確的，這便造成誤差。誤差主要分為系統誤差、隨機誤差、粗大誤差3類，具體分類及對比見表1。

表1 誤差分類及對比Table 1 Error classification and comparison

1.2 煤質化驗誤差原因及分析

煤質化驗數據是反映煤炭性質、質量的客觀依據，實際測驗環節中，因多方面因素困擾，煤質測定結果與實際不可避免的存在一定誤差。對誤差產生的原因深入分析研判，進而采取針對性措施，以提高化驗結果準確性，經濟合理地利用煤炭資源。

系統誤差：煤質化驗中系統誤差非常普遍，甚至無法避免，通常造成煤質化驗結果比真值偏高或偏低，具有較明顯的規律性。主要因化驗人員反應、精神狀態、工作習慣不同；設備存在缺陷或沒有按規定條件安裝、使用；測量方法所依據的理論公式本身的近似性，化驗方法本身不完善，亦或化驗條件不能達到理想條件下所規定的要求；化驗室環境與外部環境或化驗室環境內部條件限制而相互影響。系統誤差影響因素相對固定，日常可及時發現產生原因，有效進行規避，提升化驗準確度。

隨機誤差：隨機誤差又被稱為偶然誤差，具有抵償性，其產生的原因是整個測驗過程中不可預測偶然因素的影響。如人員操作的微小差異；儀器的不穩定；室溫、濕度、光照、磁場、氣壓環境條件的變化等。隨機誤差貫穿采、制、化等全過程，因此往往不能夠準確地預測誤差會在何時、何處發生。如對滴定管數值進行讀取時，由于操作不規范，導致多次取值不同；設備不穩定或樣本自身特性，造成相應問題；測試環境溫度、濕度等的影響，引發的誤差[4]。可見，隨機誤差缺乏規律性，不確定性較強。為有效減少隨機誤差，需強化管理、規范操作，以保證數據準確性。

粗大誤差：一定條件下，化驗結果明顯偏離真值時所對應的誤差為粗大誤差，產生原因有主觀因素，也有客觀因素。如方法不當、設備問題，記錄、計算錯誤等。其中，人身誤差是主要的，可通過提高人員責任心、加強培訓、規范操作。建立操作人員自覺復算、審核人員復審制度；強化儀器設備檢查、校準等，避免粗大誤差的發生。

2 確保數據準確性的對策

當前煤炭仍具有十分廣泛的用途，根據煤質化驗數據分析煤炭成分及性質，滿足不同企業對煤炭品質的要求。如何解決煤質化驗存在的困擾，減少數據誤差，提高結果精準性，就必須針對誤差產生原因，在測驗過程中對影響因素有效控制，分別從人員管理、健全制度、設備使用、流程優化、分析總結、工作創新等方面采取對策。

2.1 加強人員培訓

人身誤差是造成粗大誤差的主要因素。操作人員是煤質化驗的主體，大多測驗項目是不可逆的。因此，對于人員的工作態度及能力都應有嚴格的要求。將書本學、交流學、實踐學、比武學、師帶徒等多種學習形式結合；由“灌輸式”教育向“互動交流”轉變，變“被動接受”為“主動探索”。不僅要培養獨當一面的技術能手還要培養崗位上的“多面手”，讓他們不僅掌握化驗技術，還要同時具備設備檢測維修技能，工作中及時發現、排除設備故障，避免設備“帶病”運轉。重點從態度、能力2個方面，堅持因人而異、因地制宜的原則對操作人員進行培訓，科學制定學習計劃，對癥施治。一是確保其切實認識到自身工作的重要性，對待本職工作毫不馬虎，客觀公正地將煤炭樣本的質量展現出來[5]；二是要求操作人員練好“內功”，掌握煤質化驗標準方法，熟練常用儀器設備操作，精通數據計算和分析方法，明確注意事項，熟悉精湛的技術，特別是加強煤質化驗新技術、新工藝、新設備、新材料的培訓學習。

2.2 建立健全制度

無規矩不成方圓，化驗室這種對數據真實性和可靠性要求精益求精的單位，員工自身素質高固然重要，建立健全規章制度也相得益彰。從崗位職責、操作標準、考核獎懲、責任追究等方面規范管理，做到賞罰分明，不僅保證化驗數據的真實、可靠，而且提高操作人員工作積極性。例如，河南能源義煤公司煤質管理中心化驗室制定了一系列規章制度來約束化驗員工作，包含《化驗員崗位責任制》《化驗員崗位操作規范》《化驗項目操作考核及獎懲標準》《化驗員計分制管理辦法》《化驗員績效工資考核制度》《化驗室評先評優管理辦法》等十余項標準、規范、制度、辦法。如實行定期標定責任制，全自動工業分析儀、量熱儀每月用標準煤樣校驗；每季度用苯甲酸進行一次熱容量標定，確保儀器使用的精密性和準確性；全自動水分儀每月與通氮干燥法進行比對試驗，比對結果符合重復性限等。完善、創新動態考核和責任追究機制，實行日考核、周匯總、月兌現，把外在壓力變為內在動力，變制度上墻為內化于心，不斷提高化驗工作水平。

2.3 優化設備管理

設備是煤質化驗正常開展的前提，其精密度是結果精確性的重要保障，因此有關人員應切實做好煤質化驗中所涉及各類儀器設備的管理。一是嚴格設備采購，從正規廠家采購滿足測驗要求的儀器設備；使用前計量部分應進行資質認證，并通過檢定、校準，做好必要的驗收；特別是大型精密設備，需廠家安裝調試，并組織技術部門驗收。二是完善設備制度，制定規范標準、設備管理制度，并持續執行、完善；操作前檢查儀器設備是否完好無損；化驗前做廢樣調試儀器；下班對設備斷電，以免設備超負荷運行影響穩定性等。三是優化設備使用，保持儀器整潔，如天平托盤內不存在灰塵和雜物，砝碼重量精確，保證天平底座調節水平穩定，在使用前對其進行清零，依照相應的使用說明書進行操作，避免違規操作的現象，以免造成設備損壞[6-7]。四是加強設備維護，定期檢查和校準，尤其是量熱儀及測硫儀等需調試、校準后方可使用[8]；加強儀器設備維修與保養，磨損或老化部件及時更換。五是專人檔案管理，儀器設備統一編碼，詳細、準確記錄設備使用與維護情況，成立設備檔案室，專人負責檔案管理。

2.4 規范操作行為

煤質測驗操作行為控制貫穿采樣、制樣、化驗等各環節，整體過程中采、制、化環節引起的誤差占總誤差的百分比分別為80%、16%、4%，需全方位、多層次控制各環節細節。規范操作行為是提高結果精準性的關鍵，操作人員切勿自行調整[9]。

采樣環節行為控制：采樣是進行煤質化驗的基礎，該環節最易引發采樣、儲存方法不當等問題。所采煤樣是整體測驗對象平均組成的代表物，需增加樣本數量以保證其代表性更強。煤樣應最大限度地滿足均勻性特征，另外量不能太少，否則即使操作規范，依然存在結果誤差較大的可能。根據煤炭形成過程和機理，煤層上、下垂直方向都應布置采樣點。如果煤炭噸位較大，對不同部位多次采樣，從皮帶、順槽和煤倉口等部位實現全斷面采樣[10-11]，并摻和充分以實現均質化。采樣結束后，需確保樣本原始特性儲存，并及時制備。

制樣環節行為控制：制樣環節復雜，產生誤差占總誤差比例較大，主要包括縮分、破碎、混合、空氣干燥、存查煤樣、制樣設備設計等。導致制樣誤差因素較多，如人員操作、設備清理方面等。首先，應做好制樣的準備工作，對樣本編號，依據樣本性質采取制樣方法；其次，對設備儀器進行保養，選擇最合適的設備，在破碎和縮分前后，做好儀器設備清潔，避免交叉感染；最后，嚴格按規范和要求操作，有效控制誤差。

化驗環節行為控制：化驗環節每一項指標檢驗方法各異，避免由于操作人員操作不當及儀器設備因素造成誤差，為保證化驗質量，對人員、設備加以控制。如不同樣本盡量同時測定或縮短間隔時間，以減少空氣濕度等因素的影響；全水分測定13 mm空氣干燥一步法和兩步法按規定控制不同的溫度和時間；多數檢驗項目試驗設備、材料、步驟等均應符合要求[12]。

化驗環境控制：化驗的環境條件穩定性也是提高數據準確性不可忽視的因素。化驗室應南北朝向，遠離震動源，且與主廠房及煤場保持一定距離，以減小噪聲、灰塵、電場干擾等影響。各項指標檢驗室原則為單獨房間，不在同一房間內同時進行其他試驗項目；發熱量室為避免陽光直射最好朝北，室溫控制在15～30 ℃(整個測定過程中室溫變化不超過1 ℃)，且保持室內無強烈空氣對流。存樣室保持低溫、恒溫、干燥、無陽光照射，禁止明火。

2.5 認真分析總結

化驗分析是煤質化驗最后一道環節，同樣是煤質數據出現誤差的重要影響因素之一，應認真做好化驗數據整理、分析、總結、簽字確認。一是煤質化驗數據記錄到專用記錄本上，同時應用計算機技術建立電子臺賬，便于數據查詢與對比分析。二是分析人員強化責任意識、提高專業素質、規范自身行為，保證數據的客觀性和真實性，依據相關規定實事求是的對數據分析、總結，并出具報表。三是對原始記錄、數據、報表等履行簽字手續，操作人員與審核人員不得為同一人，2人同時簽字確認，具有連帶責任，確保后續數據出現問題時便于落實有關人員的責任。

2.6 創新工作方法

煤質化驗作為一項精密程度要求較高的崗位，在化驗過程中創新工作思路、強化質量管理非常必要。一方面建立設備輪換管理責任制。儀器設備專人負責管理，并定期對其標定和維護，同時儀器設備的管理和標定人員每季度輪換一次，使每位操作人員能夠更細致、全面地了解和掌握各項分析儀器設備的性能。另一方面建立煤樣核查分析制度，不定期內部抽查和外部復查，保證樣本測試準確性。內部抽查由班長隨機抽取近期所化驗不低于10%的煤樣，進行煤質全分析。煤質管理科隨機抽取煤樣作為外部復查，復查結果與原化驗數據比對分析，再次查漏補缺。

3 結語

煤質化驗數據的準確性在原煤生產、加工、銷售及化學原料的提取等工作中發揮至關重要作用，然而因煤炭本身的特殊性及其測驗環節繁瑣導致煤質化驗產生誤差的因素多種多樣，或將嚴重影響化驗結果真實性和可靠性。為充分體現煤質數據的指導意義，切實提高企業綜合競爭力。一方面企業應加強人員培訓，建立健全管理制度，創造合適的測驗環境，確保儀器設備安全、穩定、可靠運行；另一方面操作人員提高責任心，嚴格按標準規范操作，加強設備檢查和校準，做好數據記錄和分析，創新工作方法。河南能源義煤公司從人、機、環等方面采取對策把控影響煤質化驗準確性的因素，連續2年杜絕化驗失誤事件，取得了良好效果，不僅助推公司健康、高效發展，而且具有一定的借鑒意義。