煤质化验数据测量误差及改进措施

伊 倩，方新慧，李微微，李泽宗

(河南能源义煤公司煤质管理中心，河南 义马 472300)

0 引言

煤炭作为能源主要品种之一，被称为“工业的粮食”，占世界一次能源消耗近30%，在一次性能源结构中的比重仍居高不下。煤炭是有机物和无机物组成的混合物，准确的化验数据是科学分类、利用的理论依据。煤炭成分多样、结构复杂，务必用不同的实验方法反映本身的性质、质量等。不同化验数据对煤炭的性质、分类、应用及价值有着不同的作用，煤质化验过程中存在许多对化验结果准确性造成影响的因素，这就要求我们在测验过程中不断优化和改进[1-3]。市场经济体制下竞争日益激烈，采取有效应对措施，减小化验数据测量误差，确保数据真实性和可靠性，才能使企业在经济活动中持续处于优势地位。鉴于此，对造成煤质化验产生误差的原因深入分析、研判，从人员、设备、环境等方面严格把控，从根本上提升化验结果准确性意义重大。

1 煤质化验误差分析

1.1 误差概述

日常检测中，方法的科学性、仪器的精密程度、实验环境是否合格、操作人员是否熟练，都会影响检测结果，甚至同一人员对同一样品的检测数据也不完全一致。事实上，物理量的测定往往不是绝对准确的，这便造成误差。误差主要分为系统误差、随机误差、粗大误差3类，具体分类及对比见表1。

表1 误差分类及对比Table 1 Error classification and comparison

1.2 煤质化验误差原因及分析

煤质化验数据是反映煤炭性质、质量的客观依据，实际测验环节中，因多方面因素困扰，煤质测定结果与实际不可避免的存在一定误差。对误差产生的原因深入分析研判，进而采取针对性措施，以提高化验结果准确性，经济合理地利用煤炭资源。

系统误差：煤质化验中系统误差非常普遍，甚至无法避免，通常造成煤质化验结果比真值偏高或偏低，具有较明显的规律性。主要因化验人员反应、精神状态、工作习惯不同；设备存在缺陷或没有按规定条件安装、使用；测量方法所依据的理论公式本身的近似性，化验方法本身不完善，亦或化验条件不能达到理想条件下所规定的要求；化验室环境与外部环境或化验室环境内部条件限制而相互影响。系统误差影响因素相对固定，日常可及时发现产生原因，有效进行规避，提升化验准确度。

随机误差：随机误差又被称为偶然误差，具有抵偿性，其产生的原因是整个测验过程中不可预测偶然因素的影响。如人员操作的微小差异；仪器的不稳定；室温、湿度、光照、磁场、气压环境条件的变化等。随机误差贯穿采、制、化等全过程，因此往往不能够准确地预测误差会在何时、何处发生。如对滴定管数值进行读取时，由于操作不规范，导致多次取值不同；设备不稳定或样本自身特性，造成相应问题；测试环境温度、湿度等的影响，引发的误差[4]。可见，随机误差缺乏规律性，不确定性较强。为有效减少随机误差，需强化管理、规范操作，以保证数据准确性。

粗大误差：一定条件下，化验结果明显偏离真值时所对应的误差为粗大误差，产生原因有主观因素，也有客观因素。如方法不当、设备问题，记录、计算错误等。其中，人身误差是主要的，可通过提高人员责任心、加强培训、规范操作。建立操作人员自觉复算、审核人员复审制度；强化仪器设备检查、校准等，避免粗大误差的发生。

2 确保数据准确性的对策

当前煤炭仍具有十分广泛的用途，根据煤质化验数据分析煤炭成分及性质，满足不同企业对煤炭品质的要求。如何解决煤质化验存在的困扰，减少数据误差，提高结果精准性，就必须针对误差产生原因，在测验过程中对影响因素有效控制，分别从人员管理、健全制度、设备使用、流程优化、分析总结、工作创新等方面采取对策。

2.1 加强人员培训

人身误差是造成粗大误差的主要因素。操作人员是煤质化验的主体，大多测验项目是不可逆的。因此，对于人员的工作态度及能力都应有严格的要求。将书本学、交流学、实践学、比武学、师带徒等多种学习形式结合；由“灌输式”教育向“互动交流”转变，变“被动接受”为“主动探索”。不仅要培养独当一面的技术能手还要培养岗位上的“多面手”，让他们不仅掌握化验技术，还要同时具备设备检测维修技能，工作中及时发现、排除设备故障，避免设备“带病”运转。重点从态度、能力2个方面，坚持因人而异、因地制宜的原则对操作人员进行培训，科学制定学习计划，对症施治。一是确保其切实认识到自身工作的重要性，对待本职工作毫不马虎，客观公正地将煤炭样本的质量展现出来[5]；二是要求操作人员练好“内功”，掌握煤质化验标准方法，熟练常用仪器设备操作，精通数据计算和分析方法，明确注意事项，熟悉精湛的技术，特别是加强煤质化验新技术、新工艺、新设备、新材料的培训学习。

2.2 建立健全制度

无规矩不成方圆，化验室这种对数据真实性和可靠性要求精益求精的单位，员工自身素质高固然重要，建立健全规章制度也相得益彰。从岗位职责、操作标准、考核奖惩、责任追究等方面规范管理，做到赏罚分明，不仅保证化验数据的真实、可靠，而且提高操作人员工作积极性。例如，河南能源义煤公司煤质管理中心化验室制定了一系列规章制度来约束化验员工作，包含《化验员岗位责任制》《化验员岗位操作规范》《化验项目操作考核及奖惩标准》《化验员计分制管理办法》《化验员绩效工资考核制度》《化验室评先评优管理办法》等十余项标准、规范、制度、办法。如实行定期标定责任制，全自动工业分析仪、量热仪每月用标准煤样校验；每季度用苯甲酸进行一次热容量标定，确保仪器使用的精密性和准确性；全自动水分仪每月与通氮干燥法进行比对试验，比对结果符合重复性限等。完善、创新动态考核和责任追究机制，实行日考核、周汇总、月兑现，把外在压力变为内在动力，变制度上墙为内化于心，不断提高化验工作水平。

2.3 优化设备管理

设备是煤质化验正常开展的前提，其精密度是结果精确性的重要保障，因此有关人员应切实做好煤质化验中所涉及各类仪器设备的管理。一是严格设备采购，从正规厂家采购满足测验要求的仪器设备；使用前计量部分应进行资质认证，并通过检定、校准，做好必要的验收；特别是大型精密设备，需厂家安装调试，并组织技术部门验收。二是完善设备制度，制定规范标准、设备管理制度，并持续执行、完善；操作前检查仪器设备是否完好无损；化验前做废样调试仪器；下班对设备断电，以免设备超负荷运行影响稳定性等。三是优化设备使用，保持仪器整洁，如天平托盘内不存在灰尘和杂物，砝码重量精确，保证天平底座调节水平稳定，在使用前对其进行清零，依照相应的使用说明书进行操作，避免违规操作的现象，以免造成设备损坏[6-7]。四是加强设备维护，定期检查和校准，尤其是量热仪及测硫仪等需调试、校准后方可使用[8]；加强仪器设备维修与保养，磨损或老化部件及时更换。五是专人档案管理，仪器设备统一编码，详细、准确记录设备使用与维护情况，成立设备档案室，专人负责档案管理。

2.4 规范操作行为

煤质测验操作行为控制贯穿采样、制样、化验等各环节，整体过程中采、制、化环节引起的误差占总误差的百分比分别为80%、16%、4%，需全方位、多层次控制各环节细节。规范操作行为是提高结果精准性的关键，操作人员切勿自行调整[9]。

采样环节行为控制：采样是进行煤质化验的基础，该环节最易引发采样、储存方法不当等问题。所采煤样是整体测验对象平均组成的代表物，需增加样本数量以保证其代表性更强。煤样应最大限度地满足均匀性特征，另外量不能太少，否则即使操作规范，依然存在结果误差较大的可能。根据煤炭形成过程和机理，煤层上、下垂直方向都应布置采样点。如果煤炭吨位较大，对不同部位多次采样，从皮带、顺槽和煤仓口等部位实现全断面采样[10-11]，并掺和充分以实现均质化。采样结束后，需确保样本原始特性储存，并及时制备。

制样环节行为控制：制样环节复杂，产生误差占总误差比例较大，主要包括缩分、破碎、混合、空气干燥、存查煤样、制样设备设计等。导致制样误差因素较多，如人员操作、设备清理方面等。首先，应做好制样的准备工作，对样本编号，依据样本性质采取制样方法；其次，对设备仪器进行保养，选择最合适的设备，在破碎和缩分前后，做好仪器设备清洁，避免交叉感染；最后，严格按规范和要求操作，有效控制误差。

化验环节行为控制：化验环节每一项指标检验方法各异，避免由于操作人员操作不当及仪器设备因素造成误差，为保证化验质量，对人员、设备加以控制。如不同样本尽量同时测定或缩短间隔时间，以减少空气湿度等因素的影响；全水分测定13 mm空气干燥一步法和两步法按规定控制不同的温度和时间；多数检验项目试验设备、材料、步骤等均应符合要求[12]。

化验环境控制：化验的环境条件稳定性也是提高数据准确性不可忽视的因素。化验室应南北朝向，远离震动源，且与主厂房及煤场保持一定距离，以减小噪声、灰尘、电场干扰等影响。各项指标检验室原则为单独房间，不在同一房间内同时进行其他试验项目；发热量室为避免阳光直射最好朝北，室温控制在15～30 ℃(整个测定过程中室温变化不超过1 ℃)，且保持室内无强烈空气对流。存样室保持低温、恒温、干燥、无阳光照射，禁止明火。

2.5 认真分析总结

化验分析是煤质化验最后一道环节，同样是煤质数据出现误差的重要影响因素之一，应认真做好化验数据整理、分析、总结、签字确认。一是煤质化验数据记录到专用记录本上，同时应用计算机技术建立电子台账，便于数据查询与对比分析。二是分析人员强化责任意识、提高专业素质、规范自身行为，保证数据的客观性和真实性，依据相关规定实事求是的对数据分析、总结，并出具报表。三是对原始记录、数据、报表等履行签字手续，操作人员与审核人员不得为同一人，2人同时签字确认，具有连带责任，确保后续数据出现问题时便于落实有关人员的责任。

2.6 创新工作方法

煤质化验作为一项精密程度要求较高的岗位，在化验过程中创新工作思路、强化质量管理非常必要。一方面建立设备轮换管理责任制。仪器设备专人负责管理，并定期对其标定和维护，同时仪器设备的管理和标定人员每季度轮换一次，使每位操作人员能够更细致、全面地了解和掌握各项分析仪器设备的性能。另一方面建立煤样核查分析制度，不定期内部抽查和外部复查，保证样本测试准确性。内部抽查由班长随机抽取近期所化验不低于10%的煤样，进行煤质全分析。煤质管理科随机抽取煤样作为外部复查，复查结果与原化验数据比对分析，再次查漏补缺。

3 结语

煤质化验数据的准确性在原煤生产、加工、销售及化学原料的提取等工作中发挥至关重要作用，然而因煤炭本身的特殊性及其测验环节繁琐导致煤质化验产生误差的因素多种多样，或将严重影响化验结果真实性和可靠性。为充分体现煤质数据的指导意义，切实提高企业综合竞争力。一方面企业应加强人员培训，建立健全管理制度，创造合适的测验环境，确保仪器设备安全、稳定、可靠运行；另一方面操作人员提高责任心，严格按标准规范操作，加强设备检查和校准，做好数据记录和分析，创新工作方法。河南能源义煤公司从人、机、环等方面采取对策把控影响煤质化验准确性的因素，连续2年杜绝化验失误事件，取得了良好效果，不仅助推公司健康、高效发展，而且具有一定的借鉴意义。