Для обеспечения, поддержания и соблюдения единства измерений разработан и действует комплекс нормативной документации в составе ГСИ - системы государственного обеспечения единства измерений. Сюда входят: федеральное законодательство, государственные стандарты ГСИ, рекомендации, руководящие документы (РД), методики измерений (МИ) и другая документация. В соответствии с вышеуказанным комплексом документов все средства измерений, занесённые в Госреестр измерительных средств, должны проходить обязательную поверку. Это относится и к газоанализаторам всех типов. Для этого используются ПГС - специальные поверочные газовые смеси, имеющие заданные метрологические характеристики.
Виды поверки газоанализаторов
Целью поверки газоанализаторов является подтверждение соответствия этих приборов утверждённым техническим требованиям. Поверка должна выполняться:
- после выпуска из производства, после выполнения ремонта и при ввозе приборов по импорту - первичная поверка. Газоанализаторы в эксплуатации и на хранении также подлежат периодической поверке, которая осуществляется через межповерочные интервалы, устанавливаемые при утверждении типа газоанализатора. Межповерочный интервал для газоанализаторов обычно составляет 1 год;
- при нарушении поверительных клейм или утере свидетельства о поверке - внеочередная поверка;
- при определении пригодности СИ к применению органами метрологического госнадзора - инспекторская поверка.
Поверку газоанализаторов выполняет государственная метрологическая служба. Ведомственные метрологические отделы могут получить право поверки при условии аккредитации их в Госстандарте России. Газоанализаторы и образцовые газовые смеси, не поверяемые и не аттестуемые в подразделениях Государственной метрологической службы, подлежат поверке и аттестации в государственных научных центрах метрологической службы.
Методики поверки газоанализаторов
Поверка газоанализаторов выполняют, руководствуясь аттестованными методиками поверки. Поверка газоанализаторов включает в себя несколько операций:
- внешний осмотр;
- проверка работоспособности;
- определение погрешности.
Основным средством поверки газоанализаторов являются поверочные газовые смеси, с их помощью определяются погрешности измерений газоанализаторов. В процессе проведения поверочных работ могут также применяться дополнительные средства, приборы и принадлежности: ротаметры, редукторы, термометры, психрометры, кабели, шланги и др.
Что такое ПГС
Для поверки рабочих газоанализаторов, газоаналитических установок и оценки точности анализа используются поверочные газовые смеси в качестве средства сравнения. ПГС, в свою очередь, подлежат метрологической аттестации, характеризующей состав определяемых компонентов. По составу ПГС подразделяются на бинарные (двухкомпонентные) и многокомпонентные.
![Внешний вид баллонов с ПГС Внешний вид баллонов с ПГС](/upload/gaz-image-transport/afa9dea8f990572da895.jpg)
Иерархическая структура ПГС
В зависимости от пределов допустимой погрешности значения содержания компонента ПГС разделяются на разряды. В Государственной поверочной схеме предусмотрено использование следующих эталонных и образцовых газовых смесей:
- государственный первичный эталон, состав - эталонное аналитическое и газосмесительное оборудование, эталоны сравнения и комплект специальных баллонов;
- рабочие эталоны 0-го разряда, состоящие из ГСО - государственных стандартных образцов газовых смесей, содержащихся в баллонах;
- рабочие эталоны 1-го разряда, состоящие из мер - источников микропотоков различных газов. Мера - это трубка или ампула с газопроницаемыми стенками. Внутри находится чистый газ, раствор или чистая легко летучая органическая жидкость;
- рабочие эталоны 2-го разряда.
В комплект рабочих эталонов 0, 1 и 2 разрядов дополнительно входит специальное газоаналитическое и газосмесительное оборудование и государственные стандартные образцы чистых газов и газовых смесей, в комплект рабочих эталонов 1 и 2 разряда - генераторы поверочных газовых смесей и чистых газов. Поверочной схемой СИ содержания компонентов в различных газовых средах предусматривается следующий порядок передачи величин: от первичного эталона через эталоны рабочие 0, 1 и 2 разрядов - к рабочим газоанализаторам и газоаналитическим системам с обозначением погрешностей и методов поверки.
Аттестация ПГС
Для перенесения размеров единиц массовых и объёмных долей концентрации веществ и обеспечения необходимых метрологических характеристик образцовых газовых аналитических средств используются смеси и аппаратура высшей точности. Высокую производительность аттестации ПГС обеспечивают газосмесительные установки (ПГУ). Для аттестации ПГС применяются различные методики, предусматривающие косвенные измерения их свойств или государственные стандартные образцы.
![Процесс аттестации ПГС Процесс аттестации ПГС](/upload/gaz-image-transport/cfae55c28dfc969404e8.jpg)
Использование ПГС
Образцовые поверочные газовые смеси используются при выполнении следующих видов работ:
- поверка и градуировка хроматографов, газоанализаторов, масс-спектрометров, и других приборов, используемых при физико-химических и хроматографических измерениях и лабораторных исследованиях;
- аттестация методик измерения (МИ) содержания компонентов газовых смесей.
Качественными и техническими характеристиками поверочных смесей являются:
- номинальная величина содержания определяемого компонента;
- погрешность анализа состава смеси;
- допускаемая погрешность приготовления смеси (зависит от качества процесса приготовления, определяемого уровнем технологии, используемого оборудования и квалификации специалистов-аппаратчиков). Чем ниже эти две величины, тем выше качество газовой смеси.
Производство и хранение ПГС
В наше время газоаналитические средства измерений характеризуются стремительным развитием: на смену устаревшим приборам приходят газоаналитические приборы нового поколения, основанные на новой электронной базе и новых методах измерений. Растёт и количество видов мониторинга и контроля газовых сред, поэтому расширяется номенклатура и увеличивается количество газоаналитических приборов и растут объёмы газовых смесей с необходимыми метрологическими характеристиками. ПГС для поверки газоаналитических СИ производятся на основе различных технических или чистых газов (аргон, водород, азот, гелий, метан, пропан, кислород, окись и двуокись углерода) путём их смешения. Чистые газы - это газы с наивысшей степенью очистки, достижимой в данные время. Газы для приготовления смесей должны проходить входной контроль.
![Газовая станция для производства ПГС Газовая станция для производства ПГС](/upload/gaz-image-transport/468faf1d7b43f17c3f36.jpg)
Приготовление ГСО-ПГС может выполняться двумя методами:
1. Статический метод. Приготавливается поверочная газовая смесь путём ввода определённого количества газообразных или жидких анализируемых веществ в ёмкость известной вместимости. Приготовление ПГС этим методом выполняется по следующим этапам:
- контроль внутренней поверхности ёмкости;
- вакуумирование или продувка ёмкости инертным газом при одновременном нагревании;
- ввод компонентов;
- гомогенизация (приведение к однородности) и анализ полученной смеси.
![Процесс приготовления ПГС Процесс приготовления ПГС](/upload/gaz-image-transport/ae6a755f40805b105f5d.jpg)
Сосуды для производства смеси могут изготавливаться из металла, полимеров или стекла. Преимущества статического метода - это простота процедуры, при которой специальное оборудование почти не используется. Недостатком является малая пригодность для изготовления газовых смесей невысокой концентрации, связанная с сорбционным эффектом (поглощением газов) материалом, из которого изготовлена ёмкость.
2. Динамический метод. Используется для получения существенных объёмов поверочных газовых смесей. Применяя этот метод, можно получать газовые смеси с макро- и микроконцентрациями отдельных компонентов. Технологическая схема установки для получения смесей состоит из баллонов, откуда смешиваемые газы попадают в маностаты для регулирования заданных (равных или различных). Из маностатов газы через стабилизатор расхода направляются в смеситель, после чего полученная поверочная газовая смесь поступает в газоанализатор. При помощи динамического метода можно выполнять непрерывную подготовку ПГС из нескольких компонентов, при этом смешение газов может быть многоступенчатым, а число ступеней практически неограниченным, зависящих только от технических характеристик дозирующих устройств.
Основным преимуществом получения ПГС динамическим методом являются:
- возможность подачи непрерывного газового потока заданной концентрации, особенно при анализе нестабильных веществ;
- возможность изготовления ПГС с давлениями, соответствующими рабочим давлениям для газоанализаторов.
Все изготовленные поверочные газовые смеси подлежат утверждению и регистрации в Госреестре утверждённых образцов, который в качестве раздела входит в состав Госреестра СИ. Выпуск, поставка и хранение поверочных газовых смесей осуществляется в металлических баллонах вместимостью от 2 до 40 л под избыточным давлением, изготовленных из углеродистой, нержавеющей стали или алюминия. Гарантийные сроки хранения ГСО-ПГС ограничены - от полугода до 2 лет.
Требования безопасности
ПГС, в зависимости от компонентов, могут быть источниками отравления, кислородной недостаточности, стать причиной пожара или взрыва, поэтому при работе с газовыми смесями необходимо соблюдать установленные правила безопасности. Поверка газоанализаторов с использованием поверочных газовых смесей - процесс довольно затратный, поскольку постоянный расход ПГС в процессе измерений ведёт к увеличению стоимости измерений, в особенности выполняемых многократно.