Spis treci CEL nr 1 Opracowanie wytycznych dla ksigi jakoci urzdze pomiarowych i czujników stosowanych w pomiarach i monitorowaniu parametrów wentylacji w tym m in. walidacji i kalibracji... 5 Wytyczne dla ksigi jakoci dotyczcej nadzoru nad wyposaeniem pomiarowym... 13 CEL nr 2. Przegld moliwoci walidacji i kalibracji urzdze pomiarowych w warunkach laboratoryjnych i w warunkach ruchowych... 17 Wzorcowanie/kalibracja urzdze pomiarowych... 17 Laboratoria wzorcujce i wiadectwa wzorcowania... 18 wiadectwo wzorcowania... 18 Interpretacja wiadectwa wzorcowania przyrzdu pomiarowego... 18 Korzystanie z wiadectwa wzorcowania... 21 Przegld moliwoci okresowego sprawdzania (walidacji) wskaza przyrzdów pomiarowych... 23 Anemometry rczne.... 25 Anemometry stacjonarne... 27 Metanomierze rczne, stacjonarne (w systemie telemetrii)... 31 Barometry i mierniki cinienia rónicowego.... 33 termometry, higrometry, czujniki wilgotnoci wzgldnej... 34 CEL nr 3 Opracowanie zasad czstotliwoci kalibracji przyrzdów i czujników... 35 Czynniki wpływajce na ustalenie czstotliwoci wzorcowa górniczych przyrzdów pomiarowych... 35 Przyrzdy o ustalonej czstotliwoci kalibracji... 35 Procedura okrelenia czstotliwoci planowego wzorcowania/ kalibracji przyrzdów pomiarowych... 36 Analiza wiadectw wzorcowania w celu okrelenia czstotliwoci wzorcowa... 37 Wzorcowania pozaplanowe... 42 CEL nr 4 Opracowanie sposobu dokumentowania prowadzonych kontroli i kalibracji 43 Podsumowanie i wnioski... 46 3
PS3 POPRAWA BEZPIECZESTWA PRACY W KOPALNIACH Temat zadania badawczego nr 12: Okrelenie zasad uytkowania, sposobu kontroli i metod kalibracji ( ksiki jakoci ) dla przyrzdów pomiarowych i czujników systemów telemetrycznych. Wstp Przyrzdy pomiarowe s urzdzeniami majcymi na celu dostarczy uytkownikowi potrzebnej i precyzyjnej informacji na temat wielkoci fizycznych okrelajcych jako odpowiadajcego im procesu. W celu uzyskania jak najwyszej dokładnoci oraz powtarzalnoci pomiaru (a co za tym idzie jego rzetelnoci) przyrzdy pomiarowe musz by uytkowane w odpowiedni sposób, okrelony procedurami pomiarowymi. Wdroenie dobrze sformułowanych procedur ma szczególnie due znaczenie w przypadku duego przedsibiorstwa, jakim niewtpliwie jest kopalnia w którym do czsto odpowiedzialno za przyrzd pomiarowy jest rozdzielona pomidzy kilka jednostek organizacyjnych. Jednak w takim przypadku posiadanie wyłcznie procedur pomiarowych jest niewystarczajce. Potrzebne s równie procedury jakociowe, których zadaniem jest jasne sprecyzowanie wszystkich czynnoci zwizanych z uytkowaniem okrelonego przyrzdu pomiarowego. Niniejsze opracowanie koncentruje si włanie na tym zagadnieniu, w sposób moliwie przejrzysty okrelajc elementarne zasady sposobu kontroli nad przyrzdami pomiarowymi. W ramach omawianego zadania sformułowano nastpujc list celów: 1. Opracowanie wytycznych dla ksigi jakoci urzdze pomiarowych i czujników stosowanych w pomiarach i monitorowaniu parametrów wentylacji w tym m in. walidacji i kalibracji itp., 2. Przegld moliwoci walidacji i kalibracji urzdze pomiarowych w warunkach laboratoryjnych i w warunkach ruchowych, 3. Opracowanie zasad czstotliwoci kalibracji przyrzdów i czujników, 4. Opracowanie sposobu dokumentowania prowadzonych kontroli i kalibracji. Opisane w opracowaniu czynnoci i procedury odnosz si głównie do wentylacyjnych przyrzdów pomiarowych, jednake autorzy starali si skonstruowa poszczególne rozdziały (opis celów)w taki sposób aby ich zawarto mogłaby by w prosty sposób zastosowana równie do innych wystpujcych w kopalni przyrzdów pomiarowych. 4
CEL nr 1 Opracowanie wytycznych dla ksigi jakoci urzdze pomiarowych i czujników stosowanych w pomiarach i monitorowaniu parametrów wentylacji w tym m in. walidacji i kalibracji Podstaw opracowania zagadnie wchodzcych w skład opisywanego celu były obowizujce przepisy prawne dotyczce prac w podziemnych zakładach górniczych, w szczególnoci Rozporzdzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczestwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpoarowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz.U.02.139.1169), Rozporzdzenie Ministra Spraw Wewntrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r. w sprawie zagroe naturalnych w zakładach górniczych (Dz. U. Nr 94, poz. 841, z 2003 r. Nr 181, poz. 1777 oraz z 2004 r. Nr 219, poz. 2227) w Rozdziale 3 Zagroenie metanowe oraz rozdziale 5 Zagroenie wybuchem pyłu wglowego oraz Rozporzdzenie Ministra Spraw Wewntrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r. w sprawie planów ruchu zakładów górniczych (Dz. U. Nr 94, poz. 840, z 2003 r. Nr 181, poz. 1776 oraz z 2006 r. Nr 186, poz. 1378), które zawieraj istotne punkty nawizujce do wykonywania pomiarów utrzymywania, kontroli oraz odbywania szkole z wykorzystywania przyrzdów pomiarowych i koniecznoci ich stosowania. Do dopełnienia wiedzy niezbdnej do opracowania wytycznych dla ksigi jakoci konieczne było uzyskanie informacji na temat istniejcych i wdroonych procedur w poszczególnych kopalniach wgla kamiennego. Z tego powodu w pierwszym etapie realizacji zadania pozyskano informacje z kopalni w formie ankiet skierowanych do pracowników działów TW i TM, w których zawarte pytania poruszały problem sposobu nadzoru nad przyrzdami rcznymi i stacjonarnymi słucymi do okrelania parametrów atmosfery kopalnianej. Zestaw pyta do ankiet został opracowany specjalnie dla potrzeb realizacji etapu 12 (załcznik 1). Celem ankiety było okrelenie stanu faktycznego nadzoru nad przyrzdami pomiarowymi (rcznymi i wchodzcymi w skład systemu telemetrycznego kopalni) wdroonego w polskich kopalniach. 5
Ankiety zostały rozesłane do 27 kopal wgla kamiennego wchodzcych w skład trzech konsorcjów: Jastrzbska Spółka Wglowa 6 kopal, Kopania Wglowa S.A. 17 kopal, Katowicki Holding Wglowy 4 kopalnie. Uzyskano odpowiedzi na wszystkie wysłane zapytania ankietowe. Dodatkowo odbyto szereg konsultacji telefonicznych z przedstawicielami kopal w celu uzyskania informacji uzupełniajcych i doprecyzowania zagadnie poruszonych w ankietach. Poniej przedstawiono analiz odpowiedzi dostarczonych przez pracowników działów TW i TM Pytanie 1. Czy jest wydzielone miejsce przechowywania przyrzdów pomiarowych i czy jest ono ogólnodostpne? Analiza odpowiedzi:. 100% ankietowanych kopal stwierdziło e posiada wydzielone miejsce. 11 z poród 27 kopal wskazało wicej ni jedno miejsce przechowywania przyrzdów pomiarowych 13 z poród ankietowanych 27 kopal jako miejsce przechowywania przyrzdów pomiarowych wskazało Kopalnian Stacj Ratownictwa Górniczego 7 z poród ankietowanych kopal jako miejsce przechowywania przyrzdów pomiarowych wskazało Kopalniany Punkt Wydawania Metanomierzy wród punktów w których przechowuje si przyrzdy pomiarowe znalazły si dodatkowo: Punkt Wydawania i Kontroli Indywidualnych rodków Ochrony Dróg Oddechowych i Metanomierzy, Sekcja Dokumentacji Działu Wentylacji, Elektryczny Dział Łcznoci na pytanie czy miejsce przechowywania jest ogólno dostpne odpowiedzi udzieliło 21 kopal z czego wszystkie stwierdziły, e miejsca przechowywania przyrzdów pomiarowych nie s ogólnodostpne 6
Pytanie 2. Czy istnieje imienna odpowiedzialno za rczne przyrzdy? Analiza odpowiedzi:. 25 z poród 27 kopal wskazało imienn odpowiedzialno za rczne przyrzdy w miejscu ich przechowywania, 2 kopanie wykazały brak takiej odpowiedzialnoci wród najczciej wymienianych pracowników odpowiedzialnych za urzdzenia pomiarowe w miejscu ich przechowywania najwicej kopal okreliło Mechaników Kopalnianej Stacji Ratownictwa Górniczego, Przodowe Kopalnianych Punktów Wydawania Metanomierzy oraz inne osoby pracujce w punktach wydawniczych na pytanie czy istnieje imienna odpowiedzialno za rczne przyrzdy w miejscu ich wykorzystywania odpowiedzi udzieliło 26 kopal z czego wszystkie stwierdziły i taka odpowiedzialno istnieje Pytanie 3. Czy istnieje dokument wewntrzny na podstawie którego przyrzd moe by wykorzystywany do pomiarów dołowych? Analiza odpowiedzi:. 26 z poród 27 kopal udzieliło twierdzcej odpowiedzi potwierdzajcej istnienie wewntrznego dokumentu na podstawie którego przyrzd moe by wykorzystywany do pomiarów dołowych wród wymienianych dokumentów widniej wewntrzne instrukcje dotyczce nadzoru nad wyposaeniem pomiarowym, instrukcje DTR, protokoły, zarzdzenia, wiadectwa, atesty, legalizacje, ustalenia, projekty i protokoły. Pytanie 4. Czy istnieje procedura wycofania z uytku przyrzdu uszkodzonego? Poda przykładowy opis. Analiza odpowiedzi:. 21 z poród 27 kopal udzieliło twierdzcej odpowiedzi potwierdzajcej istnienie procedury wycofania z uytku uszkodzonego przyrzdu. Opisywane przez kopalnie procedury odnosz si w zasadzie wyłcznie do metanomierzy rcznych i stacjonarnych. 7
Pytanie 5. Czy istnieje procedura wycofania z uytku przyrzdu co do którego istniej podejrzenia, e jego wskazania s nieprawidłowe. Poda przykładowy opis Analiza odpowiedzi:. Na podstawie udzielonych odpowiedzi mona stwierdzi, e wszystkie z ankietowanych kopalnie maj ustalone procedury/cieki wycofania zepsutego przyrzdu pomiarowego z uytku. Jednak kopalnie nie powołuj si jednoznacznie na nazw bd numer procedury i nie wiadomo czy s one jednoznacznie zapisane. Cz kopalni powołuje si na procedury zwizane z DTR, W wikszoci odpowiedzi na zadane pytanie dotyczce procedury wycofania wadliwego przyrzdu pomiarowego brak jednoznacznego okrelenia na jakiej podstawie okrela si czy dany przyrzd pomiarowy działa prawidłowo. Wród nielicznych odpowiedzi na temat kryteriów uznania przyrzdu pomiarowego za wadliwy pojawiaj si odpowiedzi mówice o przekroczeniu dopuszczalnych błdów granicznych Zdecydowana wikszo kopal odwołuje si w swoich procedurach do postpowania jedynie z metanomierzami. Pytanie 6, 7. Czy naprawy uszkodzonych przyrzdów s wykonywane bezporednio przez pracowników działów TM lub TW? Czy pracownicy działów TM (TW) dysponuj dokumentacj techniczn-serwisow naprawianego przyrzdu (nie chodzi o DTR)? Analiza odpowiedzi:. 100% z poród ankietowanych kopalni wykazały, ze naprawy uszkodzonych przyrzdów pomiarowych s wykonywane jedynie przez profesjonalny serwis producenta. We własnym zakresie podejmowane s działania zwizane z konserwacj, czyszczeniem i wszelkie inne dopuszczane w DTR W 3 przypadkach kopalnie wskazuj na posiadanie dokumentacji techniczno-serwisowej i tylko w przypadku niektórych urzdze pomiarowych, jak np. metanomierzy firmy Drager, gdzie metanomierzami zajmuj si pracownicy posiadaj certyfikaty producenta uprawniajce do prac serwisowych 8
Pytanie 8. Poda kryterium wyboru firmy zewntrznej dokonujcej naprawy przyrzdów. Analiza odpowiedzi:. Kopalnie nie podały kryteriów wyborów firm dostarczajcych i serwisujcych przyrzdy pomiarowe Serwis urzdze pomiarowych wykorzystywanych w kopalniach wykonywany jest przez firmy produkujce dane urzdzenia pomiarowe. Firmy te wybierane s na podstawie przetargu nieograniczonego.. Pytanie 9, 10. Poda podstaw prawn (przepis, przepis wewntrzny) na podstawie której dokonywane jest okresowe wzorcowanie rcznych przyrzdów pomiarowych Analiza odpowiedzi:. Wszystkie 27 kopal powołuje si na szereg rónych podstaw prawnych dotyczcych okresowych wzorcowa. Wyszczególniane s wród nich DTR przyrzdów, wewntrzne instrukcje, Rozporzdzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczestwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpoarowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz.U.02.139.1169), Ustawa z dnia 30 sierpnia 2002 roku o systemie oceny zgodnoci (Dz. U. z 2004r. Nr 204, poz. 2087), wiadectwa kalibracji, ustalenia komisji powołanych przez prezesa WUG dla wyjanienia przyczyn wypadków zwizanych z wybuchem metanu, zarzdzenia wewntrzne Pytanie 11, 12. Czy wzorcowania przyrzdów wykonywane s w laboratoriach akredytowanych przez Polskie Centrum Akredytacji? Jeeli wzorcowanie nie jest wykonywane w laboratorium akredytowanym, prosz poda nazw wydanego dokumentu i nazw jednostki, która go wydała z zaznaczeniem dla jakiego przyrzdu to nastpiło. Analiza odpowiedzi:. Z ankietowanych 27 kopal 12 przyznało e wzorcuje urzdzenia pomiarowe w akredytowanych laboratoriach wzorcujcych z zaznaczeniem e w ograniczonym zakresie. Dotyczy to głównie anemometrów rcznych, sporadycznie mierników cinienia. Jako wzorcowanie uwaa si równie sprawdzenie czujników gazometrii z wykorzystaniem mieszanki wzorcowej Wród wydawanych dokumentów powiadczajcych właciwoci metrologiczne przyrzdów pomiarowych wykorzystywanych w kopalniach widniej midzy innymi: Fabryczne wiadectwo wzorcowania, Karta Ewidencyjna Urzdzenia, Ksika paszportowa 9
urzdze, wiadectwo kalibracji, karta ewidencji urzdzenia, protokół kontroli ostatecznej, wiadectwo jakoci, wiadectwo gwarancji, zawiadczenia kontroli wiadectwa inne ni wzorcowania wydawane s głównie przez producentów przyrzdów pomiarowych, w niektórych przypadkach serwis wraz z wzorcowaniem wybierany jest na drodze przetargu Pytanie 13. Kto podejmuje decyzj o miejscu rozmieszczenia w wyrobiskach przyrzdów stacjonarnych systemu gazometrii? Analiza odpowiedzi:. W 26 na 27 analizowanych odpowiedzi decyzj o rozmieszczeniu w wyrobiskach przyrzdów stacjonarnych systemu gazometrii wydaje pracownik Działu Wentylacji na stanowisku głównego inyniera lub kierownika działu wentylacji. Pytanie 14. Kto jest odpowiedzialny za monta czujnika w rejonie, oraz czy pracownik działu TW weryfikuje sposób i miejsce montau stacjonarnego przyrzdu systemu gazometrii? Analiza odpowiedzi:. Na podstawie odpowiedzi zawartych w ankietach za monta czujnika w rejonie odpowiedzialni s: osoba dozoru działu łcznoci, metanometrii i geofizyki, dział TM Oddział EDŁ, monter-rewident urzdze łcznoci i metanometrii, upowaniony konserwator urzdze łcznoci i metanometrii, pracownicy i dozór oddziału teletechnicznego, konserwatorzy urzdze łcznoci i gazometrii, oddział Telemetrii Kopalnianej (MTA). W wikszoci przypadków weryfikacja sposobu i miejsca montau odbywa si przez pracowników działu TW, 2 kopalnie realizuj odbiór komisyjny. Pytanie 15. Kto odpowiada za nadzór nad wiadectwami wzorcowania (kalibracji)? Analiza odpowiedzi:. W zalenoci od miejsca przechowywania przyrzdów za nadzór nad wiadectwami wzorcowania (kalibracji) odpowiedzialni s: przodowa punktu wydawania metanomierzy, sztygar oddziałowy oddziału wentylacji, kierownik KSRG, sztygar oddziałowy działu łcznoci, Kierownik Punktu wydawczego, osoby przeszkolone w CSRG, 10
Pytanie 16, 17, 18, 19. Poda sposób sprawdzania prawidłowoci wskaza wartoci mierzonej w warunkach dołowych, stacjonarnych mierników: CH, CO, O2, CO2, prdkoci przepływu powietrza (poda sposoby w zalenoci od typu anemometru), cinienia absolutnego, rónicy cinie. Poda sposób sprawdzania prawidłowoci wskaza wartoci mierzonej rcznych mierników. Poda sposób sprawdzania poprawnoci działania termohigrometru elektronicznego. Poda sposób sprawdzania poprawnoci działania Psychrometru Aspiracyjnego Assmana Analiza odpowiedzi:. 26/27 kopal opisało sposób sprawdzenia przyrzdów do pomiaru ste gazów jako kalibracj za pomoc gazów wzorcowych Wród sposobów kontroli przyrzdów do pomiaru prdkoci przepływów kopalnie wykazywały sposoby kontroli wskazania zera po przysłoniciu anemometru, porównania z innym przyrzdem dla danej prdkoci przepływu lub te braku koniecznoci przeprowadzania takiej kontroli Przyrzdy do pomiaru cinienia absolutnego i rónicowego sprawdzane s przy okazji serwisów producenckich, sporadycznie na stanowiskach z wykorzystaniem przyrzdów podobnego typu. Rczne przyrzdy do pomiarów ste gazów sprawdzane s z wykorzystaniem wzorcowych mieszanek gazowych. Termohigrometry elektroniczne przewanie sprawdzane s jedynie w ramach okresowych kontroli opisanych w DTR przez serwis. Sporadycznie wykonywane s porównania ze wskazaniami psychrometru Assmana Dokładne sprawdzenie psychrometru Assmana odbywa si raz na okres czasu okrelony w DTR w serwisie. Sprawdzenia na terenie kopalni odbywa si na zasadzie ogldzin przyrzdu i detekcji uszkodze mechanicznych. W nielicznych przypadkach sprawdzane SA wskazania termometrów suchego i wilgotnego poprzez porównanie z innymi termometrami. Pozostałe przyrzdy sprawdzane s sporadycznie poprzez porównania wskaza, testy zera (tam gdzie to moliwe), kalibracje w serwisach lub wzorcowania. 11
Pytanie 20. Czy kopalnia ma wyznaczon niepewno pomiarów wielkoci parametrów fizycznych atmosfery wykonywanych przez mierniki stacjonarne? Analiza odpowiedzi:. Wszystkie kopalnie nie odpowiedziały na to pytanie właciwie. Wród odpowiedzi znajduj si informacj powołujce si na błdy graniczne opisane w DTR urzdze pomiarowych. 14 sporód 27 kopalni nie odpowiedziało na to pytanie lub przyznało ze nie wyznacza takich niepewnoci. Pytanie 21. Kto i na jakiej podstawie okrela dopuszczalne graniczne błdy pomiarowe dla mierników stacjonarnych i rcznych? Analiza odpowiedzi:. Wszystkie z ankietowanych kopal przyznały e graniczne błdów przyrzdów pomiarowych SA brane z DTR. Nie podano natomiast adnych wymaga kopal odnonie wymaga dla przyrzdów. Wskazuje to na brak wczeniejszej analizy jakoci zamawianych przyrzdów pomiarowych. Na podstawie przeprowadzonej analizy odpowiedzi na pytania zawarte w ankietach, jak równie na podstawie analizy obowizujcych przepisów mona sformułowa wytyczne dla stworzenia ksigi jakoci wentylacyjnych przyrzdów pomiarowych. 12
Wytyczne dla ksigi jakoci dotyczcej nadzoru nad wyposaeniem pomiarowym Ksiga jakoci stanowi zbiór zapisów, których realizacja jest podstaw do zapewnienia najwyszej jakoci wykonywanych pomiarów. Klasyczna ksiga jakoci opracowywana jest na podstawie wytycznych opisujcych wymagania dotyczcych funkcjonowania przedsibiorstw, laboratoriów itp.. Wymagania te zapisane s w postaci przepisów prawnych, norm bd innych dokumentów zwizanych z funkcjonowaniem rónych organizacji. Niniejszy rozdział i stanowi zbiór wytycznych dla ksigi jakoci dotyczcej nadzoru nad wyposaeniem pomiarowym, których wdroenie i realizacja umoliwia skuteczny nadzór nad wyposaeniem pomiarowych stosowanych w wentylacji kopal i pozwoli na zwikszenie jakoci i wiarygodnoci wykonywanych pomiarów. Struktura ksigi jakoci została zaprezentowana na poniszym schemacie. Wytyczne zostały podzielone na dwie grupy cile zwizane z uytkowaniem przyrzdów pomiarowych (Rys.1). Rys.1. Układ Ksigi Jakoci. (Skrót WP oznacza wyposaenie pomiarowe. Skrót ten bdzie obowizywał w całoci opracowania) 13
Grupa 1: Zapewnienie miarodajnoci wyników pomiarowych W celu zapewnienia miarodajnoci wyników przeprowadzanych pomiarów kopalnia powinna ustanowi procedury opisujce działania zwizane z nadzorem nad stanem technicznym i metrologicznym przyrzdów pomiarowych W szczególnoci procedury powinny zawiera: a) kryteria zakupu przyrzdów pomiarowych o okrelenie wymaga dotyczcych zakupywanych przyrzdów pomiarowych, w szczególnoci zgodnoci obowizujcymi przepisami dotyczcymi wyrobów iskrobezpiecznych oraz jakoci metrologicznej wyraonej poprzez dokładno przyrzdu dostosowanej do kryteriów zwizanych z bezpieczestwem pracy b) wzorcowanie przyrzdów pomiarowych o opis odpowiedzialnoci w zakresie ustalania i dotrzymywania czasookresów wzorcowa przyrzdów pomiarowych o opis działa dotyczcych czynnoci zwizanych z kalibracj przyrzdów takich jak przekazania przyrzdu pomiarowego do jednostki wzorcujcej, odbiór przyrzdu, sprawdzenie przyrzdu po wzorcowaniu, sprawdzenie kompletnoci wiadectwa wzorcowania o opis działa zwizanych z analizwiadectwa pomiarowego i dopuszczeniem na podstawie przeprowadzonej analizy urzdzenia pomiarowego do dalszych pomiarów o opis postpowania z przyrzdami nie dopuszczonymi do dalszego wykorzystywania w wyniku nie spełnienia kryterium sprawdzenia o okrelenie odpowiedzialnoci zwizanych z przechowywaniem i wykorzystywaniem wyników wzorcowania w prowadzonych pomiarach wentylacyjnych o opis sposobu dokumentowania działa zwizanych z wzorcowaniem przyrzdów pomiarowych zapewniajcy identyfikowalno osób dokonujcych odpowiednich zapisów c) sprawdzanie przyrzdów pomiarowych o opis odpowiedzialnoci w zakresie ustalania i dotrzymywania czasookresów sprawdze przyrzdów pomiarowych 14
o opis działa dotyczcych czynnoci zwizanych z sprawdzeniem przyrzdów takich jak przekazanie przyrzdu pomiarowego do jednostki sprawdzenia, odbiór przyrzdu po sprawdzeniu o opis postpowania z przyrzdami nie dopuszczonymi do dalszego wykorzystywania w wyniku nie spełnienia kryterium sprawdzenia o opis sposobu dokumentowania działa zwizanych z sprawdzeniami przyrzdów pomiarowych zapewniajcy identyfikowalno osób dokonujcych odpowiednich zapisów Grupa 2: Nadzór nad wyposaeniem pomiarowym W celu zapewnienia właciwego nadzoru nad wyposaeniem pomiarowym kopalnia powinna ustanowi procedury opisujce sposoby przechowywania, wykorzystywania i odpowiedzialnoci za powierzony sprzt pomiarowy. W szczególnoci procedury powinny zawiera: a) identyfikowalno i dokumentowanie historii przyrzdów pomiarowych o opis sposobu identyfikowania przyrzdów pomiarowych (oznaczanie) o sposób ewidencjonowania posiadanego i wykorzystywanego sprztu pomiarowego o sposób prowadzenia dokumentacji dla przyrzdów pomiarowych umoliwiajcy analiz jego historii w tym wyników kalibracji, sprawdze napraw, adjustacji itp. b) przechowywanie przyrzdów pomiarowych o spis miejsc w których przechowywane s przyrzdy pomiarowe z okreleniem osób posiadajcych dostp do tych miejsc o zapewnienie i opis właciwego sposobu przechowywania przyrzdów pomiarowych w okrelonych warunkach nie powodujcych przyspieszania zmian ich właciwoci metrologicznych (zgodnie z DTR przyrzdów) o ustanowienie odpowiedzialnoci osób sprawujcych nadzór nad przyrzdami pomiarowymi w miejscu ich przechowywania o okrelenie sposobu sprawdzenia stanu technicznego przyrzdu przy przyjmowaniu przyrzdu po pomiarach 15
c) wykorzystywanie przyrzdów pomiarowych o opis procedur pomiarowych zawierajcych szczegółowy spis czynnoci pomiarowych i sposób wyznaczania kluczowych parametrów opisujcych stan wentylacji kopalni o wymogi dotyczce osób wykonujcych pomiary (kwalifikacje, szkolenia ze znajomoci posługiwania si urzdzeniami pomiarowymi i znajomoci procedur pomiarowych) o ustanowienie odpowiedzialnoci nad powierzonym sprztem pomiarowym przez konkretne osoby w miejscu ich wykorzystywania o sposób dokumentowania zapewniajcy moliwo ustalenia, przez kogo dane urzdzenie było wykorzystywane w okrelonym czasie d) postpowanie z przyrzdem wadliwym o sposób oznakowania przyrzdu uznanego za wadliwy wskazujcy na brak moliwoci jego ponownego uycia w pomiarach o opis miejsc przechowywania przyrzdów pomiarowych uznanych za wadliwe o sposób postpowania z wadliwym przyrzdem pomiarowym, procedura przekazania przyrzdu do naprawy, wzorcowania, adjustacji lub kasacji Pracownicy kopalni nie mog ingerowa w przyrzdy pomiarowe w aden sposób po za dopuszczonym i ich instrukcji DTR. W szczególnoci zabronionym jest wpływanie na zmiany właciwoci metrologicznych przyrzdów pomiarowych. 16
CEL nr 2. Przegld moliwoci walidacji i kalibracji urzdze pomiarowych w warunkach laboratoryjnych i w warunkach ruchowych Prace nad realizacj celu, nr 2 zawarte w okresie lipiec sierpie 2012 zostały podzielone na kilka podobszarów poruszajcych zagadnienia zwizane z moliwociami kalibracji oraz walidacji przyrzdów stacjonarnych i rcznych. W przypadku przyrzdów rcznych zakłada si stworzenie procedury kontrolnej, której podlega bdzie przyrzd przed pomiarem (kontrola przyrzdu na powierzchni pomiar w warunkach dołowych). Bardziej skomplikowane zagadnienie stanowi okrelenie wiarygodnoci metrologicznej przyrzdów stacjonarnych. Warunki zabudowy anemometrów stacjonarnych i czujników systemu gazometrii automatycznej uniemoliwiaj prosty pomiar porównawczy w miejscu zamontowania (najczciej przyrzdy zabudowane s w trudnodostpnych miejscach pod stropem wyrobiska). W zwizki z tym, w ramach prac wchodzcych w skład realizacji celu wchodz badania laboratoryjne w tunelu aerodynamicznym majce na celu okrelenie moliwoci wykorzystania specjalnie zaprojektowanych przystawek pomiarowych, które mona by było zastosowa w okrelaniu zdolnoci pomiarowych anemometrów stacjonarnych w warunkach dołowych. Wzorcowanie/kalibracja urzdze pomiarowych Sprawdzenie dokładnoci przyrzdu pomiarowego moe by wykonane jedynie na drodze wzorcowania (kalibracji), czyli porównujc wskazania przyrzdu ze wskazaniami wzorca jednostki miary. W wyniku wzorcowania uzyskuje si zaleno pomidzy wartociami wielkoci wskazywanymi przez wzorzec pomiarowy wraz z niepewnociami pomiaru, a wskazaniami przyrzdu wzorcowanego wraz z niepewnociami. Dziki wzorcowaniu moliwym jest potwierdzenie jakoci metrologicznej przyrzdów pomiarowych lub zidentyfikowanie przyrzdów nie spełniajcych okrelonych wymaga co do ich jakoci metrologicznej. Wybór punktów, w których wykonane ma by wzorcowanie zwizany powinien by z wykorzystywanymi zakresami pomiarowymi, w których przyrzd pomiarowy jest uytkowany. Ich ilo powinna dawa jak najwiksze zaufanie co do całej charakterystyki przyrzdu pomiarowego. Zazwyczaj standardowa ilo punktów wzorcowania dla danego typu mierników jest okrelona w procedurach wzorcowa danego przyrzdu lub w procedurach wzorcowa laboratoriów, w których wzorcowania s wykonywane. 17
Laboratoria wzorcujce i wiadectwa wzorcowania Wzorcowania przyrzdów pomiarowych odbywaj si w wyspecjalizowanych laboratoriach wzorcujcych. Wikszo z nich pracuje wg midzynarodowych zasad okrelonych w aktualnym wydaniu normy PN-EN ISO/IEC 17025 "Ogólne wymagania dotyczce kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujcych", co stanowi uznany na rynku standard. W wielu dziedzinach, w których wykonywane s pomiary akredytacja laboratorium wzorcujcego stanowi warunek konieczny by przyrzd pomiarowy mógł by wzorcowany. Potwierdzeniem prowadzenia wzorcowa zgodnych z ogólnie przyjtymi zasadami jest certyfikat akredytacji laboratorium wzorcujcego wydawany przez PCA Polskie Centrum Akredytacji bdcym urzdem administracji nadzorowanym przez Ministerstwo Gospodarki. Wykaz akredytowanych laboratoriów wzorcujcych dostpny jest na stronie PCA www.pca.gov.pl wiadectwo wzorcowania Zaleno midzy wskazaniami wzorca, a wskazaniami przyrzdu wzorcowanego podawana jest w formie wiadectwa wzorcowania zawierajcego dane przyrzdu wzorcowanego oraz wyniki wzorcowania w postaci danych liczbowych i/lub krzywej kalibracji przyrzdu pomiarowego. Wzór wiadectwa wzorcowania przyrzdu pomiarowego wydawanego w akredytowanym laboratorium wzorcujcym wraz z objanieniami zawartoci dostpny jest na stronie PCA http://www.pca.gov.pl/doc/swiadectwo_wzorcowania_pl.pdf. Interpretacja wiadectwa wzorcowania przyrzdu pomiarowego W wielu przypadkach wzorcowania przyrzdów pomiarowych traktowane s jako konieczny wymóg zwizany z obowizujcymi przepisami. Istotne informacje, dotyczce wykorzystywanych przyrzdów pomiarowych zawarte w wiadectwie czsto nie s w ogóle analizowane. Otrzymujc takie wiadectwo wzorcowania uytkownik danego miernika jest w obowizku dokona własnej oceny jego uytecznoci w wykonywanych pomiarach Sposób interpretowania wyników na wiadectwach przedstawiono na dwóch przykładach: 18
Przykład 1 Wzorcowaniu podlegał elektroniczny miernik cinienia rónicowego o wymaganej przez uytkownika i deklarowanej przez producenta dokładnoci 10 Pa. Urzdzenie zostało wywzorcowane, w skutek czego uzyskano wiadectwo wzorcowania z wynikami zamieszczonymi w Tab.1. Wzorcowanie odbyło si w 6-ciu punktach pomiarowych w zakresie od 0 do 2500 Pa. Tab1. Wyniki wzorcowania miernika rónicy cinienia Na podstawie wyników wzorcowania przedstawionych na wiadectwie mona stwierdzi, e urzdzenie pomiarowe w adnym z analizowanych punktów pomiarowych nie przekroczyło deklarowanej przez producenta wartoci błdu granicznego. Spełnia ono zatem kryteria stawiane urzdzeniu przez uytkownika przy zakupie. Wykorzystywanie go jest zatem w dalszym cigu moliwe, jednak kady pomiar powyej wartoci 0 Pa obarczony bdzie pewnym błdem, którego warto moliwa jest do wyznaczenia na podstawie otrzymanego wiadectwa wzorcowania. 19
Przykład 2 Wzorcowaniu podlegał barometr o wymaganej przez uytkownika i deklarowanej przez producenta dokładnoci 5 hpa. Urzdzenie zostało wywzorcowane, w skutek czego uzyskano wiadectwo wzorcowania z wynikami zamieszczonymi w Tab.2. Tab.2. Wyniki wzorcowania barometru Wzorcowanie odbyło si w 6-ciu punktach pomiarowych w zakresie od 800 do 1300 hpa. W kolumnie Warto poprawna cinienia przedstawiono kolejne wartoci wskazane przez wzorzec pomiarowy, natomiast kolumna Wskazania wzorcowanego przyrzdu zawiera odpowiadajce im wskazania przyrzdu wzorcowanego. Na podstawie uzyskanych wyników okrelono rónice midzy wskazaniami przyrzdu wzorcowego, a przyrzdu wzorcowanego dla kolejnych punktów wzorcowania. Uzyskany wynik przedstawiono w kolumnie Poprawka. Dodatkowo dla kadego punktu wzorcowania okrelono niepewno z jak poprawka została wyznaczona, a wyniki zamieszczono w kolumnie Niepewno pomiaru. Charakterystyka przyrzdu pomiarowego znaczco odbiega od charakterystyki wzorcowej. W kadym z punktów wzorcowania rónica midzy poprawn wartoci cinienia, a wskazaniem przyrzdu wzorcowanego przekracza deklarowan dokładno pomiarow barometru. Urzdzenie to nie spełnia kryteriów stawianych przez uytkownika. Aby mogło by dalej uytkowane w okrelonych warunkach powinno zosta adjustowane, a nastpnie ponownie wzorcowane w celu sprawdzenia poprawnoci wykonanej adjustacji. 20
Korzystanie z wiadectwa wzorcowania W celu wykonywania pomiarów z najwiksz moliw precyzj, naley posłuy si wiadectwem wzorcowania przyrzdu. Okrelenie zasad wykorzystania wiadectwa wzorcowania przedstawiono na przykładzie przyrzdu pomiarowego, którego wyniki wzorcowania zamieszczono w punkcie 7.3.2. Z rezultatów wzorcowania przedstawionych rys.1 wynika, e przykładowe wskazanie przez przyrzd wartoci 1003 Pa w rzeczywistych warunkach pomiaru odpowiada poprawnej wartoci mierzonej 1000 Pa z niepewnoci 0,5 Pa. Jeli przyrzd pomiarowy wskae 501 Pa to z niepewnoci 0,5 Pa, okrelon w trakcie wzorcowania mona powiedziee warto poprawna cinienia wynosi 500 Pa. Analogiczna sytuacja nastpuje w czterech pozostałych punktach wzorcowania. Co jednak w przypadku kiedy w trakcie pomiaru przyrzd wskazuje warto spomidzy punktów, w których był wzorcowany? Dla takiej wielkoci zmierzonej poprawk wyznacza si dokonujc interpolacji liniowej pomidzy wartociami poprawek wyznaczonymi dla dwóch wartoci wskaza przyrzdu wzorcowanego ssiadujcymi z wartoci aktualnie wskazywan (wiksz i mniejsz). Załómy e przyrzd pomiarowy dla którego wykonano wzorcowanie zgodnie z rys. 1 w trakcie pomiaru wskazał warto 752 Pa. Na podstawie wyniku pomiaru i tabeli wzorcowa mona ułoy wyniki w kolejnoci przedstawionej w tab.3. wartoci wskazywane symbol warto poprawki symbol warto warto z wiadectwa w 1 501 poprawka z wiadectwa p -1 w 1 warto zmierzona w m 752 szukana poprawka p? w m warto z wiadectwa w 2 1003 poprawka z wiadectwa Tab. 3. Wyniki wzorcowania p -3 w2 Zastosowanie interpolacji liniowej dla poprawek dwóch ssiadujcych wartoci ze wiadectwa wzorcowania z wartoci zmierzon umoliwia wyznaczenie szukanej wartoci poprawki dla wartoci mierzonej zgodnie z zalenoci: p w m w = m p w 1 w m p w w 1 2 + w p w 1 w2 2 w1 2 w p 21
Obliczona warto szukanej poprawki dla zmierzonej wartoci 752 Pa wynosi -2 Pa co w konsekwencji pozwala na wyznaczenie poprawnej wartoci mierzonej 750 Pa. Wyznaczenie szukanej wartoci poprawki sposobem graficznym ilustruje rysunek 2-1 prosta interpolujca poprawki [Pa] -2-3 501 752 1003 wskazania cininieniomierza [Pa] Rys.2. Wyznaczenie wartoci poprawki sposobem graficznym. W zwizku z informacjami zawartymi w niniejszym podpunkcie moliwo kalibracji przyrzdów pomiarowych w warunkach dołowych naley z góry wykluczy, głównie z powodów braku odpowiedniego wzorca jak i nieznanego wpływu warunków rodowiskowych na proces wzorcowania (warto niepewnoci). Wzorcowanie przyrzdu pomiarowego naley przeprowadza w warunkach laboratoryjnych, zgodnie z ustaleniami zawartymi w podpunkcie Laboratoria wzorcujce i wiadectwa wzorcowania. Z tego powodu kolejny podpunkt Przegld moliwoci okresowego sprawdzania (walidacji) wskaza przyrzdów pomiarowych koncentruje si wyłcznie na opisie moliwych procedurach walidacyjnych przeznaczonych do kontroli poszczególnych, stosowanych w górnictwie przyrzdów pomiarowych zarówno rcznych jaki stacjonarnych. Proces walidacji, rozumiany jako weryfikacja wskaza przyrzdu w warunkach eksploatacji polega na uzyskaniu informacji dotyczcej poprawnoci działania przyrzdu w warunkach dołowych podczas wykonywania pomiarów w wyrobiskach górniczych oraz w warunkach powierzchniowych w miejscu ich przechowywania. 22
Przegld moliwoci okresowego sprawdzania (walidacji) wskaza przyrzdów pomiarowych W polskich kopalniach wgla kamiennego stosuje si szereg przyrzdów pomiarowych zarówno stacjonarnych jak i rcznych słucych do monitorowania warunków zapewniajcych bezpieczestwo eksploatacji oraz pracy załogi. W trakcie uytkowania przyrzdów pomiarowych, pod wpływem szeregu czynników mog nastpi zmiany w ich charakterystyce przetwarzania. Zwizane jest to ze wskazywaniem przez dany przyrzd nieprawidłowych danych pomiarowych, które to mog posiada znaczny wpływ na obnienie poziomu bezpieczestwa prowadzonych prac wydobywczych. Istnieje wiele czynników pod wpływem których charakterystyki przyrzdów pomiarowych mog si zmienia. Nale do nich midzy innymi: dryft czasowy warunki klimatyczne temperatura, wilgotno, zapylenie warunki uytkowania transport urzdze, drgania czstotliwo i intensywno uytkowania wykorzystywane zakresy pomiarowe, przekroczenia Wiarygodno wskaza przyrzdów potwierdzana jest w ramach cyklicznych wzorcowa przyrzdów pomiarowych, w przypadku przyrzdów rcznych wykonywanych zwyczajowo w okresie jednego roku. W przypadku przyrzdów stacjonarnych, instalowanych w wyrobiskach górniczych, chodnikach wentylacyjnych itd. wzorcowania takich przyrzdów odbywaj si rzadko, a w przypadku wielu urzdze nie odbywaj si w ogóle. Tym samym wiarygodno wskaza takich przyrzdów nie jest potwierdzana. Istnieje zatem problem oceny, czy przyrzd pomiarowy działa właciwie. W niektórych zakładach wydobywczych, w celu sprawdzenia działania na przykład anemometru stacjonarnego wykonuje si test zera polegajcy na mechanicznym zatrzymaniu obracajcych si skrzydełek lub zablokowania przepływu powietrza i sprawdzeniu wskazania zerowego anemometru. Przeprowadzanie takiej próby jest niewystarczajce, gdy na jej podstawie nie mona powiedzie nic o charakterystyce przyrzdu pomiarowego. Test taki nie daje adnych informacji o tym czy istniej podstawy do zakwestionowania wskaza przyrzdu w warunkach jego pracy, a wic w przypadku, kiedy przyrzd dokonuje pomiaru niezerowych wartoci prdkoci przepływu. Ponadto czsto w wyniku rcznego, mechanicznego zatrzymania wirnika anemometru dochodzi do uszkodze skrzydełek które to powoduj zmiany w charakterystyce przyrzdu pomiarowego, które 23
bezporednio powoduj błdne wskazania wartoci prdkoci przepływajcego w wyrobisku powietrza. W celu oceny działania przyrzdu i detekcji ewentualnych odchyle w stosunku do charakterystyki wzorcowej anemometru koniecznym jest sprawdzenie działania urzdzenia w wikszej iloci punktów pomiarowych. Przeprowadzenie czstych wzorcowa w warunkach dołowych nie jest moliwe, zatem istnieje potrzeba okrelenia innej metody sprawdzenia czy istniej podejrzenia o niewłaciwe wskazania takich przyrzdów pomiarowych. Stosowane w górnictwie przyrzdy mona umieci w czterech grupach: 1. Anemometry- rczne, stacjonarne 2. Metanomierze (mierniki stenie gazów) rczne, stacjonarne 3. Barometry i mierniki cinienia rónicowego rczne, stacjonarne 4. Termometry, higrometry, czujniki wilgotnoci wzgldnej rczne, stacjonarne 24
Anemometry rczne. a) warunki powierzchniowe Sprawdzanie anemometrów rcznych powinno odbywa si kadorazowo przed uyciem, na specjalnie do tego celu zaprojektowanym stanowisku kontrolnym znajdujcym si w miejscu przechowywania przyrzdów pomiarowych. Rys.3. Stanowisko do sprawdzania anemometrów rcznych: Przykładowy schemat takiego stanowiska znajduje si na rys.3. Ide działania jest uzyskanie powtarzalnych warunków przepływowych w przestrzeni pomiarowej umoliwiajcych wykonanie porówna wskaza anemometrów z wartociami pochodzcymi ze wiadectwa wzorcowania. Zrónicowanie wartoci prdkoci w stanowisku walidacyjnym moe by realizowane w dwojaki sposób. Na rys.3a) przedstawiono stanowisko, którego zmiana wartoci prdkoci odbywa si poprzez zmian wartoci prdkoci obrotowej wirnika wentylatora. Regulacja jest moliwa dziki zainstalowanemu inwertorowi czstotliwoci (falownik). Regulacja prdkoci przepływajcej strugi powietrza w drugim rozwizaniu, zaprezentowane na rys 3b) polega na kolejnym wprowadzaniu kilku kryz pomiarowych dławicych w znany sposób przepływ. Powstała w wyniku zdławienia przepływu rónica 25
cinie dp jest przeliczana na warto prdkoci strugi powietrza w rurocigu stanowiska pomiarowego zgodnie z PN-EN ISO 5167:2005. W przypadku konstrukcji z rys.2a) konieczne jest zastosowanie przyrzdu porównawczego, tej Samej klasy, z aktualnym wiadectwem wzorcowania, do którego wskaza bd porównywane wskazania przyrzdu podlegajcego weryfikacji. Sposób postpowania jest nastpujcy: 1. Włczy wentylator, ustali obroty wirnika przy pomocy falownika, 2 Po przyłoeniu anemometru wzorcowego (z aktualnym wiadectwem wzorcowania) do przekroju wlotowego stanowiska odczyta prdko zmierzon przez niego prdko. 3. Odczytan warto prdkoci odnie do wiadectwa wzorcowania (odczyta prawidłow warto prdkoci), 4. Nie zmieniajc nastaw falownika, przyłoy anemometr kontrolowany i odczyta prdko. 5. Odczytan warto prdkoci odnie do wiadectwa wzorcowania przyrzdu sprawdzanego (odczyta prawidłow warto prdkoci), 6. W przypadku gdy rónica wskaza pomidzy przyrzdem sprawdzanym a sprawdzajcym przekracza 10% przyrzd sprawdzany naley wysła do wzorcowania (kalibracji). Warto rónicy wskaza moe by indywidualnie ustalana przez Kopalni na podstawie informacji dotyczcych właciwoci metrologicznych uywanych w danej kopalni przyrzdów (dryft czasowy, wpływ warunków rodowiskowych, itp.), jednake do celów weryfikacyjnych powinna zosta sporzdzona notatka z tych ustale. 7. Czynnoci od 1-6 powtórzy dla przynajmniej 3 prdkoci przepływu powietrza w stanowisku pomiarowym. W przypadku zastosowania rozwizania konstrukcyjnego zamieszczonego na rys.3b okrelenie wartoci prdkoci powietrza w rurocigu pomiarowym odbywa si poprzez odczytanie wielkoci cinienia rónicowego na kryzie pomiarowej. W tym przypadku naley wykona nastpujce czynnoci: 1. Załoy kryz pomiarow nr1. 2. Włczy wentylator 3. Po ustaleniu przepływu (kilka sekund) odczyta warto cinienia rónicowego dp i porówna j z wartoci stabelaryzowan (podan przez producenta stanowiska/kryzy) i odpowiadajc jej prdkoci przepływu powietrza w tunelu pomiarowym 4. Przyłoy anemometr kontrolowany i odczyta podawan przez niego warto prdkoci. 26
5. Odczytan warto prdkoci odnie do wiadectwa wzorcowania przyrzdu 6. W przypadku wystpowania rónicy (powyej 10%, lub zgodnej z ustaleniami Kopalni) pomidzy wskazaniami anemometru kontrolowanego a wartoci prdkoci w tunelu pomiarowym anemometr naley odesła do powtórnego wzorcowania. 7. Powtórzy czynnoci od punktu 1-5 dla kolejnych kryz pomiarowych. b) warunki dołowe W przypadku uywania do pomiarów dołowych rcznych anemometrów skrzydełkowych przeprowadzania walidacji przyrzdu w warunkach dołowych jest zbdne przy załoeniu wykonania poprawnej walidacji w warunkach laboratoryjnych. Jednoczenie uywanie w kopalni rcznych anemometrów półprzewodnikowych powinno zosta wykluczone z powodu ogromnego wpływu warunków rodowiskowych na wartoci wskaza tego typu przyrzdów. Anemometry stacjonarne. a) warunki powierzchniowe Zabudowany w wyrobisku anemometr ze wzgldów logistycznych nie moe zosta zdemontowany na czas wykonania sprawdzenia. W zwizku z tym naley wprowadzi moliwo zmiany wartoci prdkoci strumienia powietrza przepływajcego przez jego przestrze pomiarow, która spowoduje zmian wartoci wskaza odczytanych z sprawdzanego przyrzdu. Zwikszenie bd zmniejszenie wartoci prdkoci przepływajcego powietrza w wyrobisku, które umoliwiłoby uzyskanie odczytu w kilku punktach pomiarowych jest niemoliwe do zrealizowania. Najprostsz metod jest lokalna zmiana wartoci prdkoci w przekroju wlotowym anemometru. Sposób omówiony w podpunkcie b). b) warunki dołowe Kontrola poprawnoci wskaza anemometrów stacjonarnych z uwagi na trudne warunki pracy (zapylenie, dua wilgotno wzgldna, moliwo uszkodze mechanicznych) powinna by przeprowadzana równolegle z procedur sprawdzania metanomierzy. Do celu walidacji anemometru stacjonarnego w warunkach ruchowych mona posłuy si specjalnie zaprojektowan kryz pomiarow rys 4 (zwan dalej przysłon walidacyjn), któr na czas sprawdzania naley zmniejszy pole przekroju wlotowego kontrolowanego anemometru. 27
Zabieg ten, wraz z kontrol zera oraz odczytu prdkoci w warunkach zabudowy przyrzdu umoliwi okrelenie właciwoci wskaza prdkoci anemometru. Ilo punktów pomiarowych mona zwikszy stosujc wiksz liczb kryz pomiarowych. U podstawy pomiaru z zastosowaniem kryzy walidacyjnej ley prosty zwizek znany pod nazw równania cigłoci strugi. W najprostszej, przydatnej w omawianym przypadku postaci zwizek ów mona zapisa równaniem [1] u = 1A1 u2 A2 [1] gdzie: u 1 u 2 - odpowiednio prdkoci w przekroju wlotowym anemometru bez oraz z zastosowaniem kryzy, A 1 A 2 - pola powierzchni przekrojów wlotowych bez i z kryz Po przekształceniu równania [1] otrzymujemy prosty zwizek na warto prdkoci w przekroju wlotowym anemometru z kryz [2] A 1 u 2 = u1 [2] A2 Poniewa iloraz A 1 /A 2 jest zawsze > 1 z równania [2] wynika, e rednia prdko w przestrzeni za kryz u 2 bdzie zawsze wiksza od prdkoci u 1. Schemat przykładowej przysłony waidacyjnej zamieszczono na rys.4. α Rys.4. Przysłona walidacyjna, sposób uycia. 28
Grubo kryzy l, kt a, rednice D1 i D2 powinny by dobrane indywidualnie do typu przyrzdu i bd stanowi temat odrbnej analizy. W zalenoci od typu badanego przyrzdu przy zastosowaniu przysłony walidacyjnej mona uzyska nastpujce efekty: a) anemometr skrzydełkowy Ten typ przyrzdu charakteryzuje si pomiarem urednij wartoci prdkoci wyznaczonej dla z pola A 1 (przekrój wlotowy do anemometru). Przysłonicie czci przekroju A 1 przysłona walidacyjn spowoduje zmniejszenie strumienia objtoci powietrza a przez to obnienie wartoci prdkoci mierzonej przez przyrzd (schemat, rys.4). Sytuacja ta jest zilustrowana na rys.5. na którym zamieszczono typowy profil prdkoci przepływu powietrza w przestrzeni wlotowej anemometru dla redniej wartoci prdkoci przepływu powietrza w wyrobisku U r =1 m/s (linia czerwona). Ograniczeniu przekroju wlotowego A 1 przysłon walidacyjn odpowiadaj czerwone prostokty, za niebieska linia 1 wskazuje prdkoredni mierzon przez anemometr. Tego typu zachowanie przyrzdu skrzydełkowego jest podyktowane faktem redukcji pola efektywnej wymiany masy za przysłon walidacyjn spowodowanego wystpowaniem lokalnej strefy recyrkulacji strugi powietrza. b) anemometr półprzewodnikowy, ultradwikowy W przypadku pomiaru anemometrem półprzewodnikowym lub ultradwikowym z powodu pomiaru punktowego w przestrzeni pomiarowej po zastosowaniu przysłon walidacyjnych naley spodziewa si wzrostu wartoci prdkoci mierzonej u 2 zgodnie ze wzorem [2]. Sytuacja ta jest zilustrowana na rys.5. pole zielone. Poniewa przysłona walidacyjna jest tak skonstruowana, e lokalne recyrkulacje za przestrzeni wlotow nie maj wpływu na stabilno pomiaru elementem aktywnym (półprzewodnik) dlatego wskazania anemometru półprzewodnikowego s wysze od prdkoci rzeczywistej w przekroju wyrobiska. 29
Rys.5. Sposób działania przysłony walidacyjnej. Objanienie w tekcie. 30
Metanomierze rczne, stacjonarne (w systemie telemetrii) warunki powierzchniowe Procedury walidacyjne mierników stenia metanu s obecnie dobrze zdefiniowane. Sposoby walidacji s okrelone w instrukcjach obsługi DTR. Problem stanowi zapewnienie prawidłowoci wykonania tych procedur. Wynika to z midzy innymi z rónorodnoci typów stosowanych metanomierzy. Tylko stacjonarnych mierników stenia metanu, uywanych w systemach telemetrii automatycznej na polskich kopalniach, jest ponad 20 typów. Prawidłowa, standardowa procedura walidacyjna wymaga uycia: 1. butli ze spron mieszank wzorcow 2. butli ze spronym czystym powietrzem 3. reduktora cinienia 4. układu zapewniajcego stały i mierzalny przepływ mieszanki wzorcowej przez komor pomiarow metanomierza (manometr cinienia zredukowanego, rotametr) 5. systemu składajcego z wa gumowego lub igielitowego połczonego z nakładk pozwalajca na dostarczenie mieszanki bezporednio do komory pomiarowej metanomierza Posiadanie wyej wymienionego wyposaenia pozwala na zbudowanie stanowiska, które przy spełnieniu wymaga co do parametrów mieszanek oraz dokładnoci zastosowanych mierników cinienia i przepływu moe słuy do wzorcowania (kalibrowania) metanomierzy. Wymagania takie podano poniej. 1. Nakładka słuca do walidacji wskaza przyrzdu powinna by dostarczona przez producenta, ewentualnie wykonana według dokumentacji producenta metanomierza. Zabronione jest stosowanie nakładek przeznaczonych do innych ni wzorcowany przyrzd. 2. Rotametr powinien posiada zakres pomiaru strumienia objtoci wymagany przez dane zawarte w instrukcji obsługi metanomierza. 3. Mieszanki gazowe powinny by sporzdzone przez instytucje posiadajce odpowiednie kompetencje do wytwarzania i wzorcowania, a wic przez jednostki akredytowane. 31
4. Przyrzdy pomiarowe wykorzystywane w torze pomiarowym cinie i strumienia objtoci powinny posiada wiadectwa wzorcowania wydane przez jednostki akredytowane. 5. Butle powinny podlega dozorowi technicznemu i mie aktualne legalizacje Urzdu Dozoru Technicznego. 6. Powinna zosta ustalona i udokumentowana procedura wzorcowania obejmujca wszystkie typy stosowanych na kopalni mierników stenia metanu. 7. Powinna zosta ustalona i udokumentowana procedura postpowania z przyrzdami nie spełniajcymi wymogów procedury wzorcowania. 8. Powinny zosta zapewnione i by monitorowane warunki rodowiskowe (w tym poziom stenia metanu w pomieszczeniu) spełniajce wymogi procedury wzorcowania. 9. Personel zatrudniony przy walidacji (wzorcowaniu) musi podlega okresowemu szkoleniu. warunki dołowe W warunkach dołowych moemy przeprowadza wyłcznie procedur walidacyjn. Powinna ona jednak zapewnia uzyskanie wyników jak najbardziej zblionych do procedury wzorcowania prowadzonej w warunkach powierzchniowych (laboratoryjnych). Dlatego wymagania w stosunku do wykorzystywanych w niej urzdze powinny by takie same jak w przypadku procedury wzorcowania na powierzchni. Jednym z najbardziej istotnych elementów majcych wpływ na jako procedury walidacji lub wzorcowania, jest stan filtra znajdujcego si na wlocie do komory pomiarowej. W przypadku walidacji w warunkach dołowych niezbdna staje si jego ocena. Wymaga ona znajomoci stałej czasowej zastosowanego czujnika metanu. Ocen zanieczyszczenia filtra naley przeprowadzi nie tylko w oparciu o jego wygld, ale take naley obserwowa czas ustalania si wskaza po podaniu mieszanki wzorcowej (nie jest istotna w tym przypadku poprawno wskaza). Jeeli ten czas odbiega od danych technicznych, filtr naley bezwzgldnie wymieni. W przypadku wzorcowania w warunkach powierzchniowych filtr naley wymienia kadorazowo. Innym istotnym elementem, majcym szczególne znaczenie w przypadku walidowania metanomierzy nie posiadajcych wbudowanych wywietlaczy, jest zapewnienie komunikacji z dyspozytorem obsługujcym system telemetryczny. Wystpuje tu problem jednoczesnoci podawania mieszanki wzorcowej i odczytu danych na powierzchni. Dodatkowym ródłem 32
błdów moe by równie dokładno odczytu wynikajca z właciwoci toru przesyłowego. Dotyczy to głównie czstotliwociowych torów przesyłania danych stosowanych w centralach starszych typów. Metanomierze rczne (osobiste) poddawane s procesowi walidacji w warunkach powierzchniowych. Odbywa si to zazwyczaj na stacjach ratowniczych lub w punktach wydawania metanomierzy. Bardzo dua liczba tych przyrzdów i konieczno utrzymania ich w cigłej sprawnoci technicznej i metrologicznej powoduj, e równie w tym przypadku moemy mówi o procedurze walidowania a nie wzorcowania. Naley jednak zaznaczy, e prawidłowo przeprowadzona procedura walidacyjna, pod warunkiem zdefiniowania jej niepewnoci jest dopuszczalna, i moe by stosowana zarówno w warunkach powierzchniowych jak i dołowych. Barometry i mierniki cinienia rónicowego. Barometry i mierniki cinienia rónicowego, zarówno w wersji stacjonarnej i rcznej mona włczy do wspólnej grupy przyrzdów, dla których z powodu braku moliwoci przeprowadzenia rzetelnego pomiaru kontrolnego naley przeprowadza okresowe wzorcowania w wyspecjalizowanych laboratoriach wzorcujcych. Warunkowo mona stosowa procedur pomiarów porównawczych w jednym punkcie pomiarowym. warunki powierzchniowe Uywane w górnictwie barometry s obecnie w przewaajcej czci urzdzeniami elektronicznymi, które wykorzystuj przetworniki cinienia barometrycznego. Stosowane przetworniki s naraone na działanie wymienionych we wstpie do niniejszego rozdziału czynników majcych wpływ na poprawno wskaza. Walidacja tego typu przyrzdów pomiarowych w warunkach powierzchniowych moe nastpi tylko przez pomiar porównawczy z innym przyrzdem (przyrzdami) co najmniej tej samej klasy. Bardzo wane jest, aby przyrzdy umieci na jednej wysokoci (na biurku, lub podłodze) poniewa rónica w pionie pomidzy przyrzdami h=1 m powoduje rónic wskaza dp=12 Pa, spowodowan rónic hydrostatyczn pomidzy poziomami. 33
a) warunki dołowe A B Rys. 6. Walidacja barometrów w warunkach dołowych. termometry, higrometry, czujniki wilgotnoci wzgldnej Walidacj tej grupy przyrzdów naley wykona jedynie przez pomiar porównawczy z jednym bd wiksz liczba przyrzdów tego samego typu/klasy posiadajcymi aktualne wiadectwa wzorcowania wykonanym w tych samych warunkach (jeden punkt pomiarowy). Jeeli wskazania przyrzdu walidowanego odbiegaj w sposób znaczny od wskaza przyrzdu walidujcego naley odda przyrzd sprawdzany do serwisu a nastpnie do wzorcowania w laboratorium akredytowanym. Walidacja przyrzdów w warunkach dołowych odbywa si podobnie do walidacji w warunkach powierzchniowych. Procedura pomiarowa moe wyglda nastpujco (rys.6): 1. Przed zjazdem na pomiary w poszczególnych rejonach naley dokona odczytu wskaza wszystkich barometrów biorcych udział w pomiarach, zapisa je a nastpnie porówna ze wskazaniami barometru pozostawionego na wrbie (A). 2. Po zjechaniu na dany poziom porówna wskazania barometrów biorcych udział w pomiarach na podszybiu poziomu B. Wyniki zapisa. 3. Zapisy z walidacji na poziomach A i B stanowi podstaw do okrelenia przydatnoci pomiarowej przyrzdów. W przypadku, gdy wskazania którego z przyrzdów wykazuj istotne odchylenia od pozostałych przyrzdów, podejrzany barometr naley sprawdzi w serwisie a nastpnie odda do UWAGA: okrelenie odbiegaj w sposób znaczny od wskaza oznacza, e wskazania przyrzdu walidowanego róni si od przyrzdu walidujcego o warto ustalon przez Kierownika Ruchu Zakładu 34