DIN 51701-5-2008 Testing of solid fuels - Sampling and sample preparation - Part 5 Testing of precision《固体燃料检验 取样和样品制备 第5部分 精度检验》.pdf

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1、Mrz 2008DEUTSCHE NORM Normenausschuss Bergbau (FABERG) im DINNormenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 75.160.1

2、0!$K31“1401614www.din.deDPrfung fester Brennstoffe Probenahme und Probenvorbereitung Teil 5: Prfung der PrzisionTesting of solid fuels Sampling and sample preparation Part 5: Testing of precisionEssais des combustibles solides Echantillonnage et prparation des chantillons Partie 5: Essai de la fidli

3、tAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlinwww.beuth.deGesamtumfang 23 SeitenDIN 51701-5DIN 51701-5:2008-03 2 Inhalt Seite Vorwort . 4 1 Anwendungsbereich 5 2 Normative Verweisungen. 5 3 Bezeichnung 5 4 Anforderungen 5 4.1 Allgemeines. 5 4.2 Ermitteln von Verfahrenskenngren fr di

4、e Przision . 6 4.3 Methodenvergleich bzw. Prfung auf Zuverlssigkeit . 7 5 Direkte Bestimmung der Przision PLfr die Liefereinheit 7 5.1 Mehrfache Probenahme . 7 5.2 Doppelte Probenahme 8 6 Ermitteln der Gutvarianz VG. 10 6.1 Allgemeines. 10 6.2 Abschtzung der Gutvarianz aus der Bestimmung der Gesamtp

5、rzision . 10 6.3 Direkte Bestimmung der Gutvarianz aus der Primrprobe 10 7 Verfahren zur Prfung der Przision aus Probenvorbereitung und Analytik 11 7.1 Allgemeines. 11 7.2 berprfung der Gesamtvarianz aus Probenvorbereitung und Analytik VPVA. 11 7.3 berprfung der Varianz der Einzelschritte in Probenv

6、orbereitung und Analytik 12 7.3.1 Allgemeines. 12 7.3.2 Durchfhrung 13 7.3.3 Durchfhrung der Berechnung . 14 8 Prfung von automatischen Probenahmesystemen auf Zuverlssigkeit. 15 8.1 Allgemeines. 15 8.2 berprfung des Gesamtsystems 15 8.2.1 Allgemeines. 15 8.2.2 Vergleich mit gepaarten Primrproben 16

7、8.2.3 Vergleich mit unabhngigen Sammelprobenpaaren. 16 8.3 Vergleich von Teilen des Systems 16 8.3.1 Allgemeines. 16 8.3.2 berprfung des Primrprobenehmers gegenber Referenzprobe vom stillgesetzten Band . 16 8.3.3 berprfung von Teilungsstufen 17 8.4 Auswertung . 17 8.4.1 Allgemeines. 17 8.4.2 berprfu

8、ng der Daten auf mgliche Ausreier . 17 8.4.3 Statistische Prfung von gepaarten Primrproben 18 8.4.4 Statistische Auswertung von Sammelprobenpaaren . 20 Anhang A (informativ) Hinweise fr die berprfung auf Zuverlssigkeit automatischer Probenahmeeinrichtungen . 22 Literaturhinweise . 23 DIN 51701-5:200

9、8-03 3 Seite Tabellen Tabelle 1 Beispielhafte Ergebnisse einer Doppelten Probenahme und Auswertung9 (Werte fr ungerade n knnen interpoliert werden) 17 Tabelle 3 Tabellenwerte gTzur Abschtzung der Mindestanzahl von Probenpaaren fr die Beurteilung der Einhaltung der tolerablen Differenz TD .19 t Bilde

10、r Bild 1 Verteilung der n Primrproben auf m = 10 Probenahmeeinheiten (S=Sammelproben) bei der mehrfachen Probenahme fr eine Liefereinheit7 Bild 2 Schema der Probenvorbereitung zur berprfung der Gesamtvarianz aus Doppeluntersuchungen (Probenmassen entsprechend DIN 51701-2:2006-09, Tabelle 1 und DIN 5

11、1701-3 fr eine Przision von 1 % absolut bezogen auf den Aschegehalt)12 Bild 3 Schema der Probenvorbereitung zur berprfung der Varianz der Einzelschritte der Probenvorbereitung und Analytik aus Doppeluntersuchungen bei der Aschebestimmung .13 Tabelle 4 Tabellenwerte fr Student-t -Werte (fr zweiseitig

12、e Fragestellungen mit Tabelle 2 Kritische 1%-Werte fr Cochrans Kriterium fr n Varianzschtzungen 95 %-Signifikanzniveau und f = n-1 Freiheitsgraden).20 DIN 51701-5:2008-03 4 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss Prfung fester Brennstoffe“ im Normenausschuss Bergbau (FABERG) ausgearbeitet

13、. Dieses Dokument ersetzt BB 51701-5:1970-11. DIN 51701 Prfung fester Brennstoffe Probenahme und Probenvorbereitung besteht aus: Teil 1: Begriffe Teil 2: Durchfhrung der Probenahme Teil 3: Durchfhrung der Probenvorbereitung Teil 4: Gerte Teil 5: Prfung der Przision DIN 51701-5:2008-03 5 1 Anwendungs

14、bereich In dieser Norm werden Verfahren festgelegt, mit denen die Przision von Analysenergebnissen bezglich der Probenahme und Probenvorbereitung und die verfahrenstechnische Eignung von Probenahme- und Probenvorbereitungsgerten bestimmt und geprft werden. Diese Norm enthlt auerdem Methoden zur berp

15、rfung der Gleichwertigkeit (Richtigkeit) verschiedener Verfahren. Sie gelten insbesondere fr die berprfung automatischer Probenahmeeinrichtungen auf systematische Abweichungen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datiert

16、en Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 51701-2:2006-09, Prfung fester Brennstoffe Probenahme und Probenvorbereitung Teil 2: Durch-fhrung der Probenahme DIN 51

17、701-3:2006-09, Prfung fester Brennstoffe Probenahme und Probenvorbereitung Teil 3: Durch-fhrung der Probenvorbereitung DIN 51701-4, Prfung fester Brennstoffe Probenahme und Probenvorbereitung Teil 4: Gerte DIN 51719, Prfung fester Brennstoffe Bestimmung des Aschegehaltes 3 Bezeichnung Verfahren nach

18、 dieser Norm (05) werden unter Angabe des Verfahrens zur Bestimmung der Przision (P) nach 5.1 bzw. 5.2, der Gutvarianz (G) nach 6.3, der Zuverlssigkeit (Z) nach 8.2.2 bzw. 8.2.3 durch Nennung des Buchstabens und der Abschnittsnummer bezeichnet, z. B. direkte Bestimmung der Gutvarianz aus der Primrpr

19、obe: Verfahren DIN 51701 05 G 6.3 4 Anforderungen 4.1 Allgemeines Alle folgenden Ausfhrungen gelten fr Proben, die durch oder whrend der kontinuierlichen Probenahme erhalten wurden. Alle nachfolgenden Ausfhrungen zur Kennzeichnung der Przision von Ergebnissen, Verfahrensschritten oder der Gutvarianz

20、 beziehen sich auf den nach DIN 51719 bestimmten Aschegehalt des Brennstoffs. Die Untersuchungen knnen auch auf andere Parameter ausgedehnt werden. ANMERKUNG 1 Wenn die Ergebnisanforderungen fr den Untersuchungsparameter Asche eingehalten sind, bewegen sich die Werte fr die anderen Parameter der Imm

21、ediat- und Elementaranalyse in vergleichbarem Rahmen. Einige der hier vorgestellten Methoden setzen voraus, dass die Entnahme von individuellen Primrproben mglich ist. Dies gilt bei der berprfung automatischer Probenahmeeinrichtungen fr die Referenz-probenahme vom stillgesetzten Band. ANMERKUNG 2 Vo

22、rteilhaft ist es, wenn Konstruktion und Betriebsweise der zu berprfenden Probenahmeeinrichtung die Entnahme von Primrproben (ungeteilt oder geteilt) zulassen. DIN 51701-5:2008-03 6 4.2 Ermitteln von Verfahrenskenngren fr die Przision Die Przision P ist ein Ma fr den Grad der bereinstimmung von Messe

23、rgebnissen, die unter gleichen Bedingungen am gleichen Material unter Wiederholbedingungen ermittelt werden. Im Sinne dieser Norm wird das dabei angewandte Verfahren der Probenahme in die Beurteilung mit einbezogen, da sich die einstellende zufllige Gesamtabweichung sowohl durch die Schwankung des A

24、nalysenmerkmals im Produkt als auch durch die zuflligen Abweichungen des Merkmals bei Probenvorbereitung und Analytik ergibt. blicherweise wird als Mazahl fr die Przision der doppelte Wert der Nherungsstandardabweichung aus einer Messreihe verwendet. Die Grundgleichung fr die Probenahme lautet: mVnV

25、VnVmmsPPVAGPVAGL+=+= 222(1) Dabei ist PL Przision fr die Liefereinheit (charakterisiert die Przision des Ergebnisses fr die Liefereinheit entweder als einzuhaltender Vorgabewert oder als erreichtes Ergebnis); s Nherungsstandardabweichung einer Messreihe; VGGutvarianz (Varianz des zu untersuchenden G

26、utmerkmals in den Primrproben des Probeguts, abhngig von der Primrprobenmasse, der oberen Korngre des Probeguts; sie charakterisiert die Gleichmigkeit des Rohstoffs oder des Produkts bezglich des Analysemerkmals unter den gegebenen Probenahmebedingungen); VPVAVarianz aus Probenvorbereitung und Analy

27、tik (Varianz des zu untersuchenden Gutmerkmals bei Probenvorbereitung und Analytik); m Anzahl Probenahmeeinheiten (um eine geforderte Przision fr die Liefereinheit zu erreichen, kann es notwendig sein, die Gesamtmenge in mehrere Probenahmeeinheiten aufzuteilen und zu untersuchen). Fr m = 1 ist Probe

28、nahmeeinheit = Liefereinheit; n Anzahl Primrproben je Probenahmeeinheit bzw. je Sammelprobe. Eine bessere Gesamtprzision kann in erster Linie durch Optimieren der Verfahrensschritte bei der Probenahme erreicht werden (siehe DIN 51701-2). Bei einer angestrebten Przision fr die Probenahmeeinheit von 1

29、 % absolut (bezogen auf den Aschegehalt) kann durch Umformen der Gleichung (1) eine Abschtzung fr die Varianz aus Probenahme und Proben-vorbereitung erhalten werden, wenn bercksichtigt wird, dass sich die Varianz des Gesamtergebnisses zu 80 % durch die Probenahmevarianz und zu 20 % durch die Varianz

30、 aus Probenvorbereitung und Analytik ergibt (Gleichungen (2). PVAGVnVsP += 22 PVAGVnVP 442+= 2,08,012+= 2,048,0=nVG05,042,0=PVAV (2) DIN 51701-5:2008-03 7 4.3 Methodenvergleich bzw. Prfung auf Zuverlssigkeit Um zu berprfen, ob zwei Verfahren zu gleichwertigen Ergebnissen innerhalb einer festzulegend

31、en oder festgelegten Przision kommen, d.h. gleichwertig sind, mssen Vergleichsuntersuchungen durchgefhrt und statistisch bewertet werden. Dies kann auf alle Teilschritte der Probenahme und auch auf die Probenvor-bereitung angewandt werden. 5 Direkte Bestimmung der Przision PLfr die Liefereinheit 5.1

32、 Mehrfache Probenahme Wenn fr eine Liefereinheit die erreichte Przision durch mehrfache Probenahme ermittelt werden soll, muss sie in mindestens 10 gleich groe Probenahmeeinheiten (m) aufgeteilt werden. Es ist ein Prfplan nach DIN 51701-2:2006-09, Anhang A, aufzustellen, um entsprechend der angestre

33、bten Przision PLfr die Liefereinheit die Mindestanzahl Primrproben und die Mindestmasse der Sammelprobe festzulegen. Die insgesamt zu entnehmenden n m Primrproben werden gleichmig derart ber die gesamte Liefereinheit verteilt, dass Probenahmeinheit-bergreifend das Probegut der einzelnen Primrproben

34、(vollstndig oder als individuell geteilte Probe) mit kontinuierlichem Wechsel den Sammelproben 1 bis m zugefhrt wird. Dies ist in Bild 1 graphisch dargestellt. Man erhlt auf diese Weise m gleichwertige Sammelproben ber die gesamte Liefereinheit. Bild 1 Verteilung der n Primrproben auf m = 10 Probena

35、hmeeinheiten (S=Sammelproben) bei der mehrfachen Probenahme fr eine Liefereinheit Von den m Analysenergebnissen der Sammelproben werden Mittelwert x und Nherungsstandardabweichung s berechnet. DIN 51701-5:2008-03 8 Mittelwert x : mxxmii=1(3) Schtzwert fr die Nherungsstandardabweichung s aus m Sammel

36、proben: )1()(2112=mmxxsmiimii(4) Damit ergibt sich als Schtzwert fr die Przision PLdes Ergebnisses fr die Liefereinheit: msPL2= (5) 5.2 Doppelte Probenahme Die Przision, die bei regelmigen Lieferungen des gleichen Guts erzielt wird, kann durch die sogenannte Doppelte Probenahme ermittelt werden. An

37、mindestens 10 Probenahmeeinheiten werden je 2 Sammelproben A und B gebildet. Die Doppelte Probenahme entspricht dem Schema der mehrfachen Probenahme mit 2 Sammelproben fr eine Probenahmeeinheit. Es ist ein Prfplan nach DIN 51701-2:2006-09, Anhang A, aufzustellen, um entsprechend der angestrebten Prz

38、ision PLfr die Liefereinheit die Mindestanzahl Einzelproben und die Mindestmasse der Sammelprobe festzulegen. Die nach DIN 51701-2 ermittelte notwendige Anzahl von Einzelproben n fr die Probenahmeeinheit ist auf ein ganzzahliges Vielfaches von m zu erhhen. Die Gesamtzahl der Einzelproben bleibt unve

39、rndert und wird in der blichen Weise genommen, jedoch in zwei Behltern A und B gesammelt. Die nacheinander (nicht zeitgleich!) entnommenen Primrproben, deren Abstand (Menge oder Zeit) gleich sein soll, werden (geteilt oder ungeteilt) abwechselnd in die Behlter A und B gegeben. Die Sammelproben A und

40、 B jeder Probenahmeeinheit werden getrennt untersucht. Das Beispiel nach Tabelle 1 zeigt die Durchfhrung der Berechnung der Przision aus einer Doppelten Probenahme. DIN 51701-5:2008-03 9 Tabelle 1 Beispielhafte Ergebnisse einer Doppelten Probenahme und Auswertung Probenahmeeinheit Masse Mittelwert A

41、B A-Probe B-Probe |d| |d|2Nr t Asche wf Massenanteile in % 1 10 000 12,37 12,21 12,53 0,32 0,102 4 2 10 000 12,98 13,27 12,69 0,58 0,336 4 3 10 000 13,59 13,67 13,51 0,16 0,025 6 4 10 000 11,98 12,22 11,74 0,48 0,230 4 5 10 000 12,68 12,49 12,87 0,38 0,144 4 6 10 000 12,93 12,90 12,96 0,06 0,003 6 7

42、 10 000 12,10 12,31 11,89 0,42 0,176 4 8 10 000 11,72 11,87 11,57 0,30 0,090 0 9 10 000 12,31 12,42 12,20 0,22 0,048 4 10 10 000 13,20 12,97 13,43 0,46 0,211 6 Liefereinheit 100 000 Summe 1,369 2 Mittelwert 12,59 Die erreichte Przision lsst sich aus den Differenzen zwischen den A- und B-Proben der u

43、ntersuchten Probenahmeeinheiten bestimmen. Fr die Berechnung der Nherungsstandardabweichung s2aus Doppel-bestimmungen gilt folgende Gleichung: mdsmii2122= (6) Dabei ist m Anzahl der Probenahmeeinheiten mit A- und B-Proben; d Differenz der Ergebnisse zwischen Sammelprobe A und Sammelprobe B einer Pro

44、benahmeeinheit. Damit errechnen sich aus dem obigen Beispiel die folgenden Gren fr die erreichte Przision: P fr die Probenahmeeinheit: 2102222= sP (7) PLfr die Liefereinheit: 166,010523,022=msPL(8) Der Einsatz der Doppelten Probenahme wird bei berprfungen von automatischen Probenahmeeinrich-tungen f

45、r die Referenzprobe vom stillgesetzten Band empfohlen, da ohne groen Zusatzaufwand fr die manuelle Probenahme die erreichte Przision fr die Referenzprobe ermittelt werden kann. 1,369 20,0685 = 0,523 DIN 51701-5:2008-03 10 Automatische Probenahmeeinrichtungen knnen auch fr die Doppelte Probenahme aus

46、gelegt werden, die alternierende Trennung der Primrproben und separate Weiterverarbeitung nach A- und B-Proben muss dabei technisch gewhrleistet sein. 6 Ermitteln der Gutvarianz VG6.1 Allgemeines Die Kenntnis der Gutvarianz ist eine wichtige Gre bei der Aufstellung des Prfplans nach DIN 51701-2. Die

47、 Hhe der Gutvarianz kann abgeschtzt oder an einzeln entnommenen Primrproben ermittelt werden. Die ermittelten Werte gelten nur fr ein definiertes Produkt mit den dazugehrigen Probenahmebedingungen. 6.2 Abschtzung der Gutvarianz aus der Bestimmung der Gesamtprzision Die Gutvarianz VGkann aus der Best

48、immung der Gesamtprzision mit der Methode der mehrfachen oder der Doppelten Probenahme abgeschtzt werden. Durch Umformen der Gleichung (1) erhlt man: PVALGnVmnPV =42(9) Durch Einsetzen eines bekannten Wertes oder eines Schtzwertes fr die Varianz aus Probenvorbereitung und Analytik VPVAerhlt man eine Abschtzung fr die Gutvarianz. Fr das obige Beispiel aus der Doppelten Probenahme ergibt sich mit VPVA= 0,05 (als typischer Wert fr Brennstoffe mit etwa 10 % Asche): 38,005,0204166,020102=GV (10) 6.3 Direkte Bestimmung der Gutvarianz aus der Primrp