📏 自动测量系统（AMS）的质量保证——QAL2校准、QAL3检查和年度AST试验
三句话速览
排放自动测量系统的质量保证程序：QAL2——由与标准参比方法（SRM）的平行测量确定校准函数和AMS的变异性；QAL3——用控制图对零点和量程的漂移与精密度进行日常检查；AST——年度功能试验和有限次数的平行测量。该检测依据 PN-EN 14181:2015-02 (EN 14181:2014)；质量层次：QAL1（适用性，EN 15267-3 / EN ISO 14956）、QAL2（校准和变异性）、QAL3（漂移和精密度）、AST（年度试验）。整个程序共 6 个步骤；主要用于：SO₂、NOx、CO、颗粒物、O₂、H₂O、HCl、NH₃、Hg等连续排放监测系统安装后的校准和验证（QAL2）、关于排放测量的条例所要求的连续测量系统的年度检查（AST）和五年期完整校准、运行者的日常检查（QAL3）——零点和量程的漂移与精密度控制图。
要点速览
- 标准: PN-EN 14181:2015-02 (EN 14181:2014)
- 类别: 计量
- 操作步骤数: 6
- 质量层次: QAL1（适用性，EN 15267-3 / EN ISO 14956）、QAL2（校准和变异性）、QAL3（漂移和精密度）、AST（年度试验）
- 校准函数: 由SRM对AMS得出的线性函数y = a + b·x（颗粒物：按EN 13284-2允许二次函数）
- 变异性: SRM与已校准AMS之差Di的标准偏差sD；对照σ₀的kv（χ²）检验
概述
EN 14181描述了为证明安装用于测量大气排放的自动测量系统（AMS）满足法规（欧盟指令、国家法规）或主管部门提出的测量值不确定度要求所需的质量保证程序。其中定义了三个质量保证层次：QAL1——AMS对任务的适用性（按EN 15267-3和EN ISO 14956，由性能特性计算总不确定度），QAL2——安装后的验证，QAL3——使用过程中的检查，以及年度监督试验（AST）。标准规定了：校准AMS并确定测量值变异性的QAL2程序，以证明AMS安装后的适用性；在正常运行中通过检查零点和量程特性与QAL1中确定值的一致性来保持并证明结果质量的QAL3程序；评定AMS是否正常工作、校准函数和变异性是否仍然有效的AST程序。它在AMS按EN 15267系列认证之后适用；QAL2和AST程序由检测实验室执行，QAL3由装置的运行者执行。2014年版取代了EN 14181:2004。在波兰，关于排放量测量的条例要求连续测量系统遵守符合PN-EN 14181的程序，其中包括每年至少一次用参比方法进行平行测量的检查（颗粒物、SO₂、NOx、CO、O₂、水分），对新系统执行完整的校准和验证程序、对既有系统至少每五年一次并在发生较大变更后执行，以及按该标准确定单个结果的置信区间。
方法原理
AMS必须在QAL1中证明对任务（参数和气体组成）的适用性——新装置要求按EN 15267-1、-2、-3认证；EN 15267-3要求试验得出的总不确定度至少比最大允许值低25 %，以便为安装的影响留出余量。QAL2：在正确安装并投运的AMS上，于同一采样断面用标准参比方法（SRM）进行一系列平行测量；由成对的结果确定线性校准函数（对颗粒物按EN 13284-2允许用二次函数）以及变异性——SRM与已校准AMS之差的标准偏差——并用检验把它与最大允许不确定度（σ₀由法规导出，例如当不确定度以允许值E的百分数P表示的95 %置信区间之半给出时，σ₀ = P·E/1.96）相比较。QAL2要定期重复，在装置运行发生较大变更后、AMS发生故障后或法规要求时重复。QAL3：用标准物质（如QAL1重复性试验中那样）定期检查零点和量程，并用CUSUM或EWMA控制图对照QAL1的不确定度分量评定结果；必要时进行调整或维修。AST：功能试验和有限次数的SRM平行测量，检查上一次QAL2得出的不确定度和校准函数是否仍然有效。标准不涉及数据采集与处理系统（DAHS）的不确定度；它区分认证量程（焚烧厂 ≤ 日均ELV的1.5倍，大型燃烧装置 ≤ 2.5倍）、校准量程和测量量程。
应用领域
- SO₂、NOx、CO、颗粒物、O₂、H₂O、HCl、NH₃、Hg等连续排放监测系统安装后的校准和验证（QAL2）
- 关于排放测量的条例所要求的连续测量系统的年度检查（AST）和五年期完整校准
- 运行者的日常检查（QAL3）——零点和量程的漂移与精密度控制图
- 确定连续测量单个结果的置信区间，以便与排放标准相比较
- 既有的未认证AMS（附录H.2）和外围系统（温度、压力、O₂、水分）的评定
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 质量层次 | QAL1（适用性，EN 15267-3 / EN ISO 14956）、QAL2（校准和变异性）、QAL3（漂移和精密度）、AST（年度试验） |
| 校准函数 | 由SRM对AMS得出的线性函数y = a + b·x（颗粒物：按EN 13284-2允许二次函数） |
| 变异性 | SRM与已校准AMS之差Di的标准偏差sD；对照σ₀的kv（χ²）检验 |
| 最大不确定度 | 来自法规；当不确定度以95 %置信区间之半（ELV的P %）给出时，σ₀ = P·E/1.96 |
| 认证量程 | ≤ 日均ELV的1.5倍（焚烧厂），≤ 2.5倍（大型燃烧装置） |
| QAL3控制图 | CUSUM或EWMA——漂移和精密度变化对照QAL1的不确定度分量 |
| 频率（波兰，2021年条例） | 平行测量每年至少一次；完整的校准和验证：新系统，既有系统 ≥ 每5年一次，发生较大变更后 |
标准
- 标准编号
- PN-EN 14181:2015-02 (EN 14181:2014)
- 标准名称（波兰语）
- Emisja ze źródeł stacjonarnych — Zapewnienie jakości automatycznych systemów pomiarowych
- 标准名称（英语）
- Stationary source emissions — Quality assurance of automated measuring systems
分步操作程序
-
QAL1——适用性
确认AMS已针对该参数和气体组成按EN 15267-1/-2/-3认证，且其QAL1的总不确定度满足法规要求并留有25 %的余量；对既有的未认证系统采用附录H.2。
-
QAL2——平行测量
在安装并投运后，由实验室在AMS功能检查之后进行一系列SRM平行测量（在同一采样断面上，在涵盖装置运行范围的工况下），同时记录AMS的信号。
-
QAL2——校准函数和变异性
由成对的(xi, yi)确定校准函数（a和b的最佳估计值），计算差值Di及其标准偏差sD，对照σ₀进行变异性检验；确定校准量程（ys,min – ys,max）。结果不符合时→采取纠正措施并重复。
-
QAL3——日常检查
运行者定期（间隔不长于维护间隔）用标准物质检查零点和量程，把结果点在CUSUM或EWMA控制图上并与QAL1的界限比较；超出时——进行调整或维护。
-
AST——年度试验
实验室每年进行AMS的功能试验和有限次数的SRM平行测量；检查变异性是否符合判据、QAL2的校准函数是否仍然有效；不符合时——重做QAL2。
-
QAL2的重复与文件
定期重复QAL2（在波兰至少每5年一次），在装置运行发生较大变更后、AMS故障或维修后重复；记录校准函数、变异性、单个结果的置信区间和全部试验。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 带采样和调节系统的认证AMS（EN 15267） | 抽取式或原位式；外围AMS（H₂O、T、p、O₂）用于换算到标准状态 | — |
| 用于平行测量的成套参比方法（SRM） | 颗粒物EN 13284-1，SO₂ EN 14791，NOx EN 14792，O₂ EN 14789，CO EN 15058，H₂O EN 14790，HCl EN 1911，TVOC EN 12619，NH₃ EN ISO 21877，Hg EN 13211 | — |
| 零点和量程用标准物质 | 特性已知的试验气体或模拟用滤片／装置（QAL3、AST） | — |
| 回归、变异性检验和CUSUM/EWMA控制图软件 | 确定a、b、sD、kv | — |
| 数据采集与处理系统（DAHS） | 不在标准的评定范围之内，但影响结果质量 | — |
职业健康与安全
- 在烟囱平台上进行SRM平行测量——做好防坠落保护，注意高温采样孔和有毒气体
- 零点和量程检查用的试验气体（NO、CO、SO₂）——钢瓶须固定，注意通风和排气的导出
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN 14181:2015-02 (EN 14181:2014) — 《Stationary source emissions — Quality assurance of automated measuring systems》。
该方法的原理是什么？
AMS必须在QAL1中证明对任务（参数和气体组成）的适用性——新装置要求按EN 15267-1、-2、-3认证；EN 15267-3要求试验得出的总不确定度至少比最大允许值低25 %，以便为安装的影响留出余量。QAL2：在正确安装并投运的AMS上，于同一采样断面用标准参比方法（SRM）进行一系列平行测量；由成对的结果确定线性校准函数（对颗粒物按EN 13284-2允许用二次函数）以及变异性——SRM与已校准AMS之差的标准偏差——并用检验把它与最大允许不确定度（σ₀由法规导出，例如当不确定度以允许值E的百分数P表示的95 %置信区间之半给出时，σ₀ = P·E/1.
测量范围和准确度是多少？
质量层次：QAL1（适用性，EN 15267-3 / EN ISO 14956）、QAL2（校准和变异性）、QAL3（漂移和精密度）、AST（年度试验）；校准函数：由SRM对AMS得出的线性函数y = a + b·x（颗粒物：按EN 13284-2允许二次函数）；变异性：SRM与已校准AMS之差Di的标准偏差sD；对照σ₀的kv（χ²）检验；最大不确定度：来自法规；当不确定度以95 %置信区间之半（ELV的P %）给出时，σ₀ = P·E/1.96。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 6 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
带采样和调节系统的认证AMS（EN 15267）、用于平行测量的成套参比方法（SRM）、零点和量程用标准物质、回归、变异性检验和CUSUM/EWMA控制图软件、数据采集与处理系统（DAHS）。
该检测用于哪些场景？
SO₂、NOx、CO、颗粒物、O₂、H₂O、HCl、NH₃、Hg等连续排放监测系统安装后的校准和验证（QAL2）；关于排放测量的条例所要求的连续测量系统的年度检查（AST）和五年期完整校准；运行者的日常检查（QAL3）——零点和量程的漂移与精密度控制图；确定连续测量单个结果的置信区间，以便与排放标准相比较；既有的未认证AMS（附录H.2）和外围系统（温度、压力、O₂、水分）的评定。
需要采取哪些安全防护措施？
在烟囱平台上进行SRM平行测量——做好防坠落保护，注意高温采样孔和有毒气体；零点和量程检查用的试验气体（NO、CO、SO₂）——钢瓶须固定，注意通风和排气的导出。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN 14181。