目前,國(guó)內(nèi)檢定液體容積式油流量計(jì)的相關(guān)技術(shù)文件有:JJG 667-1997《液體容積式流量計(jì)檢定規(guī)程》和Q/SH 《液體流量?jī)x表在線檢定方法》,國(guó)家規(guī)程JJG 667主要介紹了實(shí)驗(yàn)室檢定方法,對(duì)在線檢定的方法沒(méi)有具體描述。而Q/SH0390101為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),不符合國(guó)家對(duì)強(qiáng)制計(jì)量器具管理的要求。
根據(jù)JJF1069-2003《法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)考核規(guī)范》中對(duì)檢定機(jī)構(gòu)執(zhí)行檢定方法的規(guī)定,受上的委托,并在其指導(dǎo)下。中國(guó)石化上海石油分公司主持起草了JJG(滬)46-2004《液體容積式油流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定規(guī)程》。為推廣該規(guī)程在行業(yè)內(nèi)的使用,適應(yīng)行業(yè)需求。本文對(duì)液體容積式油流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法進(jìn)行了探討。
液體容積式油流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法概述
測(cè)量過(guò)程
在規(guī)定的測(cè)量環(huán)境條件下,用標(biāo)稱容量為1000L、*大允許誤差為±0.05%的標(biāo)準(zhǔn)金屬量器和輔助設(shè)備示值誤差不大于±0.5℃的溫度計(jì),在規(guī)定的常用流量上,對(duì)油流量計(jì)進(jìn)行示值誤差檢定,將標(biāo)準(zhǔn)金屬量器中所積的介質(zhì)經(jīng)溫度補(bǔ)償后的體積VBt同流量計(jì)顯示體積量狀態(tài)時(shí)的體積值Vm進(jìn)行比較,其差值定為流量計(jì)的示值誤差。
被測(cè)對(duì)象及其主要性能
液體容積式油流量計(jì)的*大允許相對(duì)誤差為±0.5%(按標(biāo)稱容量1000L計(jì),*大允許誤差為±5L)。重復(fù)性應(yīng)不超過(guò)0.25%。
主要技術(shù)條款概述
JJG(滬)46-2004《液體容積式油流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定規(guī)程》適用于對(duì)液體容積式油流量計(jì)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)的**檢定、后續(xù)檢定和使用中的檢驗(yàn)。由于開展現(xiàn)場(chǎng)檢定,且規(guī)程中有溫度修正,因此,確定檢定的溫度條件為常溫,檢定介質(zhì)要求與流量計(jì)實(shí)際使用的介質(zhì)相同。根據(jù)被檢油流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí),選用標(biāo)準(zhǔn)裝置為滿足被測(cè)量器計(jì)量科學(xué)特性要求的標(biāo)準(zhǔn)金屬量器。為保證被檢油流量計(jì)滿足國(guó)家對(duì)其使用中的可靠性要求,確定開展的檢定項(xiàng)目為:隨機(jī)文件、外觀及示值檢定。
液體容積式油流量計(jì)體積量示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定
依據(jù)JJG(滬)46-2004《液體容積式油流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定規(guī)程》,以測(cè)量0.5級(jí)液體容積式油流量計(jì)體積量為1000L時(shí)的示值誤差為例,對(duì)液體容積式油流量計(jì)體積量示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。
數(shù)學(xué)模型
△V = Vm - VB ×[1 + βr(tm - tB)+ βB(tB - 20)]
式中:△V—油流量計(jì)示值誤差,L;
VB— 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器在20℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)容積,m3;
βr、βB—分別為檢定介質(zhì)油和標(biāo)準(zhǔn)量器材質(zhì)的體膨脹系數(shù),℃-1;
tm、tB—分別為流量計(jì)油溫(由出口處油溫替代)和標(biāo)準(zhǔn)量器內(nèi)油溫,℃;
Vm— 在tm下流經(jīng)流量計(jì)的累計(jì)流量,m3
根據(jù)規(guī)程,常溫環(huán)境條件與實(shí)際檢定過(guò)程中環(huán)境溫度變化不大于3℃。取tm- tB = 3℃。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)年*高油溫為40℃,即tB=40℃時(shí), 取到*大值,則有:
C2 = -1.0010
C3 = -3000L℃
C4 = -20000L℃
C5 = -0.8L/℃
C6 = -0.050L/℃
標(biāo)準(zhǔn)不確定度
根據(jù)數(shù)學(xué)模型,被測(cè)液體容積式油流量計(jì)示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度取決于輸入量Vm、VB、βr、βB、tm、tB的不確定度。在本文中,以測(cè)量0.5級(jí)液體容積式油流量計(jì)體積量為1000L時(shí)的示值為例,對(duì)6個(gè)輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行評(píng)定。
☆ 標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Vm)
輸入量Vm的不確定度來(lái)源主要是流量計(jì)測(cè)量的不重復(fù)性,可采用多次重復(fù)測(cè)量得到測(cè)量列,Vm1,Vm2…Vmn,采用A類評(píng)定方法評(píng)定。
同一臺(tái)油流量計(jì),選取常用流量,預(yù)置1000L注油量,用1000L金屬量器對(duì)被檢對(duì)象重復(fù)測(cè)量5次,其進(jìn)行4次測(cè)量,測(cè)量結(jié)果見表1。
表1 油流量計(jì)測(cè)量表示值誤差
試驗(yàn)次數(shù)(m=4) n次測(cè)量結(jié)果 S1w/L 1 2 3 4 5 1 2.0 2.0 1.5 1.9 1.6 0.234521 2 0.1 3.0 2.1 1.9 1.4 1.065364 3 2.2 -0.2 1.1 1.1 0.4 0.898332 4 0.7 1.7 1.6 1.2 1.6 0.207364
合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差Sc為:
☆ 標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(VB)
輸入量VB的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的定值不確定度,采用B類評(píng)定方法評(píng)定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)金屬量器檢定證書中的信息,1000L標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的不確定度區(qū)間為[-0.500,+0.500],可認(rèn)為輸入量VB在[-0.500,+0.500]區(qū)間內(nèi)服從均勻分布,故包含因子,所以
u(VB)=a/k=0.50.290(L)
☆ 標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(βr)、u(βB)
輸入量βr為檢定介質(zhì)的體膨脹系數(shù),其不確定度來(lái)源于測(cè)定的介質(zhì)的體脹系數(shù)。柴油的體膨脹系數(shù),βr=8×10-4/℃不確定度采用B類評(píng)定方法評(píng)定,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可估算。其不確定度區(qū)間為[-8×10-5/℃,+8×10-5/℃,k故:
u(βr)=(8×10-5/℃)/4.6×10-5/℃
輸入量βB為標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的體膨脹系數(shù),其不確定度來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)金屬量器所用材料不銹鋼的材質(zhì)變化,測(cè)定后的βB=50×10-5/℃,不確定度采用B類評(píng)定方法評(píng)定,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可估算。其不確定度區(qū)間為[-5×10-6/℃,+5×10-6/℃],k=流量計(jì)信息網(wǎng)內(nèi)容圖片,故:
u(βB)=(5×10-6/℃)/2.9×10-6/℃
☆ 標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(tm)、u(ts)
輸入量為標(biāo)準(zhǔn)金屬量器中油品溫度,其不確定度來(lái)源于溫度測(cè)量?jī)x表的*大示值誤差(溫度測(cè)量的均勻性影響忽略),其不確定度采用B類評(píng)定方法評(píng)定,給出*大示值誤差為±0.5℃,則輸入量tB在[-0.5,+0.5]間內(nèi)服從均勻分布,包含因子k,故:
u(tB)=(0.5℃)/0.289℃
輸入量tm為流量計(jì)內(nèi)的油品溫度,其不確定度來(lái)源于溫度測(cè)量?jī)x表的示值誤差,其不確定度采用B類評(píng)定方法評(píng)定,給出*大示值誤差為±0.5℃ ,則輸入量tm在[-0.5,+0.5]區(qū)間內(nèi)服從均勻分布包含因子,故:
u(tm)=(0.5℃)/0.289℃
合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表2。
表2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表
標(biāo)準(zhǔn)不確定分量u(xi) 不確定度來(lái)源 標(biāo)準(zhǔn)不確定度 Ci Ci u(xi) u(Vm) 流量計(jì)測(cè)量不重復(fù)性 0.445L 1 0.445L u(VB) 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的定值不確定度 0.290L -1.0010 0.290L u(βB) 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器體脹系數(shù)不確定度 2.9×10-5/℃ -20000L℃ 0.058L u(βr) 介質(zhì)柴油的體脹系數(shù)不確定度 4.6×10-6/℃ -3000L℃ 0.138L u(tm) 溫度儀表的分度帶來(lái)的不確定度 0.289℃ -0.8L/℃ 0.2312L u(ts) 溫度儀表的分度帶來(lái)的不確定度 0.289℃ -0.050L/℃ 0.0144L
輸入量Vn、VB、βr、βB、tm和tB均相互獨(dú)立,所以,合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以按下式計(jì)算:
uc2(△V) = [C1.u(Vm)]2 + [C2.u(VB)]2 + [C3.u(βB)]2 + [C4.u(βr)]2 + [C5.u(tm)]2 + [C6.u(tB)]2
uc2(△V) = (0.4452 + 0.2902 + 0.0582 + 0.1382 + 0.23122 + 0.01442)1/2 = 0.59818(L)
ucrev(Ev)=0.0598%
擴(kuò)展不確定度
取k=2,則測(cè)量總(擴(kuò)展)不確定度為:
ucrev(Ev) = 2ucrev(Ev) = 2×0.0598% ≈ 0.12%
不確定度報(bào)告
0.5級(jí)液體容積式油流量計(jì)體積量為1000L時(shí)的示值相對(duì)誤差結(jié)果的擴(kuò)展不確定為:
ucrev=0.12%
結(jié)論
液體容積式油流量計(jì)體積量示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定結(jié)果表明,新制定的JJG(滬)46-2004《液體容積式油流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)撿定規(guī)程》滿足了對(duì)0.5級(jí)液體容積式油流量計(jì)的檢定要求。該規(guī)程提供了一種簡(jiǎn)便易行又具科學(xué)性的現(xiàn)場(chǎng)檢定方法,有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)油流量計(jì)的強(qiáng)制檢定管理,切實(shí)保障公平交易雙方的利益。