《涡轮流量计检定规程》核查数据分析
喷嘴(组)比对核查
按照表3设计的5个流量点,依据JJG 1037-2008《涡轮流量计
检定规程》进行试验,实验过程中确保每只喷嘴的背压比小于其临界背压比[11],试验数据见表4。试验中5个流量点测得的实际流量偏差分别是0.79%、0.57%、0.16%、0.26%和0.43%,均小于检定规程要求的“每个流量点的每次实际检定流量与设定流量的偏差应不超过±5%[12]”,因此可以忽略由于流量偏差造成的测量值偏差。前3个流量点均有2种组合方式,此时1/2???√Urel,i=0.22%,1~7号喷嘴与8号喷嘴的测量值偏差为0.024%,1~8号喷嘴与9号喷嘴的测量值偏差为0.140%,1~9号喷嘴与10号喷嘴的测量值偏差为0.140%,均小于0.22%。第4个流量点共有17种组合方式,此时16/17?????√Urel,i=0.30%,最大的测量值偏差为0.081%,远小于0.30%。第5个流量点至少有4种组合方式,其中2-6-7-8-11组合中的11号喷嘴可以替换为12~26号喷嘴中的任意一只,本文仅以11号喷嘴为例。4种组合中测量值的最大偏差为0.081%,远小于3/4???√Urel,i=0.27%。5个流量点核查全部通过,说明每只喷嘴均稳定可靠。
需要指出的是,En值判定法作为常规的期间核查判断方法,其计算公式如式(5)所示,当|En|?1时判定核查通过,即|z?zr|?U2+U2r???????√。由于测量结果z和参考值zr是使用同一套装置测量得到的,它们测量结果的不确定度应基本相同,即U=Ur,如果不考虑两次测量结果的相关性,则|z?zr|?2–√U。实际上两者之间是存在相关性的,在计算时应扣除由系统效应引起的测量不确定度分量[10]。但实际应用中并未扣除,且需要乘以2–√的系数,相当于放宽了判断标准。
En=z?zrU2+U2r???????√
(5)
本方法的判断标准式(2)使用的是核查结果xi的测量不确定度Ui乘以一个小于1的系数,该系数的大小取决于比对的组数m。当m=2时,该系数为1/2???√,即|xi?xr|?1/2???√Ui,相比与En值判定法,系数缩小了一半。因此,本方法判断标准更为严苛,更不容易产生误判,进一步提高了核查的可信度。
多套装置比对核查
使用实验室内现有的3套装置,在短时间内分别对核查标准进行测量。根据3套装置的测量范围,选择1120 m3/h流量点进行试验,试验数据见表5。3套装在同一测量流量点下的测量值偏差分别为0.12%、0.08%和0.20%。均小于2/3???√Urel,i,可认为3套装置是准确可靠的。
本文设计的两种期间核查方法是相互独立的,可以单独进行,也可以联合使用、相互补充,提高核查可信度。两种方法虽然采用的是同一核查标准,但对其长期稳定性均没有严格要求,只要短期稳定性良好的流量计即可满足使用需求。在实验室的质量控制工作中,可以在装置溯源完成后,采用喷嘴(组)比对核查法对装置进行全面核查,核查每一个主要计量器具(喷嘴)的可靠性。在装置溯源周期内的任何时候,可以定期或依据需要进行实验室内多套装置的比对核查,使期间核查工作更加灵活、可靠。
结论
期间核查是实验室量值溯源计划体系的一部分,实验室应遵循仪器设备的自身特点,建立并运行设备期间核查程序,分析期间核查的数据。当发现数据超出预先确定的判据时,应采取已计划的措施来纠正出现的问题,并防止量值失准[13]。
本文设计了一种喷嘴(组)比对核查和实验室内多套装置比对核查相结合的期间核查方式,减少了核查标准由于环境变化以及安装情况不同造成的测量偏差,降低了对核查标准长期稳定性的依赖,使临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置的期间核查工作更加便捷、可靠。
通过装置内喷嘴(组)的比对核查,可以确认装置中的主要计量器具——临界流文丘里喷嘴的检定或校准状态是否得到保持。相对于常规使用的En值判定法,本方法的判断标准更为严苛,不易产生误判,适用于装置内有多只规格相同喷嘴的气体流量标准装置的期间核查。同时,还可定期或随时进行实验内多套装置的比对核查,在3套装置之间建立联系,对3套装置的检定或校准状态进行同步确认,有效地减小了装置整体偏差的误判率,两种方法的结合提高了核查可信度。
此外,由于3套装置的临界流文丘里喷嘴
均溯源至本实验室的pVTt法气体流量标准装置,存在一定的系统偏差,因此除了做好内部期间核查外,还应有计划地做好外部质量监控[14-15],如实验室间的计量比对、测量审核等能力验证活动,识别实验室间的差异,及时发现实验室存在的问题,多种手段并举确保实验室量值的准确性和
可靠性。