柴油機燃油消耗率測量結(jié)果的不確定度評定

□孫家俊廖帥馮曉鵬/四川省農(nóng)機鑒定站

柴油機燃油消耗率測量結(jié)果的不確定度評定

□孫家俊廖帥馮曉鵬/四川省農(nóng)機鑒定站

測量不確定度是與測量結(jié)果相關聯(lián)的一個重要參數(shù)，表征合理地賦予被測量值的分散性。測量不確定度對測量結(jié)果的準確性、有效性、可信性提供定量的說明，更為科學地保證對測量結(jié)果的優(yōu)劣評價。

柴油機燃油消耗率是柴油機的一項重要性能指標，也是反映柴油機經(jīng)濟性優(yōu)劣的重要指標，由于在測量該指標時涉及的影響因素包括扭矩、轉(zhuǎn)速、小時油耗量、環(huán)境溫度、大氣壓力、時間等多個方面，因此對其測量結(jié)果的不確定度評價較為復雜。筆者長期從事柴油機性能的測試工作，現(xiàn)以ZS1115柴油機在四川省農(nóng)機鑒定站內(nèi)燃機測試系統(tǒng)中的測試為例，研究其燃油消耗率的不確定度。

1概述

1.1 測量方法

依據(jù)GB/T 6072.1-2008《往復式內(nèi)燃機性能第1部分：功率、燃料消耗和機油消耗的標定及試驗方法通用發(fā)動機的附加要求》

1.2 環(huán)境條件

環(huán)境溫度：35±1℃、濕度：0.88± 5%、大氣壓力：93.9±0.1kPa。

1.3 測量儀器

FCM03型瞬態(tài)燃油油耗儀、CW100型測功機。

1.4 測量對象

ZS1115柴油機（標準工況：16.2kW/ 2200r/min）。

1.5 測量過程

將柴油機穩(wěn)定在16.2kW及2 200r/ min狀況運行，并保證柴油機冷卻水沸騰及機油溫度在86±2℃，測量其燃油消耗。

2數(shù)學模型

式中：g—被測柴油機燃油消耗率

B—柴油機燃油消耗率修正系數(shù)，

B=1.034

G—柴油機燃油消耗率平均值

3輸入量的標準不確定度的評定

標準基準狀況下燃油消耗率g的標準不確定度來源主要是測量重復性引起的標準不確定度u(g1)、油耗儀最大測量誤差引起的不確定度u(g2)、柴油機燃油消耗率修正系數(shù)誤差引起的不確定度u(B)。3.1測量重復性引起的標準不確定度u(g1)的評定

u(g1)評定，可通過連續(xù)測量得到測量列，采用A類進行評定。將ZS1115柴油機在標定工況下穩(wěn)定運行，對油耗進行連續(xù)測量，測量列：235.1、235.8、236.1、236.9、236.2、237.1、235.7、236.4、236.3、237.7、237.3（g/kW·h）。

試驗標準差：

3.2 油耗儀最大測量誤差引起的不確定度u(g2)的評定

油耗儀燃油消耗率最大測量誤差引起的不確定度u(g2)，可根據(jù)其相關參數(shù)的誤差合成來評定，采用B類方法進行評定。

油耗儀比油耗的測量值是間接測量值，間接測量值的測量誤差就是各直接測量參數(shù)誤差的函數(shù)，在本次試驗中，比油耗是由小時油耗（G0）、柴油機扭矩（M）、柴油機轉(zhuǎn)速（n）三個直接測量參數(shù)構(gòu)成：

根據(jù)函數(shù)誤差的計算公式：

式中：dG=G'-G0

dG—間接測量值燃油消耗率的誤差

G'—間接測量值燃油消耗值

G0—小時油耗真值

dG0—油耗儀小時耗油量誤差

dM—測功機扭矩誤差

dn—測功機轉(zhuǎn)速誤差

由校驗證書及產(chǎn)品說明書可知：

dG0=3225g/h×0.5%=±16.125g/h

dM=0.5+280×0.03%(靈敏度誤差)= ±0.584N·m

dn=±1r/min。

因此在該次測量中：

所以可以認為現(xiàn)場燃油消耗率誤差i標準基準狀況下燃油消耗率誤差的最大誤差在±3.153g/kW·h。其分布為均勻分布，包含因子為，置信概率為100%。

標準不確定度：

3.3 輸入量B的標準不確定度u(B)的評定

根據(jù)國家標準的規(guī)定，必須將試驗室現(xiàn)場環(huán)境中測試的燃油消耗率修正到標準環(huán)境狀況（環(huán)境溫度25℃、相對濕度30%、大氣壓力100kPa）下，修正后的比油耗作為最終值。而修正系數(shù)的誤差取決于環(huán)境溫度t、相對濕度φ、氣壓P的測試誤差，用B類方法進行評定，即：

其中：

由鑒定證書可知：環(huán)境溫度誤差dt為±0.4℃，相對濕度誤差dφ為0.88× 5%=±0.044，氣壓誤差包括大氣壓誤差dP0和水蒸氣分壓誤差dPSW，其中dP0=±0.1kPa。

根據(jù)以上函數(shù)，可得：

根據(jù)以上的各誤差分量及函數(shù)公式，可得dk（修正系數(shù)誤差）

由B=f（k）可得：

所以可以認為測試相關參數(shù)誤差引起燃油消耗率的誤差為±0.3162g/kW·h。其分布為均勻分布，包含因子為置信概率為100%。

標準不確定度：

4合成標準不確定度的評定

4.1 靈敏系數(shù)

合成標準不確定度U(g)=1.984g/kW·h

5擴展不確定度

柴油機燃油消耗率測量結(jié)果的擴展不確定度為：

6報告結(jié)果

單次測量測得標準基準狀況下，燃油消耗率值的擴展不確定度u95=3.97g/kW·h，它是由合成標準不確定度uc(L)乘以k=2而得到的，置信概率p=95%。

標準不確定度匯總?cè)绫?所示。

4.2 合成標準不確定度

表1標準不確定度匯總表

淺談脫粒機的安全使用

脫粒機主要由脫粒裝置、分離裝置、清選裝置三大部分組成，被割谷物經(jīng)脫粒機的喂入口進入由脫粒滾筒和凹板組成的脫粒間隙，進行打擊和搓擦后，短脫出物通過柵格狀凹板進入由清選篩和風機組成的清糧裝置進行清選；長脫出物則進入分離裝置進行莖稈與籽粒的分離，長莖稈被排出機外，而籽粒等短脫出物則通過分離裝置上的篩孔進入下方的清糧裝置進行清選；在風機和清選篩的聯(lián)合作用下，穎殼等細小輕雜物被吹出機外，干凈的籽粒經(jīng)由籽粒收集裝置進入集糧裝置。

脫粒機作業(yè)場地要選平坦開闊的地方，并注意自然風向，草和麥糠出口盡量與自然風向一致，以利于草和麥糠的順利推出。當用手扶拖拉機作動力配套時，應注意排氣管的方向，不要面向出草口和麥糠出口，也不要朝下安裝以免引起火災。操作人員衣著要緊湊，女同志要將長發(fā)罩起，防止衣服或頭發(fā)卷入滾筒或傳動皮帶造成意外導致人員傷亡；嚴禁兒童在機器周圍玩耍；開機前應檢查各部位螺絲緊固情況，用手轉(zhuǎn)動滾筒是否正常，有無異響，檢查滾筒、皮帶輪、軸承座等部件有無裂縫、斷開或其他損壞情況，在正常情況下方可使用；確定機器（或電機）可靠接地；連接動力機和脫粒機的三角帶不能過緊或過松；啟動動力機后，首先確認滾筒軸轉(zhuǎn)動方向是否與機器上所貼標識一致，且有無卡滯、碰撞和其他異?，F(xiàn)象，若有應及時排除；接上動力后首先應進行空運轉(zhuǎn)試驗，正常后即可試脫，若無問題，就可轉(zhuǎn)入正式使用；工作時喂入要均勻，應直接將原料推入滾筒，不能用手或杈及其他工具將原料推入滾筒；不能將石塊、木棍和其他硬物喂入機內(nèi)；不能在機器運轉(zhuǎn)時摘掛皮帶或?qū)⑷魏挝矬w接觸傳動部位；脫粒機連續(xù)作業(yè)時間不能過長，一般工作一段時間，就要停機檢查、調(diào)整和潤滑，以防摩擦導致嚴重磨損、發(fā)熱變形，如遇故障或需清除機器內(nèi)雜物時，機器必須處于停止、斷電狀態(tài)。

（四川省農(nóng)機鑒定站鄧星辰）